足踝部三维有限元仿真模型的构建及验证

目的:构建并验证足踝部三维有限元仿真模型,为足踝部生物力学研究提供可靠的数字化平台。方法:获取健康受试者的右下肢CT与踝关节MRI数据,综合应用Mimics、Solid Works以及Hyper Mesh三个软件构建3D渲染模型、实体模型以及有限元模型,在ABAQUS软件中对标准站立中期进行仿真分析,与相关文献对比验证模型的有效性。结果:整个模型共由205 203个单元和48 748个节点组成,包含了30块骨骼、113条韧带、各关节软骨以及外围软组织。仿真分析结果:足底压力峰值为0.35MPa,跖骨应力峰值为8.90MPa,距骨、跟骨、骰骨以及舟骨等的应力峰值分别为5.72MPa、7.63MPa、4.79MPa、5.40MPa。分析结果与相关文献数据基本一致。结论:本模型具有良好的生物相似性,各组织结构在仿真分析中均能很好的发挥各自的功能,其有效性得到充分验证,可作为足踝部生物力学研究、模拟各种足踝部损伤以及内固定术式的可靠数字化平台。