Combinando análise da marcha e modelagem por elementos finitos para otimizar palmilhas de alívio para úlceras calcâneas

Por que proteger o calcanhar é importante

Para pessoas que vivem com diabetes, uma pequena ferida no calcanhar pode evoluir para uma lesão grave, de cicatrização lenta e que pode até levar à amputação. Essas lesões no calcanhar, chamadas úlceras calcâneas, costumam ser causadas pela alta pressão sob o calcanhar cada vez que a pessoa fica em pé ou caminha. Este estudo investiga algo aparentemente simples — como esculpimos um espaço sob o calcanhar dentro de uma palmilha — e mostra que a forma e o tamanho exatos desse vazio podem fazer uma grande diferença na proteção de pele frágil e na prevenção de recidivas.

Cada passo como fonte de dano

Ao caminhar, o calcanhar é a primeira parte do pé a tocar o chão, suportando momentaneamente mais da metade do peso corporal. Em pessoas com diabetes, danos nos nervos podem reduzir a sensibilidade à dor, de modo que níveis perigosos de pressão podem passar despercebidos. Ao longo do tempo, essa carga repetida pode comprimir pequenos vasos sanguíneos, privar os tecidos de oxigênio e degradar a pele, criando úlceras que são dolorosas, de difícil cicatrização e muito onerosas para os sistemas de saúde. O alívio de carga — uma estratégia que redistribui a pressão para longe de pontos de risco — já é central no cuidado do pé diabético. No entanto, embora os clínicos usem recortes e materiais macios nas palmilhas, havia surpreendentemente poucas evidências robustas sobre quais formatos de recorte funcionam melhor sob o calcanhar.

Testando diferentes formas de cavidade

Os pesquisadores focaram em três geometrias simples para um espaço vazio (ou “vazio”) sob uma ferida calcânea simulada: um cilindro, uma esfera e um cone. Cada forma foi testada em três tamanhos: 50% menor que um tamanho clínico comum, o tamanho clínico comum e 50% maior. Todas as palmilhas foram feitas do mesmo espuma amortecedora e usinadas com precisão a partir de desenhos assistidos por computador, de modo que apenas a forma e o tamanho do vazio variaram. Um voluntário saudável caminhou descalço e depois com cada palmilha sobre uma plataforma sensora de pressão, permitindo à equipe medir como cada desenho redistribuía a pressão sob os pés durante a caminhada natural.

Combinando caminhar real com modelos computacionais

Medir pressões na superfície da pele conta apenas metade da história. Uma palmilha que reduz muito a pressão na superfície do calcanhar ainda pode desenvolver tensões internas perigosas que levam a rachaduras, deformação ou perda de suporte ao longo do tempo. Para abordar isso, os autores combinaram suas medições de marcha com simulações computacionais detalhadas conhecidas como análise por elementos finitos. Usando testes reais de material da espuma para configurar o modelo, calcularam como cada forma e tamanho de vazio alterava tensões e deformações dentro da palmilha durante dois momentos-chave da marcha: o instante do contato do calcanhar com o chão e o período em que o calcanhar está totalmente carregado.

O que ajudou o calcanhar — e o que estressou a palmilha

Os testes de caminhada mostraram que as três formas de vazio reduziram a pressão máxima em comparação com caminhar descalço, mas não de forma igual. O vazio cônico produziu a maior redução, diminuindo as pressões máximas do calcanhar em cerca de um terço em ambos os pés. O vazio esférico teve desempenho quase tão bom, enquanto o vazio cilíndrico proporcionou uma redução menor, porém consistente. Os modelos computacionais, no entanto, revelaram um trade‑off: vazios cônicos e esféricos maiores tendiam a gerar tensões internas elevadas e focalizadas na espuma, o que pode reduzir a vida útil da palmilha ou causar piora de desempenho. Vazios cilíndricos, especialmente em maiores diâmetros, espalharam a tensão de forma mais uniforme e mantiveram forças internas mais baixas e previsíveis, embora não reduzissem a pressão na pele com tanta agressividade.

Encontrando um equilíbrio prático para pacientes

Em conjunto, os resultados sugerem que não existe uma forma de vazio “perfeita”; cada uma oferece um equilíbrio diferente entre proteção imediata e durabilidade a longo prazo. Vazios cônicos podem ser melhores quando é necessário alívio máximo de curto prazo para uma úlcera calcânea severa ou persistente, mas podem exigir monitoramento mais próximo e substituição mais frequente. Vazios esféricos oferecem um meio-termo, com forte alívio de carga e tensões internas mais favoráveis, tornando-os promissores para uso prolongado. Vazios cilíndricos fornecem o comportamento mais robusto e previsível, o que pode ser valioso para uso clínico mais amplo ou para pacientes com áreas de risco maiores. Embora este estudo de viabilidade tenha usado apenas um voluntário saudável, ele demonstra uma abordagem poderosa — combinar dados de caminhada do mundo real com modelagem computacional — para projetar palmilhas mais inteligentes e específicas para o paciente, que protejam melhor calcanhares vulneráveis.

Citação: 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

Palavras-chave: úlceras do pé diabético, pressão no calcanhar, palminhas de alívio, análise da marcha, modelagem por elementos finitos