人体骨骼各种形状是长期演化形成的，具有复杂的内在和外在结构，使骨骼在减轻重量的同时能够保持坚硬。脊椎作为人体重要结构之一，支持身体绝大部分的重量，在临床医学上，脊椎骨生理弯曲与退化成为越来越常见的疾病。

    脊椎的成分之一是矿物质化的骨骼组织，为各向异性、非均匀材料，组织及结构比较复杂，在研究人体脊椎时，需要对其进行测试，来验证人体在运动负载状态下，脊椎在承受各种载荷时的应力-应变状态。

    测试需求

    某大学生物力学实验室拟从动物脊椎骨实验和有限元仿真两个方面进行研究，探讨脊椎骨胳不同层区的力学性能以及应力应变规律。

    在实验部分中，利用羊脊椎骨节段进行实验，在试验机载荷作用下，被测羊脊椎骨发生扭转、弯曲，采用新拓三维XTDA三维全场应变测量分析系统、试验机等实验仪器，测出羊脊椎骨节段应变的位移场和应变场。

    DIC技术测试方案

    通过调整骨骼相对于压力机的相对角度，模拟人体骨胳负载及运动的情况，使其复现人体在运动中的脊椎骨骼受力工况，进而了解其不同部位的应变数据。

    分别对羊椎骨完成弯曲、摆动、扭转实验，经由新拓三维XTDA系统进行数据采集和后处理，分析骨胳应力分布情况，并自动记录和分析处理数据。

    数据处理

    利用新拓三维XTDA分析软件，完成实验数据的计算，创建变形域，完成对非编码标志点运动轨迹的分析，最终可在转换后的坐标下，根据点的追踪信息计算相应的位移。

    通过实验数据可以看出，脊椎骨在承受扭转、弯曲的载荷作用下，呈现出多向性的应力-应变曲线。实验数据可以验证有限元仿真中，脊椎骨的承载能力和材料属性。根据动物脊椎试验数据，模拟了人类脊椎在载荷状态下的各部分变化情况,。

    方案价值

    当人体骨骼上下或左右运动时，其关节粘膜会产生摩擦。当运动剧烈时，则有可能引起骨折等损伤。该大学生物力学实验室，采用羊脊椎骨应力应变模拟试验，利用新拓三维数字图像相关技术，准确测量脊椎骨各组分的位移、应变数据。本实验得到的结论对于脊椎疾病防治、脊椎缺损修复以及人工脊椎材料研制等，都具有重要的科学意义，并且对脊椎骨的临床治疗提供指导意义。