Próteses Inovadoras Permitem Mudanças Positivas aos Paraolímpicos

Setembro de 2021

Maja Hoock, Comunicações Empresariais de PI e Pesquisa e Desenvolvimento, Ottobock, Alemanha

Os Jogos Paraolímpicos de Tóquio 2020 foram organizados em Tóquio de 24 de agosto a 5 de setembro de 2021. Cerca de 4.400 atletas com deficiências competiram pela medalha de ouro em 22 disciplinas. As próteses esportivas protegidas por PI foram um dos principais dispositivos usados para atingir suas metas. A pesquisa e o desenvolvimento ajudaram os atletas a tirar o máximo proveito de sua capacidade atlética.

Johannes Floors (26 anos) melhorou seu recorde mundial em 200 metros em 25 de junho, usando próteses esportivas – e ganhou a medalha de ouro nos Jogos Paraolímpicos em Tóquio, em agosto de 2021. (Foto: Cortesia da Ottobock)

Johannes Floors corre em sua faixa em Leverkusen durante até seis horas todos os dias. Em agosto, foi ao Japão para competir com atletas de todas as partes do mundo. “Na verdade, tenho estado me preparando para os Jogos Paraolímpicos desde 2016”, diz o jovem de 26 anos. Este atleta alemão ganhou a medalha de ouro nos Jogos Paraolímpicos em Tóquio. Johannes Floors é atualmente a pessoa mais rápida do mundo em próteses. Melhorou seu recorde mundial em 200 metros no final de junho e também é o mais rápido em sua classe (T62) em 100 e 400 metros. Mas estas realizações são algo mais do que apenas um dado. Johannes Floors nasceu com um defeito genético que afeta a fíbula. As fíbulas desapareciam e seus pés eram deformados. O sprint estava fora de questão. “Era muito dolorido”, diz ele. Por isso, tomou a decisão de ter ambas as pernas amputadas há dez anos. “Eu ainda estava internado no hospital quando decidi me inscrever no programa esportivo na escola”, lembra. Suas próteses diárias permitem que ele ande normalmente agora – e pode correr com molas de carbono especiais projetadas para esportes. “Sentir tamanha velocidade é uma experiência emocional imensa", diz ele.

Até pouco tempo atrás, os atletas paraolímpicos utilizavam suas próteses diárias para participar em competições esportivas. Somente nos anos 80, começaram a usar próteses especialmente projetadas para corridas. Contrariamente às próteses naturais para pernas ou esportes atuais, as próteses convencionais não se flexionam tão facilmente e dificultam a realização de movimentos necessários para esportes específicos. “De repente, apareceram as próteses esportivas – e isto mudou todo o quadro”, diz Johannes.

A Ottobock agora detém 1.886 patentes emitidas em mais de 540 famílias de patentes, incluindo diversas inovações técnicas para esportes paraolímpicos.

Próteses esportivas ajudam as pessoas a participar

A Ottobock é um fabricante de próteses esportivas e de cadeiras de rodas amplamente utilizadas e tem fornecido dispositivos para atletas paraolímpicos há mais de 30 anos. Esta empresa alemã, conhecida devido à biônica humana vestível, vem fabricando próteses há mais de 100 anos. Inicialmente, esta empresa produziu membros de substituição feitos de madeira para pessoas que haviam sido feridas na Primeira Guerra Mundial. Hoje, seus produtos incluem próteses beneficiadas pela IA, como a mão bebiônica, que introduziram novos padrões tecnológicos.

A Ottobock detém hoje 1.886 patentes emitidas em mais de 540 famílias de patentes, incluindo diversas inovações técnicas para esportes paraolímpicos.

O ágil pé protético 1E95, por exemplo, é utilizado em esportes como basquete e vôlei. O pé tem uma estrutura simples, tornando mais fácil andar, correr e efetuar mudanças súbitas de direção. A Ottobck desenvolveu o 1E91 Runner patenteado especialmente para corredores de sprint e para atletas que praticam saltos longos. Muitas lendas do atletismo paraolímpico utilizam esse pé protético, que pode ser facilmente adaptado para atender às necessidades de diferentes indivíduos. E sua linha de força está mais próxima do centro de gravidade da carroceria, conferindo à mola de carbono um uso mais eficiente.

Vídeo: Como é feita uma lâmina de fibra de carbono de corrida

Julian Napp, profissional de órteses e próteses (O e P), fez parte da equipe de desenvolvimento. Tem supervisionado o Centro de Serviços de Reparo Técnico Ottobock nos Jogos Paraolímpicos desde 2012. Os atletas trazem suas próteses e cadeiras de rodas para a oficina quando necessitam ser consertadas. O técnico incorporou suas experiências práticas ao processo de desenvolvimento: “Você precisa trabalhar com precisão para garantir que o pé esteja alinhado corretamente com o corpo”, comenta.

O conceito por trás da popular lâmina de corrida 1E90 Sprinter da Ottobock, que utiliza Johannes Floors, de 26 anos de idade, tem quase a mesma idade que ele. A Sprinter foi desenvolvida nos Estados Unidos na década de 1990, antes de a Ottobock adquirir o produto e aprimorar seu design.

