有限元法在足底筋膜炎生物力學研究中的應用

劉姣姣，女，1992年生，河北省趙縣人，漢族，北京體育大學在讀碩士，主要從事運動生物力學、足踝生物力學有限元研究。

通訊作者：朱曉蘭，副教授，北京體育大學，北京市100084

文題釋義：

有限元法：是一種類似求解連續域問題的數值方法，其基本思路是將所研究對象(模型)劃分為一系列由節點相互連接的單元，將連續型結構轉變為離散型，通過對離散型在每個單元內選定的函數關係賦值(幾何和載荷工況)，集合成總體從而得到整個求解域上的近似解，來反映連續性整體的力學及物理信息。

足底筋膜炎：足底筋膜炎是足部常見軟組織損傷之一，目前病因尚不明確，但綜合其風險因素以及病理學研究指出其可能是由於足部相關組織、結構異常、足底筋膜過度異常受力所導致的筋膜慢性退行性改變，而不僅僅是一種炎症。

摘要

背景：對於足底筋膜炎生物力學的研究利用實驗條件獲取存在一定的難度，有限元法可以利用其強大的建模及模擬計算功能解決實驗獲取存在的難題。

目的：探討有限元分析在足底筋膜炎產生機制、治療方法、鞋及鞋內墊的設計等幾個方面的應用，為足底筋膜炎的預防及康復提供理論性指導，並對有限元分析在足底筋膜炎研究的應用提供新的思路。

方法：第一作者以「有限元分析，足底筋膜(炎)，足部，生物力學，finiteelementanalysis，plantar fascia(fasciitis)，foot，biomechanics」為檢索詞，在中國期刊全文資料庫(CNKI)、百度學術、PubMed資料庫中檢索了1981年至2016年相關文獻。

結果與結論：目前各種用於模擬人體生物力學作用機制的模擬分析算法不斷地開發，進而實現對複雜結構的足部組織以及鞋模型的建立和分析；對足部連續運動狀態下非線性的、動態分析將得以實現，使得模擬分析的真實度得以提升；利用有限元法進一步的進行足底筋膜炎治療手段的探索、康復器械的研發、鞋類整體材料和結構的設計都將是今後研究的發展方向。

關鍵詞：

有限元分析；足底筋膜炎；生物力學；損傷機制；治療方法；鞋及鞋內墊；組織構建

主題詞：

有限元分析；筋膜炎,足底；生物力學；組織工程

0 引言 Introduction

足是人體行走、負重的重要運動器官，在人體運動中佔有重要地位，足底筋膜作為足底的重要結構，是位於足底脂肪層深面的帶狀結締組織，起自跟骨內側結節，止於蹠趾關節和鄰近趾骨，具有穩固足部縱弓、緩衝震蕩等重要的作用。足底筋膜炎是足部常見軟組織損傷之一，多發於跑步項目運動員以及軍事人員，發病率高達25% [1] ，是跑步中的第三大常見損傷 [2] ，亦是引起足跟痛的主要原因，因此有「跑步者足(runner’s heel)」和「足跟疼痛症候群」之稱 [3] ；在普通人群中的發病率約為10% [4] 。

病理學研究指出足底筋膜炎主要特徵表現為足底筋膜退行性改變伴有局部筋膜及附著處微損傷，而炎症細胞浸潤卻少有發現 [5] 。由此多項研究推斷其損傷機制為足部結構異常、足底筋膜過度異常受力所導致的筋膜慢性退行性改變，而不止是一種炎症 [6] 。雖然目前並無具體研究直接證實這一推論，但對於引起該損傷機制的危險因素，多項研究結果已經通過臨床研究、對照實驗等方法間接證實，其中，內在因素有足部結構異常：扁平足 [7] 、踝關節背屈受限 [8] 、拇外翻 [9] 、小腿肌肉異常等 [10-13] ；外在因素為蹠趾關節過度反覆的背屈 [8] 、足底力的加載過高 [14-16] 、肥胖和穿著不合適的鞋子等 [17-20] 。

