静脉曲张是一种常见的下肢血管疾病,压力袜由脚踝处向上逐渐递减的压力可以促进腿部静脉血液回流心脏,预防或缓解静脉曲张、防止静脉血栓。模拟腿部穿着压力袜的过程、对压力袜和腿部之间的力学作用进行分析,包括压力袜对脉管产生的影响,可以更深入地探究压力袜的功效,有助于压力袜的进一步优化设计。为分析腿部穿着压力袜过程中的力学变化,对腿部穿着压力袜的过程进行三维动态模拟。通过对受试者腿部进行CT扫描,利用MIMICS系统对腿部进行三维模型重建,进而建立腿部三维有限元弹性模型,再以压力袜的参数为依据建立压力袜三维有限元弹性模型,模拟腿部穿着不同等级压力袜的动态过程,分析压力袜与腿部之间的力学作用,包括压力袜对腿部压迫产生的应力、压力袜的应变、腿部发生的形变以及各个截面内部的应力与位移。模拟所得接触压力与实际测量压力对比表明该模型在模拟接触压力分布方面具有一定有效性。压力袜对腿部的压迫导致腿内部产生应力和位移,腿部越靠近骨骼的部位应力越大,且软组织越多、距离骨骼结构越远的位置越易发生形变。为探究腿部内部的应力传递机制、分析腿部各层软组织及脉管在压力袜压迫下产生的形变,对压力袜作用下的腿部截面进行二维模拟。根据扫描截面以及各截面解剖图建立腿部截面二维有限元模型,将测量的压力袜于腿部截面的实际压力作为载荷施加于模型表面,分析各截面内部的应力分布与应力传递,探究不同等级压力对各层软组织和脉管的影响,尤其对各截面主要动脉和静脉的位移以及内腔变化进行深度分析。经过模拟腿部截面受力发现,相较于周围肌肉组织和脂肪组织脉管处的应力很大,且脂肪层的应力传递到肌肉层会发生骤减。动脉与静脉都会因受到压迫形态趋于扁平、内腔缩小,而且压力袜对深静脉与动脉的影响要大于浅静脉。观察腿部纵向上各脉管的内腔变化和位移,发现脚踝处的脉管内腔缩减程度略大于小腿处,并大于大腿处;脉管在小腿处位移比脚踝处的稍大,大腿处浅静脉位移较大,深静脉因位置变化位移较小。本课题利用有限元分析法从三维和二维两个角度模拟腿部各组织与压力袜之间的力学作用,尤其加入了压力袜对动脉与静脉的影响,所得研究结果可为继续探究压力袜的医疗功能提供参考,同时也可为压力袜的进一步优化提供一定的理论依据。