椎骨是生物体内的主要承重结构,其三维畸变将会对生物产生严重的不良影响,了解其内部变形有利于医学诊断和优化治疗方案。目前测量椎骨内部变形的技术十分有限,传统的测量方式难以满足要求,因此如何精准定位椎骨内部变形一直是医工界探讨的热点课题。近年来随着计算机断层成像技术（Computed Tomography,CT）的发展以及数字体图像相关方法（Digital Volume Correlation,DVC）的出现给这一难题的解决带来了希望。DVC方法具备无损性、抗干扰能力强和测量精度高等优势,而医用CT具有成像速度快、扫描能量低以及扫描尺寸大等优点,两者相结合具有无可比拟的优势。对此,本文研究工作的重点是探讨将医用CT设备与改进的DVC技术相结合测量椎骨内部变形,主要内容概括如下:（1）将拟合算法与反向高斯-牛顿算法（Inverse Compositional Gauss-Newton,IC-GN）相结合,提出了一种改进的DVC方法。新提出的改进算法将拟合算法计算的结果当作IC-GN算法的迭代初值,通过两次亚体素位移计算可以获得精度更高的位移。随后通过一系列的数值模拟实验证实了改进算法在保持高计算精度的同时也提高了运算效率。（2）研究了不同椎骨类型对DVC方法测量精度的影响。采用四种不同的椎骨进行零应变实验,利用改进的DVC方法计算其位移场和应变场,结果表明椎骨内部不同的特定结构将会对测量结果产生不同的影响:椎骨图像的平均灰度梯度数值越大,骨体积分数越低,其位移场的测量精准度越高。（3）将医用CT与改进的DVC方法相结合测量椎骨内部变形,通过椎骨平移实验测得的计算结果相对误差较小且在可控范围内,证明了两者结合的可行性。此外,我们还搭建了一套基于医用CT设备的椎骨内部变形检测装置,采用该装置对椎骨进行逐级加载,并利用改进的DVC方法进行计算,对得到的三维变形场进行分析。最后,对于椎骨内部变形测量的误差来源,我们也进行了详细分析,并探讨了误差对测量结果产生的具体影响。