足底筋膜炎不僅使患者感覺痛苦，還會對患者的日常生活造成不同程度的影響，主要表現為行走或站立時足跟的疼痛與不適，尤其是晨起下地時疼痛明顯，行走過度或劇烈活動後疼痛感加劇，嚴重患者甚至站立休息時也有疼痛感，疼痛部位多位於足跟內側，壓痛較為明顯 [21] 。因此，從生物力學角度對足底筋膜炎的損傷機制、預防和治療一直以來受到臨床以及相關學者的關注和研究。

人體運動實驗和屍體測量是足部生物力學研究中獲取足部力學信息的傳統方法。人體運動實驗是通過足底壓力以及壓力分布測量設備獲得足底的壓力、壓強和壓力分布情況，但無法直接獲取足部不同組織間的應力狀態以及載荷傳遞機制 [22] 。而應用屍體標本模擬人體運動狀態並進行測量，也只能檢測到標本外部的力學變化，很難全面的解釋標本整體的應力分布趨勢以及各個部分內在的力學作用機制 [23] 。

有限元法(finite elementmethod，FEM)作為研究足部生物力學機制的一種輔助手段，在解決上述難題上發揮了關鍵的作用。有限元法是一種類似求解連續域問題的工程力學研究方法 [24] ，其基本思想是將複雜問題轉變成簡單問題來求解，具體是指將一系列由節點相互連接用於表示實際連續域的離散單元，通過對每個單元內選定的函數關係賦值，集合成總體從而得到整個求解域上的近似解，實現對真實物理系統(幾何及載荷工況)仿真模擬計算。即通過建立模型進行各種實驗條件的模擬分析，並將所有內部反應的力學信息以方程計算的方式呈現，利用有限雲法進行計算的精度相對較高，對於結構複雜的結構分析能夠實現較為準確的模擬 [25] 。

最初，有限元法是被應用於飛機、汽車等機械結構的靜、動態分析，之後被廣泛的應用於骨骼生物力學研究，它可以較為精確的實現對骨骼等人體硬組織應力計算，滿足科學研究及臨床預測的需求 [23， 26] 。對於骨骼數量多且形狀不規則的足部而言，有限元分析法可以利用其對複雜材料結構模型的重建能力以及模擬複雜邊界的能力，為足部生物力學的研究提供輔助性的研究方法 [27] 。

目前，有限元法在足部生物力學領域的應用也越來越成熟，其應用已經從最初簡單的僅包含部分足部結構的二維模型進行簡單的足部功能的靜態分析，發展到利用包含肌肉、韌帶、足底筋膜、軟組織、所有骨骼在內的更為完整的三維足部結構模型，進一步進行線性及非線性分析來研究靜態及整個步態周期過程中動態的足部功能、損傷機制、康復治療手段、康復器械以及特殊功能鞋及鞋墊的研製和開發 [28] 。應用有限元法進行足底筋膜炎生物力學的研究也得到了發展，文章通過探討有限元法在足底筋膜炎損傷機制、治療方法、鞋以及鞋墊設計研究中的應用，旨在為足底筋膜炎的預防及康復提供理論性指導，並對有限元法在足底筋膜炎研究的應用提供新的思路(見 表1)。

1 資料和方法 Data and methods

1.1 資料來源

由第一作者以「有限元分析，足部，足底筋膜(炎)，生物力學」為中文檢索詞，以「finite elementanalysis，foot，plantar fascia(fasciitis)，biomechanics」為英文檢索詞在中國期刊全文資料庫CNKI、百度學術、PubMed資料庫檢索1981年至2016年相關文獻，檢索文獻類型包括研究原著、綜述、薈萃分析等，截止檢索時間為2017年3月1日，檢索過程均由第一作者完成。

