Details

В ходе работы разработана цифровая геометрическая модель протеза переднего отдела стопы при частичной ампутации. Модель создана на основе анализа референсной конструкции TOplus и включает жёсткий корпус, внутреннюю вкладку, элементы фиксации и варианты переднего отдела с зонами пониженной жёсткости. Для построения использовались обработка 3Dгеометрии культи, CAD-моделирование в Fusion 360 и подготовка расчётных вариантов конструкции. Выполнен конечно-элементный анализ напряжённо деформированного состояния протеза при двух положениях фазы опоры: нагружении пяточной области, соответствующем начальному контакту с опорой, и нагружении переднего отдела, соответствующем завершающей фазе опоры и отталкиванию. Проведено сравнение контрольной модели, вариантов с вырезами первого и второго типа, а также материалов PA12 и PA11. Установлено, что модель с вырезами второго типа обеспечивает более сбалансированное сочетание податливости переднего отдела и уровня локальной пластической деформации среди рассмотренных вариантов. Результаты работы могут быть использованы для дальнейшей доработки конструкции и подготовки физического образца к испытаниям.

This work presents the development of a digital geometric model of a forefoot prosthesis for partial foot amputation. The model is based on the analysis of the TOplus reference design and includes a rigid shell, an inner insert, fixation elements, and alternative forefoot regions with reduced stiffness zones. The design process involved processing of 3D stump geometry, CAD modeling in Fusion 360, and preparation of calculation variants. A finite element analysis of the stress-strain state of the prosthesis was performed for two support-phase positions: loading of the heel region corresponding to initial contact with the support surface and loading of the forefoot region corresponding to terminal stance and push-off. A control model, models with firstand second-type cutouts, and PA12 and PA11 materials were compared. It was found that the model with second-type cutouts provides a more balanced combination of forefoot compliance and local plastic strain among the considered variants. The results can be used for further design refinement and preparation of a physical prototype for testing.