足部三维有限元建模方法及其生物力学应用

作     者：张明 张德文 余嘉 樊瑜波 ZHANG Ming;ZHANG De-wen;YU Jia;FAN Yu-bo

作者机构：香港理工大学医疗科技及资讯学系 北京航空航天大学生物工程系北京100087 

基　　金：国家自然科学基金(编码10529202) 香港大学委员会研究基金RGC(POLYU5249/04E和5317/05E) 

出 版 物：《医用生物力学》 (Journal of Medical Biomechanics)

年 卷 期：2007年第22卷第4期

页      码：339-344页

摘      要：目的探讨建立足部三维有限元模型的方法,应用模型模拟分析研究鞋垫设计参数,不同软组织刚度和受力情况下对足部的生物力学影响。方法建立基于解剖结构,包括软组织,韧带和腱膜,考虑材料的非线性和关节接触的足部三维有限元模型。有限元模型的可靠性利用模拟足踝关节在不同病理、手术和鞋垫矫治情况下的生物力学反应来验证。结果有限元分析结果表明,定制型鞋垫的形状比鞋垫材料的刚度对减少足底最大压力有更重要影响。软组织刚度的增加引起足底接触面积的减小,从而会导致足底跖骨区最大压力增加。部分和完全松解足底腱膜都会降低足弓高度,并增加足底韧带的张力和增加中足和跖骨的应力。体重增加和跟腱拉力增加都将成倍足底筋膜的拉力。结论所建足部有限元模型能预测足底压力分布和足内部骨骼软组织应力、应变情况,可以成为设计鞋垫和研究足部各种临床状况提供有力的分析工具。

主 题 词：人体足踝 鞋垫设计 生物力学 有限元 足底腱膜 

学科分类：0831[工学-公安技术类] 08[工学] 0836[0836] 

D　O　I：10.16156/j.1004-7220.2007.04.009

馆 藏 号：203363286...