Topuklu ve Topuksuz Ayakkabı İçin Birinci Metatarsal Kemik Üzerindeki Stress Dağılımının Karşılaştırılması

Comparision of the Stress Distribution Between High-Heeled and Flat Shoes on The First Metatarsal Bone

Özet

Bu çalışmanın amacı topuklu ve topuksuz ayakkabı giyildiğinde birinci metatarsal kemik üzerinde oluşan stress dağılımı ve total deformasyondaki değişimi sonlu elemanlar metoduyla incelemektir. Birinci metatarsal kemik, bilgisayarlı tomografi (BT) görüntüsünden üç boyutlu olarak modellenmiş ve ANSYS Workbench yazılımına aktarılmıştır. Proximal bölgeden sınır şartlarına göre sabitlenen kemiğe vücut ağırlığı, kas kuvvetleri uygulanmıştır. Analiz sonucu stress, toplam deformasyon ve gerinim değerleri olmak üzere üç farklı kritere bakılarak değerlendirilmiştir. Değişen stress ve gerinim değerlerinin kemik hasarına neden olup olmadığı incelenmiş ayrıca stabilite açısından kemiğin deformasyonu değerlendirilmiştir. Sonuç olarak, yüksek topuklu ayakkabının , düz ayakkabılara nazaran birinci metatarsal kemik üzerindeki stress değerini % 54 arttırdığı sonucuna varılmıştır. Gerilme değerlerinin kemik çatlağı veya kırığına neden olmadığı sonucuna varılırken, yüksek topuklu ayakkabı giymenin birinci metatarsal kemik üzerinde oluşan deformasyonu artırdığı gözlemlenmiştir. Çalışmanın sonucu yüksek topuklu ayakkabı giymenin birinci metatarsal kemiği olumsuz etkilediği yönündedir. Bu nedenle günlük hayatta yüksek topuklu ayakkabı kullanım sıklığı azaltılmalı ve yüksek topuklu ayakkabı dizaynı kemikte oluşan gerilmeler dikkate alınarak yapılmalıdır.

Abstract

The aim of this study is to examine the effects of the wearing high-heeled shoes (HHS) by comparing the wearing the flat shoes onthe first metatarsal bone using the finite element method. The first metatarsal bone is modeled from computerized tomography(CT) image as 3D and imported to ANSYS Workbench Software. Body weight (BW) and muscle forces were applied to the firstmetatarsal bone. The bone was fixed at the proximal region of the bone for the boundary conditions. Three evaluation criteria wereexamined for the results as the stresses, the total deformations and the strain values on the bone. The stress and strain distributionsof the bone were evaluated for the bone failure. The deformation of the bone were evaluated for the bone stabilitiy. As a result, thewearing HHS increases the stress values on the first metatarsal bone approximately %54 compared to the flat shoes. The strainvalues showed that the bone crack or failure was not occured. The deformation of the bone was increased when wearing the HHSshoes. The conclusion of the study is that the wearing HHS negatively affects the first metatarsal bone. Hence, the frequency ofthe wearing HHS in daily life should be reduced and heeled shoe designs should be made taking into account the stresses occuredon the bone.