[发明专利]使用亚甲基蓝制斑的羊膜组织非接触式全场变形测量方法

说明书

本发明提供一种使用亚甲基蓝制斑的羊膜组织非接触式全场变形测量方法，属于变形测量技术领域。该方法首先裁切羊膜试样并夹持于拉伸机上，然后将亚甲基蓝溶液注入到细颗粒喷雾器中，在羊膜试样上方使用喷雾器释放亚甲基蓝溶液于羊膜上方空间内，然后随重力自由落下至羊膜表面。然后检查散斑形貌，保证散斑完全覆盖待测表面，使用高分辨率相机采集变形图像，使用形态学方法对DIC计算参数进行优选，最后进行DIC计算，获得生物膜组织的全场变形结果。本方法适用于如羊膜生物组织等生物薄膜组织的散斑图样制作，具有散斑附着性好，无毒无害，实施快速简单、操作易学的特点，成本低廉，便于大规模推广和使用。

技术领域

本发明涉及变形测量技术领域，特别是指一种使用亚甲基蓝制斑的羊膜组织非接触式全场变形测量方法。

背景技术

羊膜是妊娠过程中包裹胚胎和羊水的一层生物薄膜，其主要起到保护胚胎并提供一个稳定的妊娠环境的作用。研究羊膜的力学性能，不仅有助于研究妊娠辅助，而且还有助于其它应用羊膜作为生物支架材料的医学研究。为了研究羊膜组织的全场受力变形情况，需要借助DIC方法对羊膜单轴拉伸实验下的变形情况进行测量。

数字图像相关法(Digital Image Correlation，DIC)最早实在上世纪80年代初由日本的山口一郎和美国南卡罗来纳大学的Peter和Ranson等[1-2]相互独立提出，通过比较变形前后的数字图像中的子区灰度，来确定变形前的子区在变形后的图像中的位置。近年来，基于DIC方法的非接触式变形测量技术在生物组织变形测量领域得到了广泛的应用[3-11]。DIC方法要求被测物具有全场分布的散斑图案，要求散斑图案定量或定性地满足如下特征：单个散斑的尺寸、所有散斑占ROI的密度分布的随机性和散斑的质量和反光性等等方面。其中最优单个散斑尺寸是3-5pixels，密度为50％左右[12]。

对于诸如金属、水泥或碳复合材料等被测材料，使用油性自喷漆就可以喷涂出可靠的散斑图样，这种使用油性自喷漆制作散斑的方法被称为传统制斑方法。但是，对于如生物薄膜组织，如人体羊膜组织这种被测物，使用传统制斑方法会存在以下困难：

1)羊膜组织颜色呈半透明状，表面没有自然纹理，不能直接只用表面纹理作为散斑进行测量，只能人工在其表面制备散斑图案。

2)羊膜表面附着有大量的水分且表面极其光滑，导致传统的油性漆很难吸附于其表面，容易出现散斑与生物膜表面粘接不牢靠，拉伸中出现滑脱或剥落等问题。

3)有学者[8]选择先将生物组织(如猪脑)覆盖一层白色爽身粉粉末，然后再喷涂自喷漆制作散斑。这样一方面可以提供一个颜色均匀的背景，另一方面还可保证散斑的吸附性。但由于羊膜本身质地轻盈，这种粉末覆盖层会引入过多的重量，从而影响实验过程中羊膜组织的力学性能。

4)现有的大部分自喷漆所用的稀释剂具有一定的毒性，对人体有害。

因此，需要一种新的适用于羊膜组织的散斑材料和制斑方法，以避免上述问题，实现羊膜组织非接触式全场变形测量。

现有的人工散斑制备方法一般都采用如下几种方法来实现：

方法1：人工随机喷涂方法。

中国专利CN101905210A公开了一种用于高温环境变形测量的散斑制作方法，该方法选用经过配比的溶液，使用毛刷或滴管随机点涂、喷溅在试件表面。实际操作中，实验人员需用毛刷头蘸取散斑溶液，一手持毛刷柄，另一手的手指拨动毛刷头，将散斑溶液弹拨到待测试件表面，溶液在试件表面干燥凝固后，形成人工散斑点，上述方法即人工随机喷涂方法

方法2：专用设备刻蚀方法。

中国专利CN102445158A分别公开了一种制作高温散斑的方法，该方法采用了等离子体刻蚀机，利用计算机随机生成大小、数量随机的散斑图像，将图像直接刻蚀到材料表面。

方法3：散斑模板配合各类腐蚀方法。