1.2 入選標準

①文章所述內容明確的闡釋了利用有限元法進行足底筋膜炎生物力學的研究；

②文章所述內容涉及足底筋膜炎生物力學相關的研究，例如研究方法、損傷機制的臨床研究、有限元法的特點等；

③文章所述內容論點可靠、論據充分，具有原創性。

1.3 數據提取

計算機初檢得到145篇文獻，通過閱讀標題和摘要進行初篩，排除與入選標準不符、相關性差和中英文文獻重複性研究。閱讀全文，判斷符合入選標準的文獻，並根據文獻所述內容進行了詳細的分類匯總，最終提取66篇符合標準的文獻進行綜述，其中中文13篇，英文53篇。

1.4 質量評估

符合入選標準的66篇文獻中包括研究原著、綜述、薈萃分析以及臨床研究等，內容分別涉及探討有限元法在足底筋膜炎產生機制、治療方法、鞋及鞋內墊設計中的應用，此外，還分析了有限元法的特點、局限性以及足底筋膜炎生物力學研究方法和相關的臨床研究。

2 結果 Results

2.1 在足底筋膜炎損傷機制研究中的應用

利用有限元法能夠實現對足底筋膜生物力學功能特點和損傷機制等的分析和評估。最初，Salathe等 [29] 於1986年建立了一個靜態的不穩定結構來模擬足部結構，以5個蹠骨的前端和跟骨塊狀體為支撐點，分析了足底筋膜的作用以及足部骨骼的變形及位移，為足底筋膜炎等損傷產生的力學機制研究提供了依據。陶凱等 [30] 通過建立足部的三維有限元模型，進行了雙足平衡站立位狀態下的靜態模擬，研究發現足底筋膜和韌帶系統對維持足部結構和功能、分散足部壓力上起到了重要作用。

吳立軍等 [31] 進行的足部有限元分析指出足底筋膜後部是承受最大張拉應力的部位，其次是足底長韌帶。這種高張力的刺激長期反覆的施加於足底筋膜，當其達到超過筋膜生理限度的作用力時，將會誘發炎症過程，進而形成退變、纖維化、誘發足底筋膜炎 [32] 。

Cheung等 [33] 的有限元模型研究也發現在平衡站立時，足底筋膜較高的張力體現在跟骨的內側結節以及蹠骨頭處，該部位與足底筋膜痛點 [34]相符合 [34] ，綜合相關實驗研究對足底筋膜炎產生的風險因素的分析，進一步證實了長期高負荷張力刺激機制是誘發足底筋膜炎產生的重要原因。目前，利用有限元法研究造成足底筋膜承受較高張力的危險因素主要有以下兩方面。

2.1.1 足部解剖學特點以及相關組織的病變

足部解剖學特點以及相關組織的病變是導致足底筋膜張力增加的因素。已有相關實驗研究證明導致足底筋膜炎疼痛產生的原因與足弓的形狀以及局部力的加載相關 [7， 14] 。

Sun等 [35] 利用有限元法研究發現不同的足弓結構會導致不同軟組織的損傷，足底筋膜的應力應變在高足弓的情況下更高，並且隨著足弓的增高前足的壓力也隨之增加( 圖1)。

足部的承重和跟腱拉力增加也將引起足底腱膜受力的成倍增加，有限元模型分析指出，過長拉伸或者收緊跟腱都將導致足底腱膜拉力過大 [36] 。劉穎等 [37] 進行的足踝部有限元模型分析指出腓腸肌的攣縮是導致跟腱作用力增加的原因之一，並發現足部跟腱作用力大小對足底筋膜應力有顯著影響，隨著跟腱作用力的增加，足底筋膜的應力也隨之增加。此外，足部非線性有限元研究發現足底主要韌帶的損傷也將導致足底筋膜應力的異常上升 [38] 。

