骨科損傷是人類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，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者們一直努力的方向和目標。

骨科材料的力學性能、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。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，沒有骨科材料力學行為的過程記錄，能記錄植入物及其材料力學行為的數字圖像相關法（DIC）技術備受重視。

新拓三維XTDIC三維全場應變測量系統，是一種易于應用、非接觸式的測量方法，它可以實現全場輪廓，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雜的相互作用,輸出高質量的實驗數據來驗證和優化仿真模型。

新拓三維XTDIC數字散斑應變測量技術在骨科材料力學、骨科植入物力學測試領域得到了廣泛的應用，接下來，簡單介紹XTDIC產品在骨科材料力學行為科研測試領域的應用。

新疆大學

新疆維吾爾自治區自然科學基金資助項目

測量儀器

XTDIC-CONST系列三維全場應變測量系統

具體應用：

外固定器固定是治療骨折時常見的固定方式之一，醫生通常根據經驗選擇外固定的類型、安裝位置及Schanz釘的數量，當固定方案不合理時會造成外固定的穩定性差甚至導致Schanz釘斷裂。

通過逆向工程和3D打印技術相結合重構骨折患者的1:1的脛骨骨折模型，采用XTDIC三維全場應變測量系統對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，為醫生制定手術方案提供依據。

外固定器固定脛骨示意圖

脛骨外固定系統實驗展示圖

以下實驗數據證明：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。

Schanz 釘位移云圖

Schanz 釘的變形量與距離的關系圖

9組脛骨骨折外固定模型剛度比較

天津理工大學

國家自然科學基金資助

測量儀器

XTDIC-CONST系列三維全場應變測量系統

具體應用：

關節是人體運動的關鍵部位，也是人體極易損傷的部位。關節軟骨損傷是造成人們運動能力受限的主要因素，過度、持續的負載是引起關節疾軟骨病變的重要原因之一。

研究關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行壓縮，采用CCD相機對軟骨壓縮和回彈狀態進行圖像采集，采用XTDIC三維全場應變測量系統進行回彈應變變化分析。

實驗裝置&加載前后軟骨微觀圖像

關節軟骨不同層區回彈性能實驗原理示意圖

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

不同壓縮時間下不同層區回彈的應變變化

廣東石油化工學院

國家自然科學基金項目

測量儀器

XTDIC-CONST系列三維全場應變測量系統

具體應用：

我國人口老齡化問題日漸凸顯，老年人骨折、骨質疏松等問題得到了更廣泛的關注。骨骼按結構可分為密質骨和松質骨兩類，骨的受載變形是骨力學研究的重要內容。

針對松質骨這一類多孔材料，借助松質骨自身微結構特征代替人工制備散斑進行位移測量，采用XTDIC三維全場應變測量系統進行松質骨變形測量，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時的位移測量結果

a-f分別為t=10-35s每隔5s時的應變測量結果

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