Efeitos da potência do tornozelo protético e da categoria de rigidez do pé na assimetria biomecânica e no momento do joelho durante a caminhada em diferentes velocidades

Por que equilibrar os passos importa

Para muitas pessoas que perderam a parte inferior da perna, caminhar com uma prótese é uma conquista diária — mas também pode sobrecarregar o membro intacto. Quando uma perna trabalha mais do que a outra, as forças extras no joelho e no quadril intactos podem aumentar, ao longo do tempo, o risco de dor articular e osteoartrite. Este estudo investiga como o ajuste fino de pés protéticos modernos — alterando sua rigidez e a potência que fornecem a cada passo — pode ajudar as pessoas a caminhar de forma mais equilibrada e, potencialmente, proteger suas articulações.

Dois tipos de pés de alta tecnologia

A maioria das pessoas com amputação abaixo do joelho (transtibial) usa um pé passivo com comportamento elástico que armazena e devolve energia, mas não pode impulsionar ativamente o corpo. Esses dispositivos tipicamente devolvem apenas cerca da metade da energia de um tornozelo biológico, fazendo com que a perna intacta realize trabalho extra. Uma opção mais recente, a prótese tornozelo-pé motorizada BiOM, inclui um motor e uma mola integrados que podem fornecer energia durante o impulso. A BiOM também usa como base um pé passivo padrão, comercializado em diferentes “categorias” de rigidez ajustadas ao peso e nível de atividade do usuário. Isso significa que os clínicos podem ajustar tanto a rigidez do pé protético quanto a potência do motor — oferecendo muitas combinações possíveis, mas pouca orientação sobre quais configurações protegem melhor o corpo.

Como o estudo foi conduzido

Treze usuários experientes de prótese com amputação unilateral abaixo do joelho caminharam em uma esteira especial em velocidades de passeio lento (0,75 m/s) até caminhada rápida (1,75 m/s). Cada participante experimentou 16 configurações protéticas diferentes: quatro categorias de rigidez do pé (de duas posições mais macias que a recomendada até uma posição mais rígida) e quatro condições de potência (um pé passivo sem motor, além da BiOM ajustada para um nível recomendado, 10% acima e 20% acima). Enquanto caminhavam, os pesquisadores mediram quanto tempo cada pé permanecia em contato com o chão, quão forte cada pé pressionava a esteira nos primeiros e segundos picos da força vertical e quanta carga de torção aparecia no joelho intacto — um indicador importante vinculado à osteoartrite do joelho.

O que mudou apenas com a rigidez

Alterar a rigidez do pé passivo teve efeitos surpreendentemente pequenos no equilíbrio da marcha. Na faixa de categorias de rigidez, não houve mudança clara em como as duas pernas compartilhavam o tempo de contato com o solo, nem na simetria do primeiro pico da força vertical. Apenas um padrão se destacou: usar o pé mais rígido reduziu o desequilíbrio no segundo pico de força em comparação ao pé mais macio, mas apenas em pouco mais de um ponto percentual. As cargas no joelho intacto também foram em grande parte não afetadas pelas mudanças de rigidez dentro da faixa testada. Esses achados sugerem que, para escolhas clínicas do dia a dia entre pés comerciais semelhantes, ajustes modestos de rigidez podem não alterar dramaticamente a carga articular ou o equilíbrio dos passos.

O que a potência adicional pode fazer — e quando

Ligar o motor da BiOM trouxe efeitos mais notáveis. Independentemente da rigidez do pé subjacente, usar o dispositivo motorizado reduziu as diferenças no tempo de contato entre as pernas protética e intacta em comparação com o pé passivo. Entretanto, os detalhes da simetria de força dependeram da velocidade de caminhada e do nível de potência. Na velocidade de ajuste de 1,25 m/s, operar a BiOM 10–20% acima do nível recomendado produziu o padrão mais equilibrado nos picos de força primeiro e segundo entre as pernas. Em velocidades mais lentas (0,75 m/s) e mais rápidas (1,75 m/s), contudo, aumentar a potência às vezes piorou os desequilíbrios de força. Apesar dessas mudanças em como as pernas compartilhavam o trabalho, o estudo não encontrou reduções consistentes na carga de torção chave no joelho intacto ao usar o dispositivo motorizado em qualquer configuração testada.

O que isso significa para a caminhada do dia a dia

Para pessoas com amputação abaixo do joelho e seus clínicos, esses resultados apontam para um quadro nuançado. Uma prótese tornozelo-pé motorizada como a BiOM pode ajudar a tornar os passos mais parelhos, especialmente perto da velocidade para a qual foi ajustada, e pés um pouco mais rígidos podem melhorar um aspecto do equilíbrio de força. Ainda assim, dentro da faixa testada, nem mudanças de rigidez nem maior potência reduziram claramente a carga no joelho associada ao risco de osteoartrite. Os autores sugerem que os proteticistas podem ajustar as configurações de potência ao ritmo de caminhada típico da pessoa e que dispositivos futuros poderiam ajustar automaticamente a potência conforme a velocidade varia. Embora o ajuste fino das próteses atuais possa melhorar a simetria, proteger plenamente a saúde articular a longo prazo provavelmente exigirá aperfeiçoamentos adicionais no projeto e no controle.

Citação: 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

Palavras-chave: tornozelo protético, amputação transtibial, prótese motorizada, simetria da marcha, osteoartrite do joelho