Dijital Görüntü Konrelasyon (DIC), bu doğal yapıların mekanik kuvvetlere nasıl tepki verdiğini anlamak için gelişmiş bir optik tekniktir. Biyomechanics alanında, özellikle de kemik, dişler ve mineralize dokular gibi sert dokularda, DIC, bu doğal yapıların mekanik kuvvetlere nasıl tepki verdiğini anlamak için paha biçilmez bir araç haline gelmiştir.Bu makale, yüksek uzaysal çözünürlükle non-iletişimsel ölçümler sağlayarak, DIC, araştırmacıların yerel deformasyonlarını, çatlakları, çatlakları, çatlakları, çatlakları, çatlakları, çatlakları, hataları ve hataların tespit etmesine olanak sağlar.
Dijital Görüntü Kuramı
Dijital Görüntü Konrelasyon, yükleme sırasında yakalanan bir dizi açıklayıcı görüntüyü küçük alt setlere (örneğin, 15× 15 piksel) ve aynı alt kümelere göre aramalar, normalleştirilmiş çapraz-ilişlemler gibi matematiksel bir kriter kullanarak, doğrulanan bir dizi görüntüyü kullanarak, referans görüntüyü küçük alt kümelere ayırıyor (örneğin, 15× 15 piksel) ve aynı alt kümelere göre aramalar.
Speckle Pattern
DIC'nin doğruluğu, spekülatif desenin kalitesine çok bağlıdır.Dörtörüntü sergilemesi gerekir[DÜye Olmayanlar İçin 0:1).[/Dönemli dokular için, #2|totropy[Döneticileri ile) [tüm yönlerde eşit özellik dağılımı) ve alginçli bir özellikte, yüzeysel yüzeyler için özel olarak gerekli olan yüzeyler için ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı renktedir.
Image Acquisition
Yüksek çözünürlüklü kameralar senkronize edilen simülasyonlar önemlidir. For quasi-statik testing, tek bir kamera dinamik yükleme sırasında hareket bulanıklaştırmaktan kaçınmak için yeterlidir.D (stereo) DIC, yüksek çözünürlükte iki kamera kullanır. Illumination üniforma ve stabil olmalıdır; LED diziler veya fiber optik ışıklar yaygındır.
Correlation Algorithm ve Strain Hesap
Modern DIC yazılımı (örneğin, LIC, LİS, LİS, LİS veya benzeri açık kaynak paketleri) ⁇ [Dışlamalar için alt sütunu kullanır[Dışlar için işlem yapılır.)[Düzücüler, ⁇ [DDDDDD)[Dışlar, s.
Uygulamada Zor Tound Test
Sert dokular, hierarşik yapı ile kompozit malzemelerdir, enjektörhidrojenyapatite nano-ölge tüm kemik veya dişler makro-geometrisine kadar. DIC mekanik test ve mikro-yapısal analizler arasında bir köprü sağlar, araştırmacılar doku mimarisine bağlantı kurmalarına olanak sağlar.
Cortical Bone
Örneğin, DIC suşları, çimento hatları ve osteon sınırları ile nasıl etkileşime girdiğini ortaya çıkarır. Örneğin, osteonal mikroyapının bozulmasının rolü dahil olmak üzere, insan femoral örneklerinin yoğun dış tabakasıdır, DIC su haritaları çimento hatlarıyla nasıl etkileşime girdiğini ve osteon sınırlarıyla nasıl etkileşime girildiğini ortaya koyar.
Trabecular (Cancellous) Bone
Trabecular kemik, trabecularin yüzeyindeki DIC, yerelleştirilmiş buckling ve çöktürme modellerini tespit edebilir. Örneğin, bir parmak izi sırasında bir parmak izi yüzeyi görüntülemede DIC, DIC, trabecularla kilasyonların yüzeyindeki yüksek oranda heterojen olduğunu ortaya çıkarır.
Tüm Kemik Testi
Organ seviyesinde, DIC, sabit yürüyüş veya etki yükleme sırasındaki su yollarını takip etmek için uygulanabilir.DD DIC (stereo kamera çift) için bu yaklaşımı kullandı.
Diş Tounds
Dişler enamel (yüksek derecede mineralize, tuttle), dentin (daha sert, sert) ve çimentolu DIC, yelten ve daha sonra yüklerin altında sönüllülük yapılarına yönelik baskıyı incelemek için kullanılmıştır.In dentin, DIC susturmaları haritaları, incelalasyonda kalıcı deformasyona geçiş göstermektedir.
Diğer Hard Tounds
Uygulamalar ayrıca antler (a quick mineralize kemik yüksek sertliği ile) testlerini içerir, balina kulak kemikleri (düşük ve brittle), ve patolojik calcifications (e.g., artal plaklar). Her durumda, DIC hem temel biyoloji hem de klinik tedavileri bilgilendirmeyi sağlar.
