骨科損傷是人類面臨的重大健康威脅之一。由于內(nèi)、外在的因素，脆弱的骨骼遇到損傷不可避免，當(dāng)需植入人造骨科材料時，如何使植入物的性能更符合人體運動特性，盡量降低對使用者造成的困擾和痛苦等，這些都是科研專家和學(xué)者們一直努力的方向和目標(biāo)。
骨科材料的力學(xué)性能、相互作用和行為的測量和可視化對科研人員來說都是一個巨大的挑戰(zhàn)。軟組織或復(fù)雜骨骼結(jié)構(gòu)在加載下的測量，使用接觸式傳感器都是十分困難的，且都是單一方向的數(shù)據(jù)，沒有骨科材料力學(xué)行為的過程記錄，能記錄植入物及其材料力學(xué)行為的數(shù)字圖像相關(guān)法（DIC）技術(shù)備受重視。
新拓三維XTDIC三維全場應(yīng)變測量系統(tǒng)，是一種易于應(yīng)用、非接觸式的測量方法，它可以實現(xiàn)全場輪廓，位移和應(yīng)變的高精度測量，使用不受測量材料本身的影響，可提供成千上萬的測量點,幫助科研人員理解在加載下材料物理特性之間復(fù)雜的相互作用,輸出高質(zhì)量的實驗數(shù)據(jù)來驗證和優(yōu)化仿真模型。
新拓三維XTDIC數(shù)字散斑應(yīng)變測量技術(shù)在骨科材料力學(xué)、骨科植入物力學(xué)測試領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，接下來，簡單介紹XTDIC產(chǎn)品在骨科材料力學(xué)行為科研測試領(lǐng)域的應(yīng)用。
新疆大學(xué)
新疆維吾爾自治區(qū)自然科學(xué)基金資助項目
測量儀器
XTDIC-CONST系列三維全場應(yīng)變測量系統(tǒng)
具體應(yīng)用：
外固定器固定是治療骨折時常見的固定方式之一，醫(yī)生通常根據(jù)經(jīng)驗選擇外固定的類型、安裝位置及Schanz釘?shù)臄?shù)量，當(dāng)固定方案不合理時會造成外固定的穩(wěn)定性差甚至導(dǎo)致Schanz釘斷裂。
通過逆向工程和3D打印技術(shù)相結(jié)合重構(gòu)骨折患者的1:1的脛骨骨折模型，采用XTDIC三維全場應(yīng)變測量系統(tǒng)對Orthofix單邊外固定器的整體變形進行精確的測量，以便探索更加合理的、個性化的固定方案，為醫(yī)生制定手術(shù)方案提供依據(jù)。
外固定器固定脛骨示意圖
脛骨外固定系統(tǒng)實驗展示圖
以下實驗數(shù)據(jù)證明：Schanz釘在針夾上的位置、外側(cè)Schanz釘?shù)焦钦蹟喽说木嚯x和外固定器到脛骨的距離三個因素對Schanz釘?shù)淖冃瘟亢蛣偠染杏绊懀彝夤潭ㄆ鞯矫劰堑木嚯x對其影響最顯著。
Schanz 釘位移云圖
Schanz 釘?shù)淖冃瘟颗c距離的關(guān)系圖
9組脛骨骨折外固定模型剛度比較
天津理工大學(xué)
國家自然科學(xué)基金資助
測量儀器
XTDIC-CONST系列三維全場應(yīng)變測量系統(tǒng)
具體應(yīng)用：
關(guān)節(jié)是人體運動的關(guān)鍵部位，也是人體極易損傷的部位。關(guān)節(jié)軟骨損傷是造成人們運動能力受限的主要因素，過度、持續(xù)的負載是引起關(guān)節(jié)疾軟骨病變的重要原因之一。
研究關(guān)節(jié)軟骨的回彈性能對人的作息，以及和人工軟骨回彈性能的匹配度等都具有很大的參考意義。運用拉力機對軟骨試件進行壓縮，采用CCD相機對軟骨壓縮和回彈狀態(tài)進行圖像采集，采用XTDIC三維全場應(yīng)變測量系統(tǒng)進行回彈應(yīng)變變化分析。
實驗裝置&加載前后軟骨微觀圖像
關(guān)節(jié)軟骨不同層區(qū)回彈性能實驗原理示意圖
恒定壓縮速率下不同層區(qū)回彈的應(yīng)變變化
不同壓縮載荷下不同層區(qū)回彈的應(yīng)變變化
不同壓縮時間下不同層區(qū)回彈的應(yīng)變變化
廣東石油化工學(xué)院
國家自然科學(xué)基金項目
測量儀器
XTDIC-CONST系列三維全場應(yīng)變測量系統(tǒng)
具體應(yīng)用：
我國人口老齡化問題日漸凸顯，老年人骨折、骨質(zhì)疏松等問題得到了更廣泛的關(guān)注。骨骼按結(jié)構(gòu)可分為密質(zhì)骨和松質(zhì)骨兩類，骨的受載變形是骨力學(xué)研究的重要內(nèi)容。
針對松質(zhì)骨這一類多孔材料，借助松質(zhì)骨自身微結(jié)構(gòu)特征代替人工制備散斑進行位移測量，采用XTDIC三維全場應(yīng)變測量系統(tǒng)進行松質(zhì)骨變形測量，位移測量精度可達到微米級別，應(yīng)變精度可達到με級別。
a-f分別為t=10-35s每隔5s時的位移測量結(jié)果
a-f分別為t=10-35s每隔5s時的應(yīng)變測量結(jié)果
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關(guān)鍵詞：
