医用压力袜简称压力袜,通过沿脚踝向上循序减压的设计,对防治静脉曲张和辅助静脉曲张术后治疗有较好的效果。压力袜对下肢静脉曲张的防治疗效已经得到普遍认可,但由于设计和制作方法不完善以及压力袜对静脉曲张作用机制尚待明晰的原因,影响了压力袜的应用和推广。本文通过构建人体小腿生物力学模型,探究医用压力袜对人体小腿的作用,为压力袜的科学制作及阐明其对小腿的作用机制奠定基础。首先,量体定制并购入了两种等级的压力袜,并分别测试了其服装压;结果表明,本研究制作的压力袜具有较好的压力梯度,符合标准要求,而购入的压力袜的压力梯度与相关标准差距较大。其次,基于MRI医学图像数据,构建了包含小腿胫骨腓骨、软组织以及大隐静脉血管的三维生物模型,为有限元分析提供了较精确的人体小腿模型。再次,建立了小腿穿戴压力袜的有限元模型,模拟得到了压力袜作用于小腿表面的压力大小和分布,以及骨骼、软组织和大隐静脉血管所受到的应力大小及分布。模拟结果表明,小腿在脚踝处以及前侧膝盖下方部位受到较大的压力,骨骼受到的应力远大于软组织和血管,大隐血管壁受到的应力分布由脚踝处向上逐渐减小。通过实验验证可知,压力袜对小腿表面施加服装压的模拟值与实验值具有相同的变化趋势,且偏差较小。最后,构建了脚踝处大隐静脉血管的流固耦合模型,研究了压力袜对小腿静脉血流的影响。模拟结果表明,穿戴压力袜使得脚踝处血管口径减小,提高了血液回流速度,且血流速度随着血管壁所受应力的增加而增加。实验结果也表明,穿戴压力袜可促进静脉血液回流、提高血流速度,且外界对小腿施加的压力越大,小腿静脉的血流速度越大;实验值与模拟值相差较小,证实了模拟结果的有效性。