基于三周期极小曲面的三维打印全接触鞋垫建模方法

江超群，童 晶，郭明灯，陆荣杰，陈正鸣

(河海大学信息学部物联网工程学院,江苏 常州 213022)

0 引 言

糖尿病足病作为糖尿病的常见并发症，导致患者行走时产生巨大的疼痛感。中华医学会糖尿病学分会指出，2013年中国糖尿病患病率为10.4%，我国50岁以上糖尿病患者1年内新发足溃疡的发生率为8.1%[1]。

足底压力集中是患者足部溃烂的重要外力因素[2]，在医学上通常采用预防措施，通过制动减压的方式(减压鞋垫、糖尿病足鞋)来缓解这种症状，改善患者的生活条件[1-4]。鞋垫可以改善鞋内环境和脚底受力情况，是影响足底压力分布的重要因素。适合患者的鞋垫可以降低足底峰值压力，改善压力分布。足底压力的峰值区域通常位于跖骨头足底面与胼胝中央等区域[1-4]，全接触鞋垫的主要需求是增加足底接触面积，降低足底压力峰值，并可以塞进宽松的鞋子中。

1 相关研究

传统全接触鞋垫定制方法[2-3]多采用手工方式，通过采集患者足部石膏模型来设计完全贴合脚底的鞋垫，存在定制过程复杂、生产周期长、成本高等问题。针对传统定制鞋垫方法的缺点，很多研究利用CAD和CAM技术设计鞋垫[5]，通过三维打印快速生产。三维打印[5]作为新兴的生产方式，具有加工精度高、制造周期短、材料多样的特性，已经广泛地应用于生物工程和医学、个性化产品创作等领域。

Ganesan等[6]将人群分为扁平足正常足人群和高足弓人群这2大群体，针对2个群体的定制鞋垫分别划分为5个和4个区域，每个区域使用不同力学性能的材料，依据手工测量的用户足弓高度来调节鞋垫足的弓区域高度以分担足跟和趾部的压力，使用CAD技术设计鞋垫模型通过三维打印生产。……