骨科損傷是人類(lèi)面臨的重大健康威脅之一。由于內、外在的因素，脆弱的骨骼遇到損傷不可避免，當需植入人造骨科材料時(shí)，如何使植入物的性能更符合人體運動(dòng)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(zhuān)家和學(xué)者們一直努力的方向和目標。
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(lái)說(shuō)都是一個(gè)巨大的挑戰。軟組織或復雜骨骼結構在加載下的測量，使用接觸式傳感器都是十分困難的，且都是單一方向的數據，沒(méi)有骨科材料力學(xué)行為的過(guò)程記錄，能記錄植入物及其材料力學(xué)行為的數字圖像相關(guān)法（DIC）技術(shù)備受重視。
新拓三維XTDIC三維全場(chǎng)應變測量系統，是一種易于應用、非接觸式的測量方法，它可以實(shí)現全場(chǎng)輪廓，位移和應變的高精度測量，使用不受測量材料本身的影響，可提供成千上萬(wàn)的測量點(diǎn),幫助科研人員理解在加載下材料物理特性之間復雜的相互作用,輸出高質(zhì)量的實(shí)驗數據來(lái)驗證和優(yōu)化仿真模型。
新拓三維XTDIC數字散斑應變測量技術(shù)在骨科材料力學(xué)、骨科植入物力學(xué)測試領(lǐng)域得到了廣泛的應用，接下來(lái)，簡(jiǎn)單介紹XTDIC產(chǎn)品在骨科材料力學(xué)行為科研測試領(lǐng)域的應用。
新疆大學(xué)
新疆維吾爾自治區自然科學(xué)基金資助項目
測量?jì)x器
XTDIC-CONST系列三維全場(chǎng)應變測量系統
具體應用：
外固定器固定是治療骨折時(shí)常見(jiàn)的固定方式之一，醫生通常根據經(jīng)驗選擇外固定的類(lèi)型、安裝位置及Schanz釘的數量，當固定方案不合理時(shí)會(huì )造成外固定的穩定性差甚至導致Schanz釘斷裂。
通過(guò)逆向工程和3D打印技術(shù)相結合重構骨折患者的1:1的脛骨骨折模型，采用XTDIC三維全場(chǎng)應變測量系統對Orthofix單邊外固定器的整體變形進(jìn)行精確的測量，以便探索更加合理的、個(gè)性化的固定方案，為醫生制定手術(shù)方案提供依據。
外固定器固定脛骨示意圖
脛骨外固定系統實(shí)驗展示圖
以下實(shí)驗數據證明：Schanz釘在針夾上的位置、外側Schanz釘到骨折斷端的距離和外固定器到脛骨的距離三個(gè)因素對Schanz釘的變形量和剛度均有影響，且外固定器到脛骨的距離對其影響最顯著(zhù)。
Schanz 釘位移云圖
Schanz 釘的變形量與距離的關(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?jì)x器
XTDIC-CONST系列三維全場(chǎng)應變測量系統
具體應用：
關(guān)節是人體運動(dòng)的關(guān)鍵部位，也是人體極易損傷的部位。關(guān)節軟骨損傷是造成人們運動(dòng)能力受限的主要因素，過(guò)度、持續的負載是引起關(guān)節疾軟骨病變的重要原因之一。
研究關(guān)節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(jìn)行壓縮，采用CCD相機對軟骨壓縮和回彈狀態(tài)進(jìn)行圖像采集，采用XTDIC三維全場(chǎng)應變測量系統進(jìn)行回彈應變變化分析。
實(shí)驗裝置&加載前后軟骨微觀(guān)圖像
關(guān)節軟骨不同層區回彈性能實(shí)驗原理示意圖
恒定壓縮速率下不同層區回彈的應變變化
不同壓縮載荷下不同層區回彈的應變變化
不同壓縮時(shí)間下不同層區回彈的應變變化
廣東石油化工學(xué)院
國家自然科學(xué)基金項目
測量?jì)x器
XTDIC-CONST系列三維全場(chǎng)應變測量系統
具體應用：
我國人口老齡化問(wèn)題日漸凸顯，老年人骨折、骨質(zhì)疏松等問(wèn)題得到了更廣泛的關(guān)注。骨骼按結構可分為密質(zhì)骨和松質(zhì)骨兩類(lèi)，骨的受載變形是骨力學(xué)研究的重要內容。
針對松質(zhì)骨這一類(lèi)多孔材料，借助松質(zhì)骨自身微結構特征代替人工制備散斑進(jìn)行位移測量，采用XTDIC三維全場(chǎng)應變測量系統進(jìn)行松質(zhì)骨變形測量，位移測量精度可達到微米級別，應變精度可達到με級別。
a-f分別為t=10-35s每隔5s時(shí)的位移測量結果
a-f分別為t=10-35s每隔5s時(shí)的應變測量結果
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