A base de carbono é usada com uma ponteira de vácuo de fibra de carbono, incluindo uma válvula de saída e uma luva de vedação. O membro residual é envolvido e protegido por uma espécie de meia forrada de polímero. Um adaptador 1E90 entre a ponteira e o pé protético com um design protegido garante que a posição da prótese possa ser facilmente reajustada. “Posso ajustar perfeitamente o alinhamento estático com o adaptador, e é isto que realmente torna possível correr sem nenhuma limitação”, explica Julian Napp.

Ele fabrica próteses sob medida para vários esportes e atletas, incluindo corredores de sprint famosos e atletas que praticam o salto longo, como Heinrich Popow e Léon Schäfer: “Fico muito orgulhoso em vê-los conquistando um recorde mundial após o outro”, diz Julian Napp. Ele também trabalha em estreita colaboração com o atual recordista mundial, Johannes Floors. “Tento sempre ajustar a tecnologia para que se adapte cada vez mais aos atletas – ela se desenvolve ao mesmo tempo que o atleta”, comenta. “Não consegui colocar uma prótese que foi fabricada para Johannes Floors em um atleta diferente, como Léon Schäfer. Ela provavelmente não lhe permitiria correr muito rapidamente. O alinhamento estático é diferente para todos”.

O profissional Julian Napp (centro) ajusta a prótese diária do atleta paraolímpico Léon Schäfer (à esquerda) com o antigo recordista mundial Heinrich Popow (à direita) no Centro de Serviços de Reparo Técnico Ottobock. (Foto: Cortesia da Ottobock)

Patente para a primeira articulação mecânica esportiva do joelho

Apesar da invenção do pé esportivo protético, atletas com amputação transfemoral acima do joelho ainda tinham um problema. Alguns deles usavam o pé de carbono diretamente em seu membro residual e basicamente juntaram suas próprias próteses. O resultado pode ser visto em vídeos esportivos que mostram o movimento giratório caraterístico que a perna faz quando estendida. Ajuda os corredores que não usam uma articulação esportiva do joelho a evitar uma fase de balanço excessivamente longa. Outros atletas correram com próteses do dia a dia e articulações policêntricas, que são, na verdade, inadequadas para este fim. A primeira prótese esportiva monocêntrica do mundo ofereceu uma solução. A Ottobock desenvolveu-a com base na junta 3R80, para a qual a patente para o sistema hidráulico rotacional foi inicialmente concedida na Alemanha em 1995.

A 3S80 tem caraterísticas de bloqueio manual e amortecimento individualmente ajustáveis e é particularmente compacta e robusta: “Quando se corre, o peso corporal que atua sobre a prótese é dobrado. Há um aumento de até cinco vezes no exercício do sprint, com um aumento de seis a sete vezes para atletas que praticam o salto longo”, diz Julian Napp. Os joelhos esportivos artificiais precisam ser capazes de suportar essa tensão, mas permanecem flexíveis o suficiente para permitir a aceleração. Em outras palavras, esse tipo de articulação esportiva é adaptado para os atletas, e não o contrário, como foi o caso anterior.

Martina Caironi, ex-recordista mundial em salto longo e medalhista de prata nos Jogos Paraolímpicos de 2020, em Tóquio, usa uma prótese acima do joelho com uma articulação esportiva do joelho e pé de carbono. (Foto: Cortesia da Ottobock)

A atleta paraolímpica Martina Caironi usa este tipo de prótese esportiva de joelho. Nativa da Itália, ela ganhou uma medalha de prata no salto longo e os 100 metros nos Jogos Paraolímpicos de Tóquio de 2020.

Em 2007, perdeu a perna esquerda em um acidente de motocicleta. Foi durante a reabilitação que ela percebeu que tinha um dom para esportes. Começou a obter seus primeiros recordes três anos depois. “Eu nunca quis ser atleta profissional”, diz ela. “Mas depois do meu acidente, dei-me conta de que podia correr bem com próteses. Teria sido um desperdício se eu não tivesse corrido atrás do meu talento”.

Inicialmente, praticou esportes com sua prótese diária, antes de ser equipada com a mola de carbono 3S80 e 1E91. “Pude experimentar a transformação tecnológica diretamente no meu próprio corpo”, diz a atleta, que tem 31 anos. “Estou vivendo a transformação”.

O Comitê Paraolímpico Internacional (IPC) definiu regras claras que levam em conta o grau de impacto das deficiências dos atletas no seu desempenho. Por isso, somente próteses passivas sem componentes eletrônicos são permitidas.

Ela diz que encontrou dificuldade para controlar a prótese esportiva no início, pois a articulação é mais flexível e proporciona menos estabilidade para permitir aceleração mais rápida. Ganhou a medalha de ouro com esta junta nos Jogos Paraolímpicos em Londres em 2012, terminando o 100 metros em 14,65 segundos – foi a única atleta feminina a completar a corrida em menos de 15 segundos.

