王光正　石光林　吴声翔　高聪　梁潇帝　商搏世

摘  要：为给扁平足生物力学研究以及矫形鞋垫设计提供数字化平台，构建并验证了扁平足三维有限元模型.首先基于扁平足患者的右脚CT图像数据，依次利用Mimics、Geomagic、UG和ABAQUS进行处理并生成扁平足足部有限元模型;然后通过模拟双足站立中期得到的足底压力数据与设备采集的数据进行对比，验证模型的有效性.仿真结果显示：其压力峰值与正常足一样，主要集中在跖骨头区和足跟区，依次是0.20 MPa和0.24 MPa，而设备测量值依次是0.21 MPa和0.26 MPa，误差分别为4.8%和7.7%;在足跟区，扁平足的压力峰值与压力分布主要集中在足跟内侧，与正常足不同;踝关节应力最大值是在距骨颈部位置，形变最大值是在腓骨处.

关键词：扁平足;有限元分析;足底压力;踝关节;生物力学

中图分类号：TH122∶R318.01  DOI：10.16375/j.cnki.cn45-1395/t.2021.02.007

0引言

近年来，有限元分析法凭借低成本和高效率的特点在医学领域得到迅速发展，尤其是在骨科方面的研究.由于传统研究主要依靠尸体来进行试验，要通过相关的实验设备来获取数据，所以传统方法进行试验比较困难，数据并不理想.更多学者开始采用有限元方法进行生物力学研究，并证明了这种方法可行且有效，这也促使学者对人体各部位进行生物力学有限元分析的相关研究.金乾坤等[1]建立正常足有限元模型并分析足底压力以及跖骨骨骼应力;张明等[2]通过模拟足部平衡站立时的仿真数据得出：跟腱力为总体重的75%的时候足底压力分……