此次研究基于有限元法构建足踝三维有限元模型，通过穿着护踝进行不同运动状态的模拟，可获得精确的应力分布情况，因此，将关节软骨及韧带的等效应力分布变化情况作为考察弹性护踝防护效果的主要指标。弹性护踝是常见的用于预防足踝运动损伤的护具。
文题释义：
足踝整体位移：足踝在各个运动方向上的活动范围有一定限制，随着足踝翻转角度增大，相应侧的韧带受到拉伸，翻转角度到达一定限度，韧带由于无法承受过大张力而发生损伤甚至断裂，如果踝护具能够有效限制足踝的翻转角度，则可认为该护具具有较好的防护性能，在此次研究中以足踝的整体位移大小来表征。
足踝内部组织的应力分布：Von Mises应力是一种基于剪切应变、考虑了第一、二、三主应力的等效应力，遵循材料力学的第四强度理论，即畸变能密度理论。可以用来对疲劳、破坏等进行评价，判断材料的屈服性能，在同样工况设置下，Von Mises应力的值越大，在计算云图上的分布越不均匀，材料的应力集中位置就愈加容易出现损伤。此次研究基于有限元法构建足踝三维有限元模型，通过穿着护踝进行不同运动状态的模拟，可获得精确的应力分布情况，因此，将关节软骨及韧带的等效应力分布变化情况作为考察弹性护踝防护效果的主要指标。
背景：足踝损伤是高发的运动损伤类型，常见的后遗症包括慢性足踝不稳定、足踝反复扭伤，长期发展会形成继发性关节炎，造成踝关节功能障碍。弹性护踝是常见的用于预防足踝运动损伤的护具。
目的：采用有限元法预测弹性护踝对于不同运动状态下足踝内部组织应力的影响，以研究不同材料弹性护踝对于护踝防护性能的影响。
方法：利用逆向工程技术，基于CT序列图像构建了健康的足踝三维有限元模型，并通过足底压力试验和前抽屉试验对模型的有效性进行验证，分别在无护踝和3种不同材料的弹性护踝作用下模拟足踝的内翻、外翻，提取足踝的整体位移以及内部组织的应力分布情况。
结果与结论：①足踝有限元模型的足底压力模拟结果与试验结果有较好的一致性，前抽屉试验模拟结果与文献中的尸体实验有较好的一致性，证明了该模型具有一定的有效性：②弹性护踝可降低内翻、外翻、内旋、外旋状态下的足踝整体位移以及内部组织的峰值应力，且随材料的弹性模量增大效果增强，论证了弹性护踝的防护效果，为弹性护踝防护效果的数字化评价提供了参考。
https://orcid.org/0000-0001-5792-7550 (国婷婷)
中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料；口腔生物材料；纳米材料；缓释材料；材料相容性；组织工程
关键词: 护踝, 足踝, 有限元模型, 运动损伤防护, 性能评价
引用本文: 国婷婷, 谢 红, 徐光华. 弹性护踝防护性能的有限元分析[J]. 中国组织工程研究, 2023, 27(7): 1031-1037.
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弹性护踝防护性能的有限元分析
