曹子君，王芳，何耀广，张宇，王萌秀，张建国

1.天津科技大学机械工程学院，天津市 300222；2.天津市轻工与食品工程机械装备集成设计与在线监控重点实验室，天津市 300222

2019 年全球有4.63 亿成年(20～79 岁)糖尿病患者，其中我国有1.16 亿[1]，90%以上为2 型糖尿病[2]。糖尿病足是糖尿病的严重并发症之一，表现为足部感染、溃疡和深层组织破坏，进一步发展可能导致截肢甚至死亡[3]。我国三级甲等医院中，由糖尿病导致的截肢占全部截肢病例的27.3%，占非创伤性截肢病例的56.5%[4]。糖尿病足溃疡的发生发展受多种因素影响，愈合漫长且易复发，前期预防很重要[5-6]。糖尿病患者可能出现步态和足底压力变化，局部压力过高可能导致软组织受损，进而形成溃疡[7-8]。通过鞋垫改善足底压力分布，可在一定程度上保护软组织[9-11]。

鞋垫根据形状分为平垫和轮廓垫，通过合理设计鞋垫材料和结构，能增加足底接触面积，减小局部压力[12-13]。孔结构具有良好的缓冲、轻量化特性，能在保证强度的前提下减小材料的弹性模量，增加局部形变，进而减压。孔结构常见于建筑、包装等领域[14-15]，也被用于鞋垫和中底。章浩伟等[16]为足跟痛患者设计了带孔的个性化缓冲后跟垫。

本文构建人体足部三维有限元模型，仿真分析足底压力。基于糖尿病患者足底压力分布设计多孔鞋垫，通过有限元法和实验法，分析孔结构降低糖尿病患者足底软组织表面压力和内部应力的作用。

1 资料与方法

1.1 模型构建

从天津科技大学招募男性学生1 例，年龄24 岁，身高178 cm，体质量76 kg，足部形态正常，无外伤或手术史。……