糖尿病患者足底压力和鞋垫减压结构的有限元分析

目的分析糖尿病患者足底压力特征,设计鞋垫的减压结构,以降低足底软组织表面压力和内部应力。方法基于CT影像建立人体足部三维有限元模型。在糖尿病患者足底高压区设计孔结构。采用正交试验和有限元法,分析孔的直径、深度、间距对足底软组织表面压力和内部应力的影响,得到最优方案,分别用有限元法和实验法分析多孔鞋垫的减压效果。结果糖尿病患者足底压力峰值高于健康人。在跖骨区和跟骨区采用直径5 mm、深6 mm、间距2 mm的孔结构,降低软组织表面压力和内部应力的效果较好,行走过程中足趾区、跖骨区、中足区和跟骨区的压力峰值分别降低15.6%、45.6%、53.5%和10.1%。结论有限元分析有助于了解糖尿病患者足底软组织内部应力;多孔鞋垫能降低软组织表面压力和内部应力。