Geleneksel Teknikler Üzerindeki Avantajları
Sert doku basıncı için geleneksel yöntemler, dirençli su hatları, extensometreler ve lineer değişken transformatörler (LVDTs) içerirken, bu yaklaşımlar DIC'nin aşılmasının birkaç sınırlamasından muzdariptir.
- [FONT:0) Full-field vs. point-bilin:[Dönem:[Dönetici:0)[DIC haritaları tüm görünür yüzeyde, gradients ve yerelleştirmeleri ele alır.
- [FONT:0) Hayır-ileti doğası:[Dönetici:[Dönetici:0)[Dönetici:0)[Dönetici:0)))[DIC, invazif olmayanken, yerel sertlik veya nemotik bağı değiştirebilecek yapıştırıcı bağını gerektirir.
- Spatial çözünürlük: DIC mikro ölçekli (örneğin, < 10 μm), tipik bir su pompasının boyutunun (-6 mm) üzerindeki ölçümlerini çözebilir.
- [FONT:0]Dynamic kapasite: [Dynamic” ] Yüksek hızlı kameralar DIC'nin etkileri sırasındaki dalgaları yakalamasına izin verir (örneğin, drop-tower veya Split-Hopkinson baskı bar testleri) çerçeve oranları 100.000 fps.
- [[DüzD:0) Uygulamanın düzensiz yüzeylere geri kalanı: DIC eğriler üzerinde çalışır veya anatomik olarak karmaşık konsüller üzerinde çalışır, bir spektropere deseni uygulanabilir.
Hard Tounds için deneysel düşünceler
DIC'yi sert dokularda yapmak, nem, örnek hazırlık ve fizyolojik bir ilgi ile ilgili eşsiz zorluklar sunar.
Moisture Management
Bone ve dişler mekanik özellikleri korumak için hidrat olarak kalmalıdır. Kuru kemik önemli ölçüde sert ve daha fazla brittle. Solutions, sempozitli gauze, mineral yağı ile kaplama veya kontrollü sıvı banyoda testleri yapmak için önerilir. ıslak ortamlar için, su geçirmez boyalar (örneğin) veya stabilize edilen seramik spekülleri, fiksiyonun da taşıyıcıya bağlı olarak korunması tavsiye edilir.
Specimen Hazırlık ve Yüzey Kalitesi
Sert dokular genellikle düzensiz yüzey dokuları vardır (örneğin, incelal yüzeyin çıkarılması olmadan kullanılabilir). Yüksek kaliteli bir spektropeksik deseni uygulamak için, yüzey hafif bir şekilde parlatılabilir (ama aşırı derecede, hasardan kaçınmak için) veya tüm kemik için, periosteal yüzeyin geri çekilmesi olmadan kullanılabilir.
Kalibrasyon ve Scaling
2D DIC, kamera sensörü uçağının örnek yüzeye paralel olmasını gerektirir. Mishrament, iki kameranın göreceli konumunu belirlemeye neden olur.Fork eğrili kemik yüzeyleri, 3D DIC with stereooskopik kalibrasyonu zorunludur. Kalibrasyon hedefleri (e.g., dot gridleri) kamera parametrelerini ve iki kamera faktörün göreceli konumunu belirlemek için görüntülenir.
Yükleniyor Koşulları
Sert doku testleri yarı-statik olabilir (0.1-1 mm/min geçiş hızı) veya dinamik (1-10 m /s) Dinamik testler için, yük hücresi arasındaki senkronizasyon, hareketleyici ve kamera tetikleyicisi kritiktir. Dış dijital zaman sinyalleri (örneğin, TTL puls) kullanılır.
Data Analysis and Interpretation
DIC verileri işleme sonrası, doku yapısı ve başarısızlık mekanizmaları bağlamında yorumlanması gereken gerilim haritaları verir.
Strain Mapping ve Localization
DIC'nin en büyük güçlü güçlü yanlarından biri, önceki kırılmanın kırılışının bölgelerini tanımlamaktır. Örneğin, bir kemik kuponunun üç noktalı bir bükme testi, DIC sualtı arsası gelecekteki çatlaklarda dar bir yüksek basınçlı su basıncı gösterecektir.Bu sulaştırma yerelleştirme, bir çizgi profili veya tüm alandaki bozulma standard sapması ile nicelenebilir.
Fracture Mechanics Parametreleri
DIC yerinden gelen veriler, çatlakların açılması (CMOD) ve J-integral'in çatlakları takip ederek, çatlakların bozulması veya çatlakların bozulması gibi sertleştirme mekanizmalarının desteklenmesi için stres yoğunluğu faktörü (K) desteklenebilir.
