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pco.dimax高速相機記錄人骨小梁的亞小梁應變演化
要理解骨折背后的**有害特征，關鍵是了解材料和組織水平應變極限及其與破壞部位的關系。本研究的目的是研究小梁骨組織在小梁下層負載時的三維應變分布及其演變。人尸骨小梁骨樣本原位壓縮直至破裂，同時用高分辨率同步輻射X射線斷層成像。用數字體積相關法測定小梁內的應變。 沒有出現破壞的地區與即將破裂的地區進行了比較。
在發育中的裂縫附近，局部應變高于以前報道的整個小梁結構，與報道的單個孤立小梁的應變相似。早期關于組織水平骨折應變閾值的文獻似乎低估了小梁骨的比較大應變幅度。此外，我們發現，隨著圖像體素尺寸的增加，應變水平降低，捕獲詳細裂紋路徑的能力降低。這突出了觀察到的應變水平和體素大小之間的依賴性，需要高分辨率來研究個體小梁的行為。此外，低小梁厚度似乎是發展中的裂縫的一個預測因素。總之，本研究以骨小梁分辨率研究了整個骨小梁結構的局部應變，證實了載荷作用下單個小梁的應變幅度較高，并將其轉化為整個骨小管結構。
圖為取樣和SR-uCT成像。(a)用鉆鉆從人頭上取下骨塞，并將塞的中間部分鋸下來進行測試。(b)在成像時使用定制的裝載設備對樣品進行壓縮。(c)X射線掃描FOV的高度小于樣品，因此在裝載過程中只對中間部分(黑盒)進行了成像。在加載之前和之后獲取帶有重疊區域的兩端以成像整個插頭(紅色虛線盒)。
數字量相關分析。連續加載步驟之間的圖像堆棧在DVC分析之前使用定制的腳本進行預處理。這包括對圖像進行剛性變形對齊，使用士3個體素的3D中值濾波器進行濾波，以減少噪聲和空洞/背景的掩蔽，這些都不包括在相對分析中。由于同步測量設置，例如快速掃描時間，在加載不同階段采集的圖像包含可變的噪音。選擇的3D中位濾波器被用來去除噪聲，同時保持組織內部密度的變化。
實驗過程使用德國pco.dimax高速相機記錄及分析軟件的支撐。
考慮到小梁網絡的結構，我們***研究了人小梁骨的次小梁應變的大小、演變和分布。本研究表明，裂縫即將發生區域的局部組織應變與孤立單小梁觀察到的高應變一致，并證明觀察到的應變幅度取決于輸入圖像的體素大小，這提供了潛在的解釋，為什么早期使用較大圖像體素尺寸和考慮小梁網絡結構的研究呈現較低的應變。在局部水平上，小梁的微觀結構，特別是小梁的厚度似乎是決定小梁結構斷裂的**突出因素。此外，這些研究結果將作為進一步驗證計算小梁骨損傷模型。
德國Excelitas PCO公司pco.dimax高速相機，具備高分辨率、高感光度、高幀率的優點，將高速實驗過程完美記錄，為實驗提供強而有力的圖像數據支持。
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