Kombinera gånganalys och finita element‑modeller för att optimera avlastande inlägg för hälulcerationer

Varför det är viktigt att skydda hälen

För personer med diabetes kan ett litet sår på hälen utvecklas till en allvarlig skada som läker långsamt och i värsta fall kräver amputation. Dessa häl­sår, kallade calcaneala ulcerationer, drivs ofta av högt tryck under hälen varje gång personen står eller går. Denna studie undersöker något bedrägligt enkelt – hur vi urfräser utrymme under hälen i ett inlägg – och visar att den exakta formen och storleken på detta tomrum kan ha stor betydelse för att skydda skör hud och förhindra att sår kommer tillbaka.

Varje steg som en källa till skada

När vi går är hälen den första delen av foten som träffar marken och bär ögonblickligen mer än halva kroppsvikten. Hos personer med diabetes kan nervskador dämpa smärta, så farliga trycknivåer kan gå obemärkt förbi. Med tiden kan denna upprepade belastning krossa små blodkärl, svälta vävnader på syre och bryta ner huden, vilket skapar sår som är smärtsamma, svårbehandlade och kostsamma för vårdsystemet. Avlastning – en strategi som sprider trycket bort från högriskområden – är redan central i diabetisk fothälsovård. Trots att kliniker använder urfräsningar och mjuka material i inlägg finns det dock förvånansvärt lite hårda bevis för vilka urfräsningsformer som fungerar bäst under hälen.

Test av olika hålrumformer

Forskarna fokuserade på tre enkla geometriska former för ett tomrum under ett simulerat häl­sår: en cylinder, en sfär och en kon. Varje form testades i tre storlekar: 50 % mindre än en vanlig klinisk storlek, den vanliga storleken och 50 % större. Alla inlägg var gjorda av samma dämpande skum och frästa exakt från datorstödda modeller så att endast form och storlek på tomrummet ändrades. En frisk frivillig gick barfota och därefter med varje inlägg över en tryckkänslig plattform, vilket gjorde det möjligt för teamet att mäta hur varje design omfördelade trycket under fötterna under naturlig gång.

Kombinera verklig gång med datoriserade modeller

Mätningar av tryck på hudytan berättar bara halva historien. Ett inlägg som kraftigt minskar trycket vid hälen kan ändå utveckla farliga interna spänningar som leder till sprickbildning, deformation eller förlorat stöd över tid. För att hantera detta kombinerade författarna sina gångmätningar med detaljerade datoriserade simuleringar, så kallad finita element‑analys. Med verkliga materialtester av skummet för att konfigurera modellen beräknade de hur varje tomrumsform och -storlek förändrade spänning och deformation i inlägget under två viktiga ögonblick i gången: när hälen träffar marken och perioden då hälen är fullt belastad.

Vad som hjälpte hälen — och vad som belastade inlägget

Gångtesten visade att alla tre tomrumsformerna sänkte peak‑trycket jämfört med barfotagång, men inte i samma grad. Den koniska urfräsningen gav störst minskning och skar ner peak‑hältryck med cirka en tredjedel på båda fötterna. Den sfäriska formen presterade nästan lika bra, medan den cylindriska gav en mindre men konsekvent reduktion. Dator­modellerna avslöjade dock en avvägning: större koniska och sfäriska tomrum tenderade att ge upphov till höga, fokuserade spänningar inne i skummet, vilket kan förkorta inläggets livslängd eller försämra prestandan över tid. Cylindriska tomrum, särskilt i större diametrar, spred spänningen mer jämnt och höll interna krafter lägre och mer förutsägbara, även om de inte reducerade hudens peak‑tryck lika aggressivt.

Hitta en praktisk balans för patienter

Tillsammans antyder resultaten att det inte finns en enda ”perfekt” tomrumsform; snarare erbjuder varje form en annan balans mellan omedelbart skydd och långsiktig hållbarhet. Koniska tomrum kan vara bäst när maximal kortsiktig tryckavlastning krävs för ett svårt eller segdraget häl­sår, men de kan kräva tätare uppföljning och oftare utbyte. Sfäriska tomrum erbjuder en mellangång med stark avlastning och mer fördelaktiga interna spänningar, vilket gör dem lovande för längre användning. Cylindriska tomrum ger det mest robusta och förutsägbara beteendet, vilket kan vara värdefullt för bredare klinisk användning eller för patienter med större riskområden. Även om denna genomförbarhetsstudie endast använde en frisk frivillig, visar den en kraftfull metod — att kombinera verkliga gångdata med dator­modellering — för att designa smartare, patientanpassade inlägg som bättre skyddar sårbara hälar.

Citering: 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

Nyckelord: diabetiska fotsår, hältryck, avlastande inlägg, gånganalys, finita element‑modellering