2.1.2 蹠趾關節背屈

根據足底筋膜所處的解剖位置( 圖2)，

其如同弓弦般緊張於跟骨結節及蹠骨頭之間，長時間行走、跑步伴隨著蹠趾關節反覆屈伸，將引起足底筋膜緊張，產生較高張力，從而導致足底筋膜炎。Chen等 [39] 基於足部運動學和動力學採集數據，利用所建立的足部有限元模型模擬分析了足底筋膜從站立中期到欲擺期的受力特徵，發現整個過程中，欲擺期蹠趾關節在背屈階段足底筋膜的張力峰值是站立中期張力峰值的2.3倍，大小約為體質量的83.3%，並且張力均集中在跟骨內側結節。

Cheng等 [40] 以一個二維的有限元模型，設置了12組(3種角度下，有無負重、線性及非線性)狀態，來模擬蹠趾關節在欲擺期不同背屈角度下的足底筋膜的力學響應特點的分析，發現無論是在負重還是無負重條件下，進行線性分析還是非線性分析，隨著背屈角度的增大足底筋膜都表現出較高的應力，負重條件下更高，且應力由蹠骨向跟骨結節附近依次增大。

同樣的，Gefen等 [41] 結合足底壓力測量以及數字X射線透視法，利用有限元法模擬了足部整個步態周期過程中的足部的力學響應特點發現，足底腱膜、跟腱以及跟骨附著點應力在足跟離地時顯著升高，即應力峰值出現在蹬地階段，並且該結果通過比較接觸應力分布的模型預測，驗證了應力狀態的正確性。

Lin等 [42] 則在上述研究的基礎上進一步實現了以屍體標本實驗數據和運動學實驗數據為輸入條件，對足部有限元模型進行的整個步態周期的模擬實驗，研究指出峰值應力出現在步態周期的末端即前掌蹬地階段，部位集中在跟骨近端足底筋膜附著處附近，與足底筋膜炎發展的位置密切相關，並由此推斷相較於內測縱弓的塌陷，蹠趾關節的背屈過程對足底筋膜應力峰值的影響更大。

綜合各項研究結果，蹠趾關節背屈會使得足底筋膜承受的張力刺激機制在幅值和時間兩個方面都增大，推測長時間過度背屈較易誘發足底筋膜炎。

2.2 在足底筋膜炎治療方法研究中的應用

足底筋膜炎的緩解治療可以從保守治療以及手術治療兩個方面考慮 [21] 。隨著計算機建模功能越來越豐富和強大，有限元分析軟體也在進行著不斷更新和完善，有限元法在足底筋膜炎等足部疾病緩解治療策略研究上的應用也越來越廣泛 [28] 。

2.2.1 保守治療

對足底筋膜進行適當的牽拉，有助於筋膜內部組織的再生，進而有助於緩解足底筋膜炎 [40] 。牽伸療法作為保守治療方法之一，分跟腱牽伸和足底筋膜牽伸，Cheng等 [43] 的有限元研究結果表明，隨著蹠趾關節背屈角度的增大，足底筋膜應力也隨之增大；與此同時增加跟腱力，足底筋膜應力增加將更為明顯，因此建議欲達到更好的牽伸效果可同時對足底筋膜和跟腱進行牽伸訓練。

Flanigan等 [44] 進行的足底筋膜的有限元分析發現，隨著拇趾背屈和跟腱力的增加，足底筋膜的縱向張力增加，拇趾背屈比跟腱力對足底筋膜張力的影響更大，分別為66.14%和33.86%，由此指出直接牽伸足底筋膜比牽伸跟腱效果更佳。有限元研究還發現步行過程減少足跟的抬起也可降低筋膜受力，並可能進一步減少足底筋膜炎患者的疼痛 [39] 。足部有限元模型的研究發現增大足部肌肉的力量，能夠明顯降低作用在足底筋膜上的應力峰值，因此認為加強足部肌肉的力量訓練可能有利於預防足底筋膜炎或緩解其症狀 [38] 。臨床建議足底筋膜炎如果保守治療6個月無效，可採用衝擊波治療 [21] 。

