最近幾十年來，生物力學(xué)研究對肌骨結(jié)構(gòu)和軟組織的應(yīng)變測量非常感興趣，生物組織的應(yīng)變量化對很多問題的理解非常有意義。該領(lǐng)域的主要限制為獲取應(yīng)變和變形數(shù)據(jù)局限于小測量區(qū)域。由于復(fù)雜的外形，軟組織結(jié)構(gòu)的三維測量向來具有挑戰(zhàn)性，而承受力學(xué)載荷的軟組織會進(jìn)一步實現(xiàn)更為復(fù)雜的變形。   

    德國科學(xué)家開發(fā)了一種三維激光掃描裝置，該裝置可以使在荷載下肌骨和軟組織結(jié)構(gòu)的表面數(shù)字化。在該裝置中圖像配準(zhǔn)的處理算法以公式表示，應(yīng)用這些算法可以確定位移圖和表面應(yīng)變。針對該裝置的多種驗證實驗已經(jīng)完成，通過一個測試圓筒的剛性旋轉(zhuǎn)和分四級加載壓縮的硅圓筒得到了該裝置的精確度。系統(tǒng)精確度包括掃描和數(shù)據(jù)評估，對于顯示零應(yīng)變狀態(tài)的剛性旋轉(zhuǎn)在豎直方向為±0.10%應(yīng)變，在剪切和周向為±0.16%應(yīng)變。硅圓筒壓縮顯示該裝置的精確性對于小應(yīng)變最好，而當(dāng)應(yīng)變大于5%時，高應(yīng)變會誘發(fā)輕微的低估，對于7.22%的垂直應(yīng)變來說誤差為0.54%。但是有可能通過亞步應(yīng)變測量來提高系統(tǒng)的精確度，這樣對于7.22%的垂直應(yīng)變具有0.41%的剩余誤差。研究者進(jìn)一步實驗試圖得到屈伸狀態(tài)下人腰椎間盤的表面應(yīng)變。   

    這項研究介紹了一種基于激光的獲得軟組織表面應(yīng)變的掃描方法，對于了解肌骨結(jié)構(gòu)和軟組織的應(yīng)變分布非常重要。這有助于更好地理解諸如骨折愈合過程等情況的生物力學(xué)特性。相關(guān)論文發(fā)表在愛思唯爾期刊《生物力學(xué)雜志》（Journal  of  Biomechanics）上。