Heterojen Malzeme Özellikleri
Sert dokular homojen değildir. DIC, trabecular kemik gösterisindeki haritalar, yerel kemik hacimleri ile ilişkili olan (BV/TV) ile ilişkili büyük bir odaktır. mikro-CT görüntüleri ile kayıt altına almak için, araştırmacılar modulus varyasyonlarını haritalayabilir ve kurucu modelleri doğrulayabilirler.Bu bütünleştirme yaklaşımı, mevcut araştırmaların büyük bir odak noktasıdır.
Meydanlar ve Sınırlar
Onun gücüne rağmen, DIC, uygulayıcıların kabul etmesi gereken birkaç sınırlamaya sahiptir.
- [FONT:0]Dokuzuncu hareket sanatları: [DD DIC'de 2D DIC'de herhangi bir hareket, yüzeydeki herhangi bir hareket yanlış bir şekilde çözülür. 3D DIC kullanarak bu karmaşıklığı çözer.
- [FONT:0]Surface koşulu: [Dönetici: [Dönetici:0] Yüksek reflektiflik (e.g., yüksek derecedenlık özelliği) yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte korelasyona yol açabilir.
- [FONT:0)C ⁇ maliyeti: [Döndüşüm: [Döndüşüm:0) Yüksek çözünürlüklü görüntü serisi önemli hafıza ve işleme süresi gerektirir (korelasyon büyük veri kümeleri için saatler sürebilir).
- DIC genellikle 50-300 ⁇ 'nin sert kararlarını elde eder (yaklaşık 1–3), ancak çok sert malzemelerde ince elastik sular yakalayamaz (örneğin, yoğun olarak).
- [FONT=0]Temperyature ve çevresel duyarlılığı: Aydınlatma veya sıcaklıkdaki floreasyonlar kontrollü bir ortamda (örneğin, 37°C incubator) test eder, ancak her zaman mümkün değildir.
Future Yol Tarifi
DIC'nin zor doku testleri için yetenekleri teknolojik ve algoritmasal gelişmelerle genişlemeye devam ediyor.
3D Digital Image Correlation (Stereo DIC)
Stereo DIC tüm kemik ve eğri yüzey testleri için standart hale geliyor. Ticari stereocameralarda ilerlemeler (örneğin, yüksek çözünürlüklü sensörleri olan çift kameraları senkronize etti) tam-field 3D yüzey yerinden edilme ve su basıncı ölçümü yapabilmeyi sağlar.
Yüksek Hızlı DIC
Yüksek hızlı DIC ( 1 milyon fps), şu anda radyo ve araç kazaları ile ilgili olarak, kemik üzerinde etkisi ve patlama yüklemeyi incelemekte ve patlama yüklemeyi incelemektedir. Coupling DIC dijital hacim korelasyonu ile (DVC) CT taramalarından 3D iç sus sağlar, ancak şu anda küçük örneklerin radyasyon dozu ve tarama süresi nedeniyle sınırlı.
Finite Element Analizi ile entegrasyon (FEA)
FEA modellerinin geçerliliği doğal bir uygulamadır. DIC'den deneysel olarak su haritaları model tahminlere kıyasla ve maddi modeller için diskrepanziler kullanılır. Bu iteratif süreç cerrahi planlama ve implant tasarımı için daha doğru kemik ve diş modellerinin gelişimini hızlandırmaktadır.
Makine Öğrenmesi Gelişleri
Derin öğrenme korelasyon hızını artırmak ve gürültüyü azaltmak için uygulanır. Neural ağları, resmi çiftlerden gelen yerleri tahmin edebilir, potansiyel olarak geleneksel alt kümesi korelasyonunu atlar. Erken sonuçlar, DIC'yi klinik uygulamalar için daha erişilebilir hale getirebilen ve işleme süresine işaret eder (örneğin, intraoperatif su tutma).
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
Dijital Görüntü Konrelasyon, sert dokuların mekanik karakterizasyonu için çok yönlü ve güçlü bir araç haline geldi. Tam-field, yüksek çözünürlükle temassız sular ölçümlerini daha da derinleştirdi, DIC, biyomalzemelerin tasarımlarıyla ilgili temel kırık mekanizmalardan, veya cerrahi implantların, yüzey hazırlığı ve hesaplama talepleri ile ilgili olarak, kamera teknolojisindeki yenilikleri, korelasyon algoritmaları ve çok daha fazla mekanik test etme konusunda daha fazla bilgi sahibi olacak.
Daha fazla okuma için, DIC'nin DIC'den (DIC) aldığı notlar, Güney Carolina Üniversitesi'nden (DIC) kapsamlı bir kaynak olarak görülmektedir.