運動性跟腱損傷機(jī)理的三維有限元分析.pdf

1、跟腱的運動損傷較為常見，近調(diào)查顯示呈上升趨勢。由于人體跟腱的形態(tài)和生物材料的參數(shù)較復(fù)雜，又為人體內(nèi)部組織，常規(guī)的在體實驗方法很難直接測量其運動性損傷的力學(xué)數(shù)據(jù)。離體實驗理論上可行，但其邊界條件和環(huán)境改變所造成的影響較大。本研究鑒此基礎(chǔ)上，充分利用有限單元法（FEM）在生物力學(xué)研究中的優(yōu)越性，模擬跟腱在體育運動中的受力特征，針對其在運動中的應(yīng)力、應(yīng)變變化分析，揭示跟腱在運動中的生物力學(xué)機(jī)理，并對此部位的各種運動損傷作一探討。 研究

2、采用Pedar-X足底壓力測試系統(tǒng)和Mega多通道表面肌電測量系統(tǒng)，進(jìn)行了人體急性踏跳和正常步態(tài)的運動分析實驗，將運動分析結(jié)果轉(zhuǎn)化為人體踝部動力學(xué)數(shù)據(jù)，經(jīng)逆向肌肉力計算，獲得跟腱在運動中的力值變化。生物體建模由螺旋CT掃描無足部疾病和跟腱損傷史的女性運動員踝部，得到的連續(xù)斷層數(shù)據(jù)圖片以DICOM格式輸出，導(dǎo)入醫(yī)學(xué)三維重建軟件Materialise Mimics，經(jīng)過圖片的篩選，預(yù)處理，提取邊界的坐標(biāo)生成三維實體。通過CAD、CAM軟件處

3、理、裝配建立結(jié)合跟腱的足踝部三維計算機(jī)模型。經(jīng)有限元分析軟件（ANSYS）劃分網(wǎng)格，引入跟腱拉伸狀態(tài)下的本構(gòu)關(guān)系，比較成功地考慮了材料非線性及接觸問題。通過計算與分析，踏跳時跟腱所受肌肉力較正常步態(tài)下強(qiáng)度大，作用時間短，受力最大時期都為足推離期。踏跳時的應(yīng)力峰值將近正常步態(tài)下的3倍，且都集中在跟骨結(jié)節(jié)附著點上6厘米區(qū)域；應(yīng)變值分別為5.14％和3.68％。外力載荷下，跟腱所受應(yīng)力則顯著上升。 研究表明：建立的跟腱三維有限元模型可