שילוב ניתוח צעדות ומידול שיטות האלמנטים הסופיים לאופטימיזציה של מדרסים מפחיתי‑עומס לכיבים בעקב

מדוע חשוב להגן על העקב

לאנשים החיים עם סוכרת, פצע קטן בעקב עלול להתפתח לפצע חמור שאינו מחלים במהירות ועלול אף להצריך כריתה. פצעים בעקב אלה, המכונים כיבים קלקאניאליים, נגרמים לעיתים קרובות מלחץ גבוה מתחת לעקב בכל פעם שאדם עומד או הולך. המחקר בוחן אלמנט שנראה פשוט למראית עין — הדרך שבה מפנים מקום מתחת לעקב בתוך המדרס — ומראה כי הצורה והגודל המדויקים של הנפח הריק יכולים להשפיע משמעותית בהגנה על העור הרגיש ובהפחתת חזרת הפצעים.

כל צעד כמקור נזק

כאשר אנו הולכים, העקב הוא החלק הראשון של כף הרגל הפוגע בקרקע ועמוס לרגע ביותר ממחצית משקל הגוף. אצל אנשים עם סוכרת, נזק עצבי יכול להפחית את תחושת הכאב, ולכן רמות לחץ מסוכנות עלולות להישאר ללא הבחנה. לאורך זמן, העמסת חוזרת כזו עלולה ללחוץ כלי דם זעירים, להפחית אספקת חמצן לרקמות ולהשביתהן, ולגרום לקריעת העור ולהיווצרות כיבים שכואבים, שקשה להחלים אותם והטיפול בהם יקר למערכות הבריאות. הפחתת העומס — אסטרטגיה שמפזרת לחץ הרחק מנקודות בסיכון גבוה — היא כבר חלק מרכזי בטיפול בכף רגל סוכרתית. עם זאת, אף על פי שמטפלים משתמשים בחיתוכים וחומרים רכים במדרסים, קיימת מעט הוכחה מוצקה לגבי אילו צורות חיתוך עובדות הכי טוב מתחת לעקב.

בדיקת צורות חלל שונות

החוקרים התמקדו בשלוש גיאומטריות פשוטות לנפח ריק (או "חלל") מתחת לכיב מדומה בעקב: גליל, כדור וקונוס. כל צורה נבדקה בשלושה גדלים: קטן ב‑50% ממידה קלינית נפוצה, המידה הקלינית הנפוצה עצמה, וגדול ב‑50%. כל המדרסים יוצרו מאותו קצף ריפוד והוקצעו בדיוק בעזרת תכניות ממוחשבות כך שרק הצורה והגודל של החלל השתנו. מתנדב בריא הלך יחף ואז עם כל מדרס מעל פלטפורמת חישת לחץ, מה שאיפשר לצוות למדוד כיצד כל עיצוב מפזר את הלחץ מתחת לכף הרגל במהלך הליכה טבעית.

שילוב הליכה אמיתית עם מודלים ממוחשבים

מדידת לחצי פני העור מגלה רק חצי מהסיפור. מדרס שמפחית במידה ניכרת לחץ בעקב עלול עדיין לפתח מתחים פנימיים מסוכנים שיביאו לסדיקה, לעיוות או לאובדן תמיכה עם הזמן. כדי להתמודד עם זה, המחברים שילבו את מדידות הצעידה שלהם עם סימולציות ממוחשבות מפורטות הידועות כניתוח שיטות האלמנטים הסופיים. באמצעות בדיקות חומר אמיתיות של הקצף לקביעת פרמטרי המודל, הם חישבו כיצד כל צורת חלל וגדלה שינו את המתחים והעיוותים בתוך המדרס במהלך שני רגעים מרכזיים בהליכה: הרגע שבו העקב פוגע בקרקע והרבעון שבו העקב נשא בעומס המלא.

מה סייע לעקב — ומה ייצר עומס על המדרס

מבחני ההליכה הראו שכל שלוש צורות החלל הורידו את שיאי הלחץ בהשוואה להליכה יחפה, אך לא במידה שווה. החלל הקוני הניב את הירידה הגדולה ביותר, וקיצץ את שיאי הלחץ בעקב בכ‑כשליש בשתי הרגליים. החלל הכדורתי הופיע כמעט באותו הסדר, בעוד החלל הצילינדרי סיפק הפחתה קטנה אך עקבית יותר. המודלים הממוחשבים, עם זאת, חשפו פשרת תכנון: חללים קוניים וכדורתים גדולים נטו ליצור מתחים פנימיים גבוהים וממוקדים בתוך הקצף, דבר שעשוי לקצר את חיי המדרס או לפגום בביצועיו לאורך זמן. חללים צילינדריים, במיוחד בקטרים גדולים יותר, פיזרו את המתחים ביתר שוויון ושמרו על כוחות פנימיים נמוכים וניתנים לחיזוי, אף שלא הפחיתו את שיאי הלחץ בעור בחזקה כמו האחרים.

מציאת איזון מעשי למטופלים

בהתבוננות משולבת, התוצאות מצביעות על כך שאין "צורת חלל מושלמת" יחידה; כל אחת מציעה איזון שונה בין הגנה מיידית ועמידות ארוכת‑טווח. חללים קוניים עשויים להיות הטובים ביותר כשהנדרשת הקלה מקסימלית לטווח הקצר עבור כיב עקב חמור או עיקש, אך הם עלולים לדרוש מעקב צמוד והחלפה תכופה יותר. חללים כדוריים מציעים פשרה בינונית, עם הורדת עומס חזקה ומתחים פנימיים נוחים יותר, מה שמציב אותם כמבטיחים לשימוש ארוך טווח. חללים צילינדריים מספקים את ההתנהגות העמידה והניתנת לחיזוי ביותר, שיכולה להיות בעלת ערך לשימוש קליני נרחב או למטופלים עם אזורי סיכון גדולים יותר. אף שהמחקר ההוכחתי השתמש במתנדב בריא אחד בלבד, הוא מדגים גישה חזקה — שילוב נתוני הליכה מהעולם האמיתי עם מידול ממוחשב — לעיצוב מדרסים חכמים יותר המותאמים למטופל ומגנים טוב יותר על עקבים פגיעים.

ציטוט: Karatoprak, A.P., Aydin, L. Combining gait analysis and finite element modeling to optimize offloading insoles for calcaneal ulcers. Sci Rep 16, 6383 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-35750-9

מילות מפתח: כיבי רגל סוכרתיים, לחץ בעקב, מדרסים מפחיתי‑עומס, ניתוח צעדות, מידול שיטות האלמנטים הסופיים