Topuk ülserleri için yükten kaçırma tabanlıklarını optimize etmek amacıyla yürüyüş analizi ve sonlu eleman modellemesini birleştirmek

Topuğu Korumak Neden Önemli

Diyabetle yaşayan insanlar için topuktaki küçük bir yara, yavaş iyileşen ve hatta ampütasyona yol açabilen ciddi bir yara haline gelebilir. Kalkaneal ülserler olarak adlandırılan bu topuk yaraları, bir kişi her ayakta durduğunda veya yürüdüğünde topuğun altındaki yüksek basınçtan sıklıkla kaynaklanır. Bu çalışma görünüşte basit bir şeye odaklanıyor—ayakkabı tabanlığının içinde topuğun altındaki boşluğun nasıl oyulduğu—ve gösteriyor ki o boşluğun tam şekli ve boyutu hassas deriyi korumakta ve yaraların tekrar etmesini önlemekte büyük fark yaratabiliyor.

Her Adım Hasar Kaynağıdır

Yürüdüğümüzde topuk yere ilk temas eden kısım olup, anlık olarak vücut ağırlığının yarısından fazlasını taşıyabilir. Diyabetli kişilerde sinir hasarı ağrıyı köreltebilir; bu nedenle tehlikeli basınç seviyeleri fark edilmeyebilir. Zamanla bu tekrarlayan yükleme küçük damarları ezebilir, dokuları oksijenden mahrum bırakabilir ve deriyi bozarak ağrılı, zor iyileşen ve sağlık sistemleri için çok maliyetli ülserlere yol açabilir. Yükten kaçırma—yükü yüksek riskli noktalardan uzaklaştırma stratejisi—zaten diyabetik ayak bakımının merkezindedir. Yine de klinisyenler tabanlıklarda kesik boşluklar ve yumuşak malzemeler kullanmasına rağmen, topuk altında hangi boşluk şekillerinin en iyi çalıştığına dair şaşırtıcı derecede az somut kanıt bulunuyor.

Farklı Oyuk Şekillerini Test Etmek

Araştırmacılar, simüle edilmiş bir topuk yarasının altındaki boşluk (veya “oyuk”) için üç basit geometrik şekle odaklandı: silindir, küre ve koni. Her şekil üç boyutta test edildi: yaygın bir klinik boyuttan %50 küçük, yaygın boyutun kendisi ve %50 büyük. Tüm tabanlıklar aynı yastıklama köpüğünden üretildi ve yalnızca oyuk şekli ile boyutunun değiştiği bilgisayar destekli tasarımlardan hassas şekilde oyularak hazırlandı. Sağlıklı bir gönüllü önce çıplak ayakla, ardından her bir tabanlıkla basınç algılayan bir platform üzerinde yürüdü; bu sayede ekip her tasarımın doğal yürüme sırasında ayak altındaki basıncı nasıl yeniden dağıttığını ölçebildi.

Gerçek Yürüyüşü Bilgisayar Modelleriyle Birleştirmek

Deri yüzeyinde ölçülen basınçlar hikâyenin sadece yarısını anlatır. Topukta yüzey basıncını büyük ölçüde azaltan bir tabanlık, zaman içinde çatlamaya, şekil bozukluğuna veya desteğin kaybolmasına yol açabilecek tehlikeli iç gerilmeler geliştirebilir. Bunu ele almak için yazarlar yürüyüş ölçümlerini sonlu eleman analizi olarak bilinen ayrıntılı bilgisayar simülasyonlarıyla birleştirdi. Modeli kurmak için köpüğün gerçek malzeme testlerini kullandılar ve her oyuk şekli ile boyutunun yürüyüşün iki kilit anında—topuğun zemine çarptığı anda ve topuğun tam yüklendiği dönemde—tabanlık içindeki gerilme ve deformasyonu nasıl değiştirdiğini hesapladılar.

Topuğa Ne Yardım Etti—Ve Hangi Tasarımlar Tabanlığı Zorladı

Yürüme testleri, üç oyuk şeklinin de çıplak ayakla karşılaştırıldığında tepe basıncı azalttığını gösterdi, fakat eşit derecede değil. Konik oyuk en büyük düşüşü sağladı ve her iki ayakta da tepe topuk basınçlarını yaklaşık üçte bir oranında azalttı. Küresel oyuk neredeyse aynı derecede iyi performans gösterirken, silindirik oyuk daha küçük fakat tutarlı bir azalma sundu. Bilgisayar modelleri ise bir takas olduğunu ortaya koydu: daha büyük konik ve küresel boşluklar köpük içinde yoğun, yüksek gerilmeler üretme eğilimindeydi; bu da tabanlık ömrünü kısaltabilir veya performansın bozulmasına yol açabilir. Özellikle daha büyük çaplarda silindirik boşluklar gerilmeyi daha eşit şekilde dağıtarak iç kuvvetleri daha düşük ve öngörülebilir tuttu, ancak bunlar yüzeydeki tepe deri basıncını aynı ölçüde agresifçe azaltmadı.

Hastalar için Pratik Bir Denge Bulmak

Bir arada ele alındığında, sonuçlar tek bir “mükemmel” oyuk şekli olmadığını; bunun yerine her bir şeklin ani koruma ile uzun vadeli dayanıklılık arasında farklı bir denge sunduğunu öne sürüyor. Konik boşluklar, şiddetli veya inatçı bir topuk ülseri için maksimum kısa vadeli basınç rahatlaması gerektiğinde en iyisi olabilir, ancak daha sık takip ve daha sık değiştirme gerektirebilir. Küresel boşluklar güçlü yükten kaçırma ile daha elverişli iç gerilmeler sunarak daha uzun vadeli kullanım için ümit veriyor. Silindirik boşluklar en sağlam ve öngörülebilir davranışı veriyor; bu da daha geniş klinik kullanım veya daha büyük risk alanına sahip hastalar için değerli olabilir. Bu fizibilite çalışması yalnızca bir sağlıklı gönüllü kullanmış olsa da, gerçek dünya yürüyüş verilerini bilgisayar modellemesiyle birleştirerek daha akıllı, hasta‑özel tabanlıklar tasarlamak ve hassas topukları daha iyi korumak için güçlü bir yaklaşım gösteriyor.

Atıf: 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

Anahtar kelimeler: diyabetik ayak ülserleri, topuk basıncı, yükten kaçırma tabanlıkları, yürüyüş analizi, sonlu eleman modellemesi