Alkhamaali等 [45] 利用有限元模型模擬了足底筋膜炎的徑向衝擊波治療，發現足底筋膜的負壓達到1.5 MPa以上時，可能會導致足底軟組織產生空化，並且由於足部應變能的累計，多脈衝擊波會在足部產生累積效應；研究結果還指出，有效的衝擊波治療的區域是在病源附近，建議未來的模擬分析可以縮小衝擊波作用在足部的範圍來研究其對足底筋膜炎的治療效果。

2.2.2 手術治療

足底筋膜松解(切開)術是足底筋膜炎的主要手術治療手段，有限元法的應用對該療法提供了多方面的理論依據。臨床上為了緩解足底腱膜炎引起的症狀，經常採用松解足底腱膜的方法，Ren等 [46] 利包含脛腓骨、肌肉韌帶、足底筋膜在內的更為完整的足踝三維有限元模型探討了足底筋膜松解術的作用機制，並通過改變足底筋膜的彈性模量來間接模擬足底筋膜松解術的作用效果，結果顯示隨著筋膜彈性模量的降低，整個足部應力應變能隨之增大，具體表現為足底內側及外側壓力峰值增大，相反的是足跟區域應力峰值下降，由此推斷足底筋膜松解術可以改變站立中期前後足力的傳遞，從而達到減少足跟處應力負荷來緩解足底筋膜炎引起的足跟處的疼痛。

有限元研究還發現，雖然切斷蹠腱膜能夠降低其在跟骨止點處的應力，緩解由於應力集中所致的足跟部疼痛，但會導致足弓穩定性降低及應力重新分布所致的足背外側疼痛 [28] 。同時，完全切斷蹠腱膜使得後足弓明顯變形，足底長韌帶承受的張應力是正常狀態下平均值的2倍多 [47] 。因此，臨床治療足底腱膜炎應首先考慮非手術療法，如果必須進行足底腱膜松解，應考慮僅松解部分的足底腱膜以保持足部結構的完整性 [48-49] 。足部有限元模型模擬分析指出不同程度足底筋膜的松解會導致足部韌帶應力的增大以及足部力學狀態的改變 [50] 。

Liang等 [51] 通過屍體標本研究及有限元分析發現，足底筋膜在支持足縱弓方面佔據了矢狀面足底韌帶1/3的功能，並且可以起到限制足的外展及外翻的作用，當切斷足底筋膜後會導致內側縱弓塌陷及明顯拉長，並伴隨著前掌外展和足外翻。足底筋膜切開術的有限元模擬實驗以及臨床的經皮足底筋膜切開術提出足底筋膜松解在不大於40%-50% 時，能夠較好的避免外側足弓不穩定和蹠骨及外側韌帶壓力增加 [52] 。劉穎等 [37] 的研究則發現腓腸肌作用於足部的力對足底壓力分布、足底壓力峰值及足底筋膜應力有顯著影響，由此認為腓腸肌松解手術也可對足底筋膜炎有緩解作用。此外，還有研究通過屍體標本實驗以及有限元分析指出，當進行完前足截肢手術後足底筋膜的縫合術，將止於第四、五蹠趾關節處的足底筋膜遠端縫合於第三蹠骨和骰骨上可以減緩足底筋膜的應力進而預防足底筋膜炎的產生 [53] 。

2.3 在鞋和鞋內墊設計中的應用

在研究足底筋膜炎常規治療和緩解策略的同時，越來越多的研究將焦點放在鞋及內墊的設計上，有限元法也是此類研究的常用方法。

2.3.1 鞋類設計方面

最初，在利用限元法進行鞋類設計的研究中，Erdemir等 [54] 通過建立一個平面有限元模型，模擬了在鞋底中安置不同形狀及材料類型的緩衝物對足底壓力峰值的的影響，發現該設計能從一定程度上減少足底筋膜壓力峰值，並發現依據足底壓力分布情況確定緩衝物的位置比依據足部骨性標誌更有效，並指出有限元法相比於之前的反覆試錯實驗法在研究鞋類作為足部疾病幹預方式上更具優勢。

