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激光扫描获得生物组织表面应变

2008-09-18 10:00
林契于宸
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    最近几十年来,生物力学研究对肌骨结构和软组织的应变测量非常感兴趣,生物组织的应变量化对很多问题的理解非常有意义。该领域的主要限制为获取应变和变形数据局限于小测量区域。由于复杂的外形,软组织结构的三维测量向来具有挑战性,而承受力学载荷的软组织会进一步实现更为复杂的变形。 

 

    德国科学家开发了一种三维激光扫描装置,该装置可以使在荷载下肌骨和软组织结构的表面数字化。在该装置中图像配准的处理算法以公式表示,应用这些算法可以确定位移图和表面应变。针对该装置的多种验证实验已经完成,通过一个测试圆筒的刚性旋转和分四级加载压缩的硅圆筒得到了该装置的精确度。系统精确度包括扫描和数据评估,对于显示零应变状态的刚性旋转在竖直方向为±0.10%应变,在剪切和周向为±0.16%应变。硅圆筒压缩显示该装置的精确性对于小应变最好,而当应变大于5%时,高应变会诱发轻微的低估,对于7.22%的垂直应变来说误差为0.54%。但是有可能通过亚步应变测量来提高系统的精确度,这样对于7.22%的垂直应变具有0.41%的剩余误差。研究者进一步实验试图得到屈伸状态下人腰椎间盘的表面应变。 

 

    这项研究介绍了一种基于激光的获得软组织表面应变的扫描方法,对于了解肌骨结构和软组织的应变分布非常重要。这有助于更好地理解诸如骨折愈合过程等情况的生物力学特性。相关论文发表在爱思唯尔期刊《生物力学杂志》(Journal  of  Biomechanics)上。

 

(编辑:小曾)

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