鞋的特定材料属性:一个反向有限元分析
Vara Isvilanonda1, Ellen Y Li1, Evan D Williams1
1Center for Limb Loss and MoBility (CLiMB), Department of Veterans Affairs, Seattle, WA, USA; Departments of Mechanical Engineering, University of Washington, Seattle, WA, USA.
Journal of biomechanics
|February 29, 2024
概括
与非糖尿病人相比,糖尿病患者的后脚软组织,特别是脂肪组织,具有更硬的硬度. 来自特定受试者有限元 (FE) 模型的这一发现有助于理解与糖尿病相关的脚部并发症.
科学领域:
- 生物力学 生物力学
- 医疗工程 医学工程
- 糖尿病足部并发症 糖尿病足部并发症
背景情况:
- 由于软组织负荷的改变,糖尿病增加了足部的风险.
- 特定对象的有限元素 (FE) 脚模型缺乏详细的软组织材料特性.
- 准确的材料特性对于理解糖尿病脚生物力学至关重要.
研究的目的:
- 为了确定一个非糖尿病人和一个糖尿病人的后脚软组织材料的特定物体特性.
- 为了比较糖尿病和非糖尿病患者之间的软组织机械行为.
- 为未来的大型人口研究建立一个协议.
主要方法:
- 用逆有限元素 (FE) 分析来确定材料特性.
- 循环磁共振成像 (MRI) 实验模拟了步态负荷.
- 在FE模型中包含了刚性骨和超弹性皮肤,脂肪和肌肉层.
- 优化程序根据力和位移数据确定了材料参数.
主要成果:
- 与非糖尿病患者相比,糖尿病患者在高压力下表现出更为硬的软组织行为.
- 脂肪组织被确定为糖尿病患者的实质性较硬的多材料层.
- 成功地确定了皮肤,脂肪和肌肉的个性化材料特性.
结论:
- 开发的协议可以指导糖尿病与非糖尿病软组织特性的探索.
- 脂肪组织度的差异可能导致糖尿病患者的生物力学变化.
- 对于在糖尿病研究中准确的FE足模型来说,特定对象的材料特性是必不可少的.