Gefen等 [41] 利用逆向有限元分析方法，模擬計算了足底筋膜在步態周期過程中的生物力學響應情況，並設置了不同材料、厚度的鞋與足跟之間的接觸應力關係，發現穿著搖杆底部的鞋子可能減少足底筋膜的負載。足底壓力的增高是造成足底筋膜炎等足部疼痛的原因之一，Chen等 [55] 利用有限元建模法進行了改變鞋底厚度和蹠骨墊位置以減少足底壓力的研究，結果發現當鞋底非常厚時(該研究中設計的達到12.7 mm甚至更厚)，在減少足底壓力的效果上就會進入一個停滯期，但此時蹠骨墊無論是安放於近側還是遠側都會起到一個很好的減少足底壓力的效果。

Jeon等 [56] 以CT圖像為數據源，建立了一個包含足部結構及鞋底的三維有限元模型來研究站立和行走時足底肌肉筋膜組織的應力變化，發現鞋的大底具有一定彎曲弧度相較於平底鞋而言，足底肌肉筋模的應力較小，且分布也較為均勻，由此建議足底筋膜炎及糖尿病患者可以通過優化鞋底形狀來減輕和分散足底應力，防止症狀的惡化。

鞋跟高度的升高會顯著改變足部的生物力學響應，尤其是平衡站立以及行走時，會改變距腓前韌帶(ATL)和足底筋膜的應力應變情況 [57] 。顧耀東等 [58] 利用有限元分析法以及Novel Pedar足底壓力測試系統探究了被動提踵狀態下第一蹠縱弓在步態周期中的應力分布，發現穿著高跟鞋作為典型的被動提踵狀態，足底筋膜應力值相較於平跟鞋狀態增加1.5倍。但是，也有研究指出合適的鞋跟高度對治療足底筋膜炎是有益的 [59] ，並且在屍體標本實驗研究中得以證實 [60] 。同樣的，有限元模型分析中也得到了證實。

Yu等 [61] 利用有限元模擬平衡站立期高跟鞋對足受力情況的影響，研究中發現雖然足底部關節或者軟組織的應力以及應變會隨著鞋跟高度的增加而增加，但適當的鞋跟高度能減少足底筋膜的拉伸應變，因此提出穿鞋跟高度適當的鞋可以作為治療和康復足底筋膜炎的輔助治療手段[57]。進一步的有限元研究也證明，鞋跟高度從0cm增加到10.2cm過程中，足底筋膜張力的大小並非線性變化，有一定高度鞋跟的鞋對足底筋膜承受張力的大小的影響並不比穿平底鞋大[62]。

2.3.2 鞋內墊設計方面

根據足部損傷情況定製適宜的鞋墊，可作為一種緩解後跟痛和足底腱膜炎的有效方法 [19] ，例如帶有足弓支撐的完全接觸性鞋墊可以有效減少足底最大壓力 [36， 48 ， 63] 。目前，關於鞋內墊的研究設計則集中在鞋墊形狀和材料兩個方面。為了設計一個最優的鞋墊形狀，使作用於足底筋膜的拉伸應力最小化，Hsu等 [64] 藉助有限元分析法，提出了一個設計優化預測鞋墊形狀的方法，設置了7種不同的參數值，研究結果發現足底筋膜應力變與鞋墊形狀有關，最優化設計的鞋墊可以使得足底筋膜應力以及峰值張力分別比用平鞋墊減小14%和38.9%。Hsu的研究還認為，雖然全接觸鞋墊可以減輕足跟部疼痛，但在行走過程中會使得足弓處產生額外的擠壓力，使足部產生不適感。

Goske等 [65]也利用有限元分析法模擬了3種形狀(平面、半接觸、全接觸)和3個厚度(6.3、9.5和12.7 mm)以及3種材料的鞋墊對足底壓力的影響，結果表明鞋墊形狀對峰值壓強影響較大，而鞋墊材料的影響不大。同樣，Cheung等 [66]通過有限元分析研究了在不同載荷及支撐條件下足底壓力以及骨與軟組織結構的內部應力和應變情況，發現在減少足底壓力峰值上，鞋墊自定義形狀比鞋墊本身的材料剛度更重要。

