目的:本实验运用计算机软件建立足部骨结构及重要软组织的3D模型,模拟负重时足部的受力情况,去除足部各重要软组织后观测负重情况下足部结构的改变情况,分析足底筋膜应力变化,以探究各结构在维持足弓稳定中发挥的作用。同时构建理想化弹簧韧带复合体的模型,模拟弹簧韧带各结构损伤失效情况,观察足部结构变化及足底筋膜的应力分析。探究弹簧韧带复合体各结构对维持足弓稳定的作用,为临床上确定弹簧韧带损伤手术治疗的时机提供理论依据。方法:收集一名健康成年男性志愿者非负重情况下右足CT图像,该志愿者年龄24岁,身高175cm,体重60kg,右足X线示足部无明显畸形,无外伤及手术史,无骨质疏松及重大内科疾病治疗史。将清晰的CT图像导入mimics软件,通过图像处理得到足部骨结构3D模型。根据现有的解剖学数据,构建弹簧韧带复合体、足底腱膜、足底长韧带、跟骰足底韧带模型。将3D模型处理后导入ANSYS Workbench 21.1软件,进行网格划分。对模型中的骨质及软组织等结构进行参数赋值。定义跟骨、第一跖骨头最低点、第五跖骨头最低点所在平面为地面。固定这三点在Z轴上的高度。对距骨顶部施加600N的垂直作用力模拟单足负重情况,观察并记录模型的距骨高度、内弓长度（跟骨至第一跖骨头最低点距离）、内弓角、外弓角、kite角。分别在切断弹簧韧带复合体、足底腱膜、跖长韧带、跖短韧带的情况下重复实验,观察各指标的变化情况。分别在150N、300N、450N的作用下重复上述实验,绘制折线图描述四种软组织结构损伤对足弓稳定影响的变化趋势。分析弹簧韧带复合体、跖长韧带、跖短韧带结构失效后足底筋膜的应力变化。从而得到四种重要软组织结构在维持足弓稳定中发挥的作用。在上述模型的基础上保留骨质、软骨、足底筋膜和弹簧韧带复合体的三个结构,即内上束（SMCN）、足底纵行束（IPL）和足底内斜束（MPO）,得到理想化弹簧韧带复合体模型。分别在去除SMCN、IPL、MPO的情况下模拟负重,记录距骨高度、内弓长度、内弓角、kite角的变化情况。分别在150N、300N、450N的作用下重复上述实验,绘制折线图描述三束结构损伤对足弓稳定影响的变化趋势。计算当弹簧韧带复合体的其中一部分失效时足底筋膜的应力变化。生成力学分析图像。结果:1.本实验选择性的描述各软组织结构对维持足弓稳定的作用。结果显示,当足底筋膜失效时,足弓塌陷的趋势增加20.0%,足延长的趋势增加37.2%,这些数值在四种结构中最高,说明了足底筋膜在维持足弓稳定中发挥了重要作用,尤其在维持外弓稳定上远高于其他三个结构。当弹簧韧带复合体断裂失效时,距骨内翻的趋势增加41.0%,该数值超过了足底筋膜,说明了弹簧韧带复合体在对抗距骨内翻中起到首要作用,并且该结构对抗足弓塌陷和足延长的作用也显著高于另外两条韧带,仅次于足底筋膜。跖长韧带和跖短韧带作用相似,跖长韧带的各项测量值略高于跖短韧带。通过研究各结构失效时足底筋膜的应力变化,我们发现三种韧带中弹簧韧带与足底筋膜的关系最为密切,当弹簧韧带失效时足底筋膜的应力明显增高,以内侧为著,说明了弹簧韧带主要对内侧纵弓起到重要的支持作用,而跖长韧带和跖短韧带失效时足底筋膜的应力变化不明显,表明了二者在维持足弓稳定中的作用远小于弹簧韧带。2.对弹簧韧带复合体的研究显示,SMCN失效对各项观测值的影响均高于其他两束结构。当SMCN失效时,距骨内翻的趋势增加61.6%,足弓塌陷、前足延长的趋势分别增加24.3%和25.2%,可见SMCN是复合体中最重要的结构,对抵抗距骨下沉、足弓延长,尤其是防止距骨内翻起到关键作用。MPO抵抗距骨内翻的作用明显高于ICN,而两者在其他指标的观测中结果相似,都具有一定的稳定内侧足弓的作用。对足底筋膜的应力分析结构显示,当SMCN失效时,足底筋膜内侧的应力明显升高。而ICN和MPO失效的应力变化并不明显。结论:1.足底筋膜在维持内外侧足弓中起到关键作用,具有防止足弓塌陷和前足延长的功能。弹簧韧带复合体是维持足弓稳定最重要的韧带结构,在防止距骨内翻上起到关键作用,当弹簧韧带失效时距骨下降和足弓延长趋势显著增加,在这两方面作用仅次于足底筋膜。弹簧韧带与足底筋膜在维持内侧足弓的作用上联系密切,当弹簧韧带失效时,足底筋膜的应力显著增加。跖长韧带和跖短韧带作用相似,同样具有对抗足弓延长和距骨下降的作用,但作用远小于另两种结构。2.SMCN是复合体中最主要的结构,具有抵抗距骨内翻、防止足弓塌陷和前足延长的作用,SMCN的失效将导致复合体功能的明显下降。ICN和MPO分别失效对足弓稳定相对较小。临床上可以考虑对SMCN失效的弹簧韧带复合体损伤情况进行早期治疗。