生物材料的雙軸測試
為了建立適合的模型，必須首先對生物力學性能和軟質生物組織下的微觀結構進行準確測定。由於大多數身體組織會受到多軸應力，因此有必要使用一台可向組織負載多軸應力的試驗機。
ZwickRoell研發了一台專為測定軟質生物和人造材料力學性能的雙軸試驗機。搭載四個線性驅動，每個可單獨控制位置、測試力或應變，並整合到系統中。測試力透過防水荷重元所測量，X軸和Y軸上各有兩個。此外有四個testControl電子測量和控制單元，加上一個浴槽，可實現絕佳的介質溫度控制。每個荷重元最大測試力為100 N，解析度高達0.6 mN。拉伸測量的行程範圍是50 mm（解析度0.1 μm），最大測試速度2,000 mm/min。
除了夾持治具，試片也可透過鈎子和線及可旋轉夾持治具與荷重元連接。治具對試片可均勻施加測試力，從而使試片中的測試力均勻分布。新試驗機還有一個優勢是雷射光斑延伸計，無需對試片標記即可進行非接觸的平面應變和變形測量。測量原理是評估雷射照射到試片表面產生的光斑；反射並記錄到一台攝影機中。
天然生物材料試片首先在實驗室中測試。然後用數學模型算出數據，最後傳輸至計算機模型中。基於雙軸試驗機測定的材料特徵，可追蹤心臟壁的虚擬重建，也能測定心臟壁可預測的病理特徵。
生物材料和細胞的三軸測試
為了測定軟質生物（正交各向異性）組織的剪切性能，ZwickRoell設計研發了一個用於三軸應用的測試系統。試驗機包含兩個主要組件：
一個上層平台，垂直放置可替換（在Z軸方向上），一個下層平台，水平放置可替換（在互相垂直的X軸和Y軸兩個方向上）。測試過程中組織試樣用一個強力膠薄層連接到上層平台和下層平台，並浸入合適的生理和溫度的溶液中。下層平台隨著水平固定的上層平台移動，從而剪切試樣。在三個正交方向（X、Y和Z軸方向）上的測試力可用安裝在上層平台的特殊的荷重元同步測量。
X軸和Y軸線性驅動的行程距離為±14 mm且相互垂直（驅動行程解析度0.25 μm），最大測試速度3,000 mm/min。三軸荷重元在三個方向上的最大測試力為2 N，測量準確度低於測量值的0.5%。荷重元在X軸和Y軸方向的串擾高於最終數值的0.5%，X/Y軸和Z軸間的串擾高於最終數值的1%。
