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目的：依据1名正常男性志愿者足踝部CT、MRI的影像学资料,联合使用Mimics、SolidWorks、HyperMesh以及ABAQUS软件构建出仿真性能较高的正常足踝部三维有限元仿真模型,为研究足踝部生物力学、模拟各种足踝部损伤以及内固定术式提供可靠的数字化平台。方法：1.实验对象及数据获取选择一名健康受试者,经体格检查以及X线检查未发现足踝部疾病,行64排螺旋CT和3. OT MRI扫描,分别获得1087层、366层断层图像,以DICOM格式存贮,刻录成光盘。2.三维有限元仿真模型的建立将断层图像导入医学图像处理软件Mimics15.0,使用阈值分割和手工分割法获得足踝部骨骼、软骨以及外围软组织的3D模型,输出点云(Point Cloud)格式文件。然后导入逆向工程软件SolidWorks中,使用Scan TO 3D插件生成几何模型并重建装配体,输出Parasolid格式文件。将足踝部三维模型导入有限元分析前处理软件HyperMesh12.0中,依据足踝部韧带的解剖学信息使用Truss单元和Springs单元建立韧带模型,同时补建足部软骨,然后对模型进行网格划分、赋材质以及设置接触和工况等前处理,最后导入有限元分析软件ABAQUS进行仿真分析。3.模型的载荷、边界条件以及接触的设置在ABAQUS软件中对足踝部模型进行步态中立相的仿真分析,将模型中软组织、胫骨以及腓骨上端平面的节点进行完全固定约束,直接将足部肌肉力施加在相应的节点上,肌力方向根据相应肌腱解剖学位置确定,并通过支撑板向上的连续位移来模拟足底反力。使用ABAQUS中面面(Surface-to-Surface)接触模拟关节间接触以及脚掌与支撑板之间的接触,摩擦系数(Coefficient of Friction)分别设定为0.01和0.6。结果：①整个模型共由205203个单元和48748个节点组成,建立了包含29块骨骼、113条韧带、各关节软骨以及外围软组织的足踝部三维有限元仿真模型。模型结构完整、外型逼真,材料属性较精确,边界、载荷以及接触设置合理,很好的满足了足踝部有限元仿真分析的需求,同时利用可视化技术可获得任意角度的三维信息。②通过与国内外相关研究结果对比分析可以看出本模型具有较高的仿真度,其有效性得以验证,可用于进一步的实验研究和临床应用。仿真分析结果显示：在步态中立相时足底压力峰值出现在第一跖骨头下方,其次为足跟下方；距舟关节、舟楔关节以及第1-3跖骨的应力分布较集中,von Mises应力值较大,说明其为主要承重部位；胫骨下关节面应力分布主要集中在踝穴中部以及前外侧。结论：本研究采用足踝部CT、MRI的断层图像,综合应用Mimics、SolidWorks、 HyperMesh以及ABAQUS软件构建出的足踝部三维有限元仿真模型外观真实、结构精细、力学性能稳定,模型可反复使用,充分体现了方便、快捷、准确的优点。本研究使用Mimics和SolidWorks构建实体模型,最大限度的排除了操作误差、提高了精确度,再现了各组织结构的外观形态。利用专业有限元前处理软件Hyper-Mesh12.0划分了网格,并补建了韧带、软骨等结构,其强大的剖分几何模型和划分网格的功能大大提高了模型的仿真性能,可获得高质量的有限元仿真模型。本模型具有良好的生物相似性,可以较精确地模拟足踝部的各种生物力学问题,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,故本模型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仿真平台。