השפעות כוח בקרסול התותב וקטגוריית קשיחות כף הרגל על אסימטריה ביומכנית ומומנט הברך במהלך הליכה במהירויות שונות

מדוע איזון הצעדים חשוב

עבור רבים שאיבדו רגל תחתונה, הליכה עם פרוטזה מהווה הישג יומי—אך היא עלולה גם להעמיס על הגפה התקינה שנותרה. כאשר רגל אחת פועלת יותר מהאחרת, הכוחות המוגברים על הברך והירך התקינות עלולים להעלות עם הזמן את הסיכון לכאבי מפרקים ולאוסטאוארתריטיס. המחקר בוחן כיצד כוונון מדויק של כפות רגל תותבות מודרניות—על ידי התאמת הקשיחות שלהן וכמות הכוח שהן מוסיפות בכל צעד—יכול לסייע לאנשים ללכת בצורה מאוזנת יותר וכך להגן על המפרקים שלהם.

שני סוגי כפות גבוהות טכנולוגיה

רוב האנשים עם קטיעה מתחת לברך (טרנס־טיביאלית) משתמשים בכף רגל פסיבית הדומה לקפיץ ששומרת ומשחררת אנרגיה אך אינה דוחפת באופן פעיל כלפי מטה. מכשירים אלה בדרך כלל מוחזרים רק כמות אנרגיה השווה בערך לחצי מהקרסול הביולוגי, ולכן הרגל התקינה צריכה לבצע עבודה נוספת. אפשרות חדשה יותר, פרוטזת הקרסול־כף הרגל המונעת BiOM, כוללת מנוע וקפיץ מובנים שיכולים לספק אנרגיה בזמן הדחיפה. ה‑BiOM גם משתמשת בכף פסיבית סטנדרטית כבסיס, הנמכרת ב"קטגוריות" קשיחות שונות שתואמות למשקל המשתמש ורמת הפעילות שלו. משמעות הדבר היא שאנשי מקצוע יכולים לכוונן הן את קשיחות כף הרגל התותבת והן את כמות הכוח שהמנוע מספק—מה שיוצר שילובים רבים אך מעט הנחיות לגבי אילו הגדרות מיטיבות עם הגוף.

כיצד נערך המחקר

שלושה־עשר משתמשי פרוטזה מנוסים עם קטיעה חד‑צדדית מתחת לברך הלכו על מסילה מיוחדת במהירויות החל ממסלול איטי (0.75 מ/ש) ועד הליכה מהירה (1.75 מ/ש). כל משתתף ניסה 16 תצורות פרוטזה שונות: ארבע קטגוריות קשיחות של כף הרגל (מ‑2 דרגות רכות מההמלצה ועד דרגה אחת קשה יותר) וארבע רמות כוח (כף פסיבית ללא מנוע, וכן BiOM מכווננת לרמת ההמלצה, 10% מעליה ו‑20% מעליה). בזמן ההליכה החוקרים מדדו כמה זמן כל כף נשארת על הקרקע, כמה כל כף לוחצת על המסילה בשיא הראשון והשני של הכוח האנכי, וכמה מומנט סיבובי מופיע בברך התקינה—מדד חשוב המקושר לסיכון לאוסטאוארתריטיס בברך.

מה השתנה רק עם הקשיחות

שינוי קשיחות הכף הפסיבית השפיע באופן מפתיע במידה קטנה בלבד על איזון ההליכה. לאורך טווח קטגוריות הקשיחות לא נצפה שינוי ברור באופן שבו שתי הרגליים חלקו את זמן המגע עם הקרקע, וגם לא בסימטריה של שיא הכוח האנכי הראשון. רק דפוס אחד בלט: שימוש בכף הקשיחה ביותר הפחית את חוסר האיזון בשיא הכוח השני בהשוואה לשימוש בכף הרכה ביותר, אך רק בכ etwas יותר מנקודת אחוז אחת. העומסים על ברך התקינה גם הם הושפעו במידה מועטה משינויים בקשיחות בטווח שנבדק. ממצאים אלה מצביעים על כך שבתפריט היומיומי של קליניקות בין כפות מסחריות דומות, התאמות קלות בקשיחות עשויות שלא לשנות משמעותית את העומס על המפרקים או את איזון הצעד.

מה כוח מוסף יכול לעשות—ומתי

הפעלת המנוע של ה‑BiOM הניבה השפעות בולטות יותר. ללא קשר לקשיחות הבסיסית של הכף, שימוש במכשיר המונע הקטין את ההבדלים בזמן המגע בין רגל תותבת לרגל תקינה בהשוואה לשימוש בכף פסיבית. עם זאת, פרטי הסימטריה של הכוחות תלויים במהירות ההליכה וברמת הכוח. במהירות הכוונון של 1.25 מ/ש, הפעלת ה‑BiOM ב‑10–20% מעל רמת ההמלצה יצרה את התבנית המאוזנת ביותר הן בשיא הכוח הראשון והן בשני בין הרגליים. במהירויות איטיות (0.75 מ/ש) ומהירות (1.75 מ/ש), לעומת זאת, הגדלת הכוח לפעמים החמירה את חוסר האיזון בכוחות. למרות השינויים באופן חלוקת העבודה בין הרגליים, המחקר לא מצא הקטנה עקבית במומנט הסיבובי המרכזי בברך התקינה בעת שימוש במכשיר המונע בכל אחת מההגדרות שנבדקו.

מה משמעות הדבר להליכה יומיומית

לאנשים עם קטיעה מתחת לברך ולאנשי הצוות המטפלים בהם, תוצאות אלה מציירות תמונה מורכבת. פרוטזה מונעת לקרסול וכף רגל כמו ה‑BiOM יכולה לסייע לאיזון הצעדים, במיוחד סביב מהירות הכוונון שלה, וכפות קצת קשיחות יותר עשויות לשפר היבט אחד של איזון הכוחות. עם זאת, בטווח הנבדק, לא נמצא כי שינויים בקשיחות או הגברת הכוח הפחיתו באופן ברור את העומס על הברך המיוחס לסיכון לאוסטאוארתריטיס. המחברים מציעים שאנשי פרוסטטיקה עשויים לרצות לתאם את הגדרות הכוח למהירות ההליכה האופיינית של האדם, ושהמכשירים העתידיים עשויים לכוונן כוח אוטומטית כשמהירות משתנה. בעוד שכיוונון מדויק של הפרוטזות הנוכחיות יכול לשפר סימטריה, הגנה מלאה על בריאות המפרקים לטווח הארוך תדרוש ככל הנראה שיפורים נוספים בעיצוב ובבקרה.

ציטוט: Tacca, J.R., Colvin, Z.A. & Grabowski, A.M. Effects of prosthetic ankle power and foot stiffness category on biomechanical asymmetry and knee moment during walking at different speeds. Sci Rep 16, 7207 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-37225-3

מילות מפתח: קרסול תותב, קטיעה טרנס טיביאלית, פרוטזה מונעת, סימטריית צעד, אוסטאוארתריטיס של הברך