Effekter av protesfotens ankelkraft och fotstyvhetskategori på biomekanisk asymmetri och knämoment vid gång i olika hastigheter

Varför balanserade steg spelar roll

För många som har förlorat underbenet är gång med en protes en daglig seger — men det kan också belasta det kvarvarande, intakta benet. När ett ben arbetar hårdare än det andra kan de extra krafterna på det intakta knät och höften öka risken för ledsmärta och artros över tid. Den här studien undersöker hur finjustering av moderna protesfötter — genom att justera hur styva de är och hur mycket energi de tillför vid varje steg — kan hjälpa personer att gå jämnare och potentiellt skydda deras leder.

Två sorters högteknologiska fötter

De flesta med en underbensamputation använder en passiv, fjäderliknande fot som lagrar och återger energi men inte aktivt kan skjuta ifrån marken. Dessa enheter återger vanligtvis bara ungefär hälften av energin en biologisk fotled skulle göra, så det intakta benet måste göra mer arbete. Ett nyare alternativ, den motoriserade BiOM-ankel-fot-protesen, innehåller en inbyggd motor och fjäder som kan leverera energi vid ifrånträd. BiOM använder dessutom en standard passiv fot som bas, vilken säljs i olika styvhets"kategorier" anpassade efter användarens vikt och aktivitetsnivå. Det innebär att kliniker kan justera både hur styv protesfoten är och hur mycket kraft motorn ger — vilket ger många möjliga kombinationer men begränsad vägledning om vilka inställningar som bäst skyddar kroppen.

Hur studien genomfördes

Tretton erfarna protesanvändare med en enkel underbensamputation gick på ett specialtredemössa vid hastigheter från lugn promenad (0,75 m/s) till rask gång (1,75 m/s). Varje deltagare provade 16 olika protesinställningar: fyra fotstyvhetskategorier (från två steg mjukare än rekommenderat till ett steg styvare) och fyra kraftlägen (en passiv fot utan motor, plus BiOM-kraft inställd på rekommenderad nivå, 10 % över den och 20 % över den). Under gång mätte forskarna hur länge varje fot var i kontakt med marken, hur hårt varje fot tryckte mot tredemöllan vid det första och andra krafttoppen i steget, och hur mycket vridande belastning som uppträdde vid det intakta knät — en viktig indikator kopplad till knäartros.

Vad som förändrades med enbart styvhet

Att ändra styvheten i den passiva foten hade överraskande små effekter på gångbalansen. Över det testade styvhetsspannet fanns ingen tydlig förändring i hur jämnt de två benen delade kontakttiden med marken, inte heller i symmetrin för den första toppen av vertikal markreaktionskraft. Endast ett mönster stack ut: att använda den styvaste foten minskade obalansen i den andra krafttoppen jämfört med att använda den mjukaste foten, men bara med drygt en procentenhet. Belastningarna vid det intakta knät påverkades också i stort sett inte av styvhetsförändringar inom det testade intervallet. Dessa fynd tyder på att, för vardagliga kliniska val bland liknande kommersiella fötter, kan måttliga styvhetsjusteringar kanske inte dramatiskt förändra ledbelastning eller stegbalans.

Vad tillagd kraft kan göra — och när

Att slå på BiOMs motor hade mer märkbara effekter. Oavsett underliggande fotstyvhet minskade användning av den motoriserade apparaten skillnader i kontakttid mellan protes- och intakta ben jämfört med användning av en passiv fot. Detaljerna för kraftsymmetrin berodde dock på gånghastighet och kraftnivå. Vid inställningshastigheten 1,25 m/s gav BiOM körd 10–20 % över den rekommenderade effektnivån det mest balanserade mönstret i både första och andra krafttoppen mellan benen. Vid långsammare (0,75 m/s) och snabbare (1,75 m/s) hastigheter kunde däremot ökad effekt ibland göra kraftobalanserna större. Trots dessa förändringar i hur benen delade arbetet fann studien inte konsekventa minskningar i den viktiga vridbelastningen vid det intakta knät vid användning av den motoriserade enheten i något av de testade lägena.

Vad detta betyder för vardagsgång

För personer med underbensamputation och deras kliniker pekar dessa resultat mot en nyanserad bild. En motoriserad ankel-fot-protes som BiOM kan hjälpa till att göra stegen jämnare, särskilt nära den hastighet den är inställd för, och något styvare fötter kan förbättra en aspekt av kraftbalansen. Ändå minskade varken styvhetsförändringar eller högre effekt inom det testade spannet tydligt knäbelastningen som man tror bidrar till artrosrisk. Författarna föreslår att protestekniker kan vilja anpassa effektinställningar efter en persons typiska gånghastighet och att framtida enheter kanske automatiskt justerar effekten när hastigheten förändras. Medan finjustering av dagens proteser kan förbättra symmetrin, kommer ett fullständigt skydd av långsiktig ledhälsa sannolikt att kräva ytterligare förbättringar i design och styrning.

Citering: 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

Nyckelord: protesankel, transtibial amputation, motoriserad protes, gångsymmetri, knäartros