生物材料及組織結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能、相互作用和力學(xué)特性測(cè)試，全場(chǎng)輪廓、位移和應(yīng)變數(shù)據(jù)對(duì)于科研人員至關(guān)重要。人體運(yùn)動(dòng)分析過(guò)程中，對(duì)于人體肌肉、關(guān)節(jié)等組織結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)機(jī)制的探索，需采集記錄和分析生物體運(yùn)動(dòng)的細(xì)節(jié)，以得出與運(yùn)動(dòng)相關(guān)的參數(shù)和結(jié)論。

新拓三維XTDIC三維全場(chǎng)應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)，通過(guò)數(shù)字圖像相關(guān)（DIC）的算法，計(jì)算出表面位移及應(yīng)變分布。XTDIC非接觸全場(chǎng)應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)可與不同數(shù)字成像設(shè)備（如高速攝像機(jī)、體式顯微鏡）直接結(jié)合，適用測(cè)量范圍廣泛，可用于生物材料和結(jié)構(gòu)表面全視野的位移、變形和形貌測(cè)量。

在生物力學(xué)持續(xù)探索的道路上，不少科研工作者都遇到過(guò)這樣的困擾：

①有限元分析方法在生物力學(xué)研究領(lǐng)域可謂碩果累累，但它畢竟屬于理論性的分析，只有結(jié)合實(shí)驗(yàn)測(cè)試與數(shù)據(jù)驗(yàn)證后，才能真實(shí)地反映生物力學(xué)的受力變化情況。

②實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，能否直觀得出構(gòu)件整體的位移、應(yīng)變分析，如果實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)有缺漏，測(cè)量過(guò)程復(fù)雜，那么實(shí)驗(yàn)過(guò)程是很浪費(fèi)資源的。

③實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備和測(cè)量分析數(shù)據(jù)結(jié)果，花費(fèi)了多少時(shí)間與精力，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的全面性、直觀性是否在預(yù)期的范圍之內(nèi)。

④測(cè)量手段是否能支持顯示表面的細(xì)微變化，高速的位移、變形圖像采集與分析。

那么，三維DIC測(cè)量技術(shù)有哪些優(yōu)勢(shì)？在生物力學(xué)測(cè)試上的應(yīng)用有哪些？

XTDIC三維全場(chǎng)應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)適用于生物材料、結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能測(cè)試，可方便獲得實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的表面位移場(chǎng)、應(yīng)變場(chǎng)、全場(chǎng)位移數(shù)據(jù)，直觀顯示出應(yīng)變集中和結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)等特性。

①實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)量豐富：可直接獲得被測(cè)生物組織全場(chǎng)應(yīng)變、位移、變形、形貌；可直接測(cè)量振幅、頻率等數(shù)據(jù)。

②非接觸：相比傳統(tǒng)的接觸式測(cè)量手段，DIC非接觸測(cè)量技術(shù)不會(huì)因自身質(zhì)量和特性對(duì)結(jié)果準(zhǔn)確性的影響，對(duì)于生物體形狀和結(jié)構(gòu)的特殊性，更具優(yōu)勢(shì)。

③實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可靠性：生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)講究周期和成本，DIC測(cè)試數(shù)據(jù)可反復(fù)分析處理，而無(wú)須重做試驗(yàn)，節(jié)約成本。

④功能更強(qiáng)大：DIC系統(tǒng)可與體式顯微鏡、高速攝像機(jī)結(jié)合適用，觀測(cè)細(xì)微結(jié)構(gòu)的形態(tài)變化，以及瞬態(tài)位移及變形生物力學(xué)特征的分析。

從骨骼、肌腱、韌帶甚至類(lèi)似血管等生物組織的力學(xué)性能，到運(yùn)動(dòng)軌跡追蹤，實(shí)現(xiàn)有效三維全場(chǎng)應(yīng)力應(yīng)變和動(dòng)態(tài)測(cè)量。

骨頭材料受壓變形DIC測(cè)試

對(duì)于身體維持骨骼筋膜重力平衡的負(fù)擔(dān)，是導(dǎo)致骨骼變形的關(guān)鍵因素。采用數(shù)字圖像相關(guān)技術(shù)（DIC），能提供三維全域數(shù)據(jù)，可精準(zhǔn)測(cè)試骨骼材料在運(yùn)動(dòng)負(fù)荷狀態(tài)下的變形、抗沖擊能力及最大承受力。

脛骨標(biāo)本拉伸DIC測(cè)試

過(guò)模擬脛骨負(fù)載狀態(tài)，驗(yàn)證脛骨受拉變形情況及抗拉能力。由于脛骨屬于微小尺寸材料，采用DIC技術(shù)結(jié)合光學(xué)體式顯微鏡，對(duì)脛骨觀測(cè)區(qū)域進(jìn)行放大，觀測(cè)拉伸過(guò)程中應(yīng)力應(yīng)變區(qū)域及細(xì)節(jié)變化特征。

DIC應(yīng)變測(cè)量：脛骨拉伸位移場(chǎng)

DIC應(yīng)變測(cè)量：脛骨加載應(yīng)變場(chǎng)

胯關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模擬DIC測(cè)試

髖關(guān)節(jié)是人體最靈活的關(guān)節(jié)之一，因?yàn)樗梢园l(fā)生多軸運(yùn)動(dòng)?？紤]到其固有的深髖臼(窩)結(jié)構(gòu)，具有很大的穩(wěn)定性和活動(dòng)性。采用DIC技術(shù)采集模擬胯關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)過(guò)程的位移變化，角度變化、內(nèi)外旋以及伸展變化等，為胯關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)性能和健康評(píng)估提供數(shù)據(jù)參考。

運(yùn)動(dòng)文胸防震與舒適性DIC測(cè)試

為了探究不同設(shè)計(jì)和面料成分的運(yùn)動(dòng)文胸運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)和防震性能，采用DIC技術(shù)分析模特在跑動(dòng)過(guò)程中文胸散斑點(diǎn)在變形前、后的三維坐標(biāo)變化，分析文胸防震性能/舒適性與胸部位移、速度、加速度之間的關(guān)系，對(duì)未來(lái)文胸的面料與設(shè)計(jì)改良提供參考依據(jù)。