足底外侧垫对距下关节接触特征影响的有限元分析
周恩昌;唐萍;朱传英;刘士明
【期刊名称】《中国骨伤》 【年(卷),期】2017(030)001
【摘要】目的:建立下肢骨骼的三维有限元模型,并用此模型分析佩戴不同角度足底外侧垫后距下关节接触特征的变化.方法:利用逆向建模技术,将正常成人志愿者下肢三维CT数据,在Mimics 10.0、Geomagic Studio 6.0软件中对相关组织进行重建,并和ProE 5.0中设计出足底外侧垫的计算机模型导入Hyperwork 10.0软件中进行网格划分,赋予材料属性,在ABAQUS 6.9中添加受力状况,进行有限元分析.结果:建立下肢骨骼及足部软组织三维有限元模型,共95 365个节点、246 238个单元.站立时距下关节的接触特征为后关节面的接触面积大于前中关节面,峰值应力集中在后关节面的前外侧部分,平均应力值(3.85±1.03) MPa.与0°模型比较4°、8°、12°和16°模型的前、中、后距下关节的接触面积都相应减小,前者|r|=0.964,P=0.008;后者[r|=0.978,P=0.002,均存在显著相关性.0°模型距下关节等效应力均值(3.07±1.14) MPa至(3.85±1.03) MPa,各区域之间差异无统计学意义.与0°模型相比,8°模型中前、中关节面等效应力均值显著减小(P＜0.05),同时后距下关节面的峰值应力显著增大(P＜0.05).在12°模型中峰值应力会在此基础上急剧增大至(10.51±3.53) MPa,与8°模型比较差异有统计学意义(P＜0.05),16°模型中虽然峰值应力略有增大,但与12°模型比较差异无统计学意义.结论:佩戴足底外侧垫后获得的距下关节外翻是以距下后关节面应力集中为代价,选择8°倾斜角在提供适当外翻力矩同时不会造成载荷过度集中,临床上不应盲目增加倾斜角度,以免继发足踝部并发症.
足底外侧垫对距下关节接触特征影响的有限元分析
