基于三周期极小曲面的三维打印全接触鞋垫建模方法

全接触鞋垫可以降低足底峰值压力来改善和预防糖尿病足群体的神经性溃疡症状,传统全接触鞋垫设计方法操作复杂,本文提出一种新颖的基于三周期极小曲面(TPMS)的三维打印全接触鞋垫建模方法。通过数据采集、全接触模型构建、模型多孔化3个步骤构建基于TPMS结构的全接触鞋垫,使用三维打印技术生产。首先采集用户脚部模型和目标鞋垫模型。然后通过拉普拉斯变形算法将预制鞋垫模型的下边缘逼近扫描鞋垫,并调整预制鞋垫模型上表面到接近脚底曲面构造出全接触鞋垫模型。最后使用基于Marching Cubes方法的网格重建方法将全接触鞋垫重建为基于TPMS结构的网格模型。实验验证了本文提出的方法可以设计出具有减轻足底峰值压力能力的全接触鞋垫。

全接触式定制鞋垫制作工艺

全接触式随形定制鞋垫在改善鞋底应力状态,提高足部稳定性等方面卓有成效。文章概括了全接触式随形定制鞋垫的国内外研究现状、制作工艺及应用领域并总结其优缺点,为逐步实现脚型定制通用化提供理论依据。

全接触式鞋垫的国内外研究进展

定制的全接触式鞋垫因与足底完全接触,能够有效分散足底压力,降低了足底某些部位的压强,从而减轻疼痛感,因此为广大足疾患者所接受。本文分析了穿用此类鞋垫后足底压力等指标的变化情况及原因,重点概括了国内外对全接触式鞋垫的研究现状及不足,对这类鞋垫的一些负面评价也进行了总结,为定制化全接触式鞋垫的研究提供参考。

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。