足底筋膜刚度对足底绞盘机制和足弓的影响——基于有限元法及双平面透视成像系统验证

目的足底筋膜的刚度影响足底铰链机制的动态调整和支撑作用,进而影响足弓的形状和功能,关于足底绞盘机制以及该机制对内侧纵弓的关系研究较为丰富,但该机制对横弓的研究较少,在探究足底绞盘机制与足部刚度的之间的关系的同时不仅仅只考虑内侧纵弓,也应该考虑后横弓对足部刚度的贡献度,完善足部的生物力学知识。方法建立了一个跖趾关节屈曲角度为30°的足-板模型,采用肌肉骨骼模型和有限元分析方法,利用双平面系统获取5 km/h下足部的动态数据对有限元模型进行验证研究足底筋膜刚度对足弓参数的影响。结果有限元模拟结果与DFIS系统获取的数据值相似,模型是有效的;随着足底筋膜刚度的增加,绞盘机制增强,但跖趾关节屈曲角度减小;足底筋膜远端应力逐渐减小,近端与远端应力增大;足底筋膜刚度在25%~150%,足横弓宽度随刚度的额增大而增大,高度随刚度的增大而减小,但足底筋膜刚度在150%~200%时,足横弓宽度减小,高度增大,刚度增大。结论足底筋膜刚度增加会使绞盘机制增加,但会使跖趾关节屈曲角度减小。足底筋膜刚度通过影响足底绞盘机制中跖趾关节的屈曲,来影响足底筋膜远端拉力,同时与作用于跖骨远端地面反作用力共同影响足横弓的刚度。