3 討論 Discussion

3.1 有限元法在足底筋膜炎生物力學研究的優勢

有限元法可以利用其強大的建模和分析功能，以數值計算的方式對足部不同狀態、不同實驗條件進行多次重複模擬分析，在足底筋膜炎生物力學研究中實現了對足底筋膜力學響應特點的分析和對足內部結構的力學作用機制的研究，為揭示足底筋膜炎的損傷機制、治療方法提供理論指導和建議。此外，足-鞋耦合模型的建立更是為鞋類及內墊的設計提供了一個便利的設計和檢驗方法，在無需進行多種不同參數鞋或內墊的製作和測試的情況下，通過模擬計算的方式實現對鞋或鞋墊等材料和形狀的多次不同參數的實驗分析和評估，避免了製作及試錯實驗造成的不便和成本的耗費。

3.2 有限元法在足底筋膜炎生物力學研究的局限性

基於人體結構和功能的複雜性，目前有限元法在包括骨骼、韌帶、肌肉、足底筋膜在內的人體生物力學研究中仍然存在如下局限性和不足：

第一：模型建立及分析的簡化，真實的足部結構功能複雜多變，對其進行有限元分析計算時，會遇到數據處理分析量過大，有時為了減少計算量會將各個趾骨的遠節、中結、近節趾骨視為一塊，忽略對研究內容影響較小的肌肉韌帶等軟組織的建立；或者把某些影響因素以外部載荷或約束的形式來模擬分析 [24] ；此外，對足底筋膜的模擬大多是採用杆單元、殼單元等來模擬建立，並非足底筋膜固有的形態，因此，這樣從一定程度上會影響結果的精準性。

第二：組織材料力學特性的假設，由於相關研究對足部各組織材料特性的的獲取並不是很完善，足部各組成部分有時會被視為各向同性、均質的線彈性材料；第三、在進行足-鞋模擬時，鞋模型較為簡化，其與足的相對位置關係的確立仍存在一定的誤差，無法完全模擬足-鞋的真實接觸關係；並且目前大多研究仍集中在靜態力學研究，對動態力的加載以及連續動作的模擬仍存在一定的局限性。

結論：

有限元法為足部生物力學的研究開闢了新的途徑，目前的應用也相對廣泛和深入，近年來有限元法在足底筋膜炎生物力學研究中的應用已經不僅僅是對足底筋膜力學特點和損傷機制的研究，還在介入治療前後的評估、緩解對策以及鞋類設計等方面的研究有所突破。由此分析，利用有限元法進一步的進行足底筋膜炎治療手段的探索，康復器械的研發，鞋類整體材料和結構的設計都將是其今後研究的發展方向，要注意的是有限元法更多是基於實驗條件的理論性分析，其所得結果仍需要同相關研究及實驗進行驗證分析。

雖然有限元法在足部生物力學研究中的運用仍存在一定的局限性和不足，但是相信隨著計算機硬體的不斷更新，其對大數據的計算和處理速度將得以提高；與此同時，有限元分析軟體也在進行著升級，其模型的建立功能將更為強大，進而實現對複雜結構的足部組織以及鞋模型的建立和分析；並且目前各種用於模擬人體生物力學作用機制的模擬分析算法在進行著不斷地開發，其對足部連續運動狀態下非線性的、動態分析將得以實現，使得模擬分析的真實度得以提升；此外，各種生物組織材料力學性能的測試技術也在不斷發展，這將使得足部有限元分析過程中對足部材料的定義以及接觸關係和算法的選擇更接近實際，有限元法在足部生物力學和足底筋膜炎等足部損傷治療手段研究、鞋類和康復器械研發等的應用更為可靠有效。