Em 2013, Martina tornou-se duplamente campeã mundial em salto longo e 10 metros. Em 2015, bateu o recorde mundial de tempo em 200 metros e ganhou a medalha de ouro no Campeonato Mundial de Atletismo em Doha.

As novas próteses também melhoraram sua qualidade de vida. Ela usa o Genium X3 como sua prótese diária. A articulação inteligente do joelho adapta-se automaticamente a várias situações. “Tornei-me muito mais móvel”, diz ela. “Posso subir as escadas e fazer ginástica sem problemas, o que também tem um impacto positivo na minha carreira de atleta”.

Vídeo: Paixão pelos Paralímpicos de Tóquio 2020

Esportes com próteses não são dopagem tecnológica

Vale ressaltar que Martina Caironi não foi autorizada a usar sua prótese mecatrônica diária nos Jogos Paraolímpicos. O Comitê Paraolímpico Internacional (IPC) definiu regras claras que levam em conta o grau de impacto das deficiências dos atletas no seu desempenho. Por isso, somente próteses passivas sem componentes eletrônicos são permitidas. O comprimento aprovado das próteses é determinado com base em uma fórmula complexa que leva em consideração a altura do usuário e o comprimento do fêmur. No entanto, ainda assim, a percepção dos meios de comunicação de “humanos melhorados” custa a evoluir.

Johannes Floors diz que seria rico, se tivesse obtido cinco euros para cada vez que alguém lhe perguntou se ele pode correr mais rápido com suas próteses do que os atletas profissionais o fazem com pernas saudáveis. Ele pensa que a narrativa sobre super-humanos com membros biônicos é difícil de engolir. “Degrada o meu desempenho e sugere que não sou mais do que a minha prótese”, diz ele. “É como se as seis horas de treino que me imponho todos os dias não valessem um tostão! E as minhas próteses esportivas nem sequer são de alta tecnologia, em comparação com as minhas próteses diárias – são as mesmas desde os anos 90”.

Relatório de tendências tecnológicas da OMPI de 2021

Em março de 2021, a OMPI lançou seu último relatório de tendências tecnológicas, que abrange tecnologias de assistência - inovações que ajudam as pessoas que vivem com limitações funcionais em relação à mobilidade ou visão, por exemplo, a participarem de todos os aspetos da vida e a desenvolverem seus potenciais.

O relatório faz parte de uma série que prescruta as tendências tecnológicas através da análise de patentes e de outros dados, com vista a fornecer provas factuais concretas sobre a inovação em domínios específicos.

Em um momento em que mais de 1 bilhão de pessoas precisam de tecnologia de assistência – devendo este número dobrar na próxima década, à medida que as populações envelhecem –, o relatório de 2021 conclui que a propriedade intelectual (PI) tem permitido o crescimento da inovação em tecnologias de assistência. No entanto, os peritos que contribuem para o relatório salientam a necessidade de esta inovação se tornar mais amplamente disponível para todos aqueles que nela confiam. De um modo geral, apenas 1 entre 10 indivíduos atualmente têm acesso aos produtos de assistência de que necessitam.

O relatório foi projetado para fornecer a base de conhecimentos com vista a apoiar discussões globais e promover maior acesso à tecnologia de assistência.

Principais conclusões:

  • Inovações, que vão desde pequenas melhorias nos produtos existentes até desenvolvimentos extraordinários em tecnologias de ponta, podem melhorar muito a vida daqueles que vivem com limitações funcionais, permitindo-lhes viver, interagir e trabalhar de forma independente.
  • As tecnologias de assistência têm desfrutado de um crescimento de dois dígitos nos últimos anos e estão cada vez mais integradas nos bens de consumo.
  • A China, os EUA, a Alemanha, o Japão e a República da Coreia são as cinco principais origens da inovação em tecnologia de assistência.
  • Os depósitos de pedidos de patentes em tecnologias de assistência emergentes, incluindo robôs auxiliares, aplicativos domésticos inteligentes, artigos vestíveis para deficientes visuais e óculos inteligentes, cresceram três vezes mais rápido do que a tecnologia de assistência convencional, que inclui melhorias e acessórios para cadeiras de rodas, alarmes ambientais e dispositivos habilitados para Braille.
  • Duas áreas de rápido crescimento de tecnologias auxiliares emergentes são o meio ambiente (por exemplo, auxílios de navegação em espaços públicos e robôs auxiliares) e mobilidade (por exemplo, cadeiras de rodas autônomas e próteses avançadas).
  • O campo da tecnologia de assistência está convergindo em direção a dispositivos eletrônicos de consumo e tecnologias médicas gerais, com crescimento em produtos de assistência menos invasivos (graças a sensores cada vez mais sofisticados) e a soluções mais invasivas, como implantes de tronco cerebral, para recuperar a audição, a visão e a mobilidade. As tecnologias desenvolvidas para pessoas com limitações funcionais são cada vez mais aplicadas aos produtos de uso geral. Por exemplo, a tecnologia de condução óssea que pode auxiliar na deficiência auditiva também pode ser usada nos fones de ouvido dos corredores.
  • Produtos de assistência novos e avançados estão disponíveis graças aos desenