目的利用三维有限元方法分析Swanson双柄硅胶人工铰链式假体第一跖趾关节置换术治疗拇外翻手术前后的生物力学变化,为研究拇外翻矫正手术前后足部形态以及生理功能的变化提供实验依据。方法选取拇外翻患者一名,对其进行CT扫描获取足部结构的CT平扫数据,将经过Mimics、Geomagic等软件处理后的足部各结构数据导入有限元软件Ansys,建立拇外翻足的三维有限元模型,并模拟第一跖趾关节Swanson假体置换手术建立术后的三维有限元模型。对模型进行约束边界、加载负荷后,模拟足部静止站立状态,对拇外翻足及术后进行非线性静态应分析。结果1、通过测量,手术后较术前,HVA由56.3°降至9.2°,IMA由16.3°降至9.8°。2、从拇外翻足术前的有限元模型应力分布上可以看到,前足底中压强最大的位于第三、四、五跖骨头下方,而第一、二跖骨头下方压强最小。拇外翻足前足内侧的压强明显小于外侧,前足压力中心位于外侧。3、在足部静态平衡站立状态下,从应力分布图可以看出,拇外翻足术前的前足外侧(第3、4、5跖骨头下)区域的应力值最大,第一跖骨头下的应力最小,前足的足底压力中心外移。术后的第1、2跖骨头下的应力值最大,前足外侧区域(第4、5跖骨头)的应力值较术前稍有增大,但其应力值及增幅均不及第1、2跖骨,提示前足足底压力中心有内移的趋势。结论拇外翻足畸形不仅仅在足部形态结构上与正常足存在极大不同,且在生物力学表现上也与正常足有着明显的差异,主要表现在HVA、IMA等测量指标以及前足底压力分布的改变。行跖趾关节Swanson假体置换术后,HVA、IMA等测量指标较术前均明显减小并接近正常。通过静态平衡站立状态下三维有限元分析显示,术后足部的压力分布有较大改变,压力中心向内移动,有回归正常足底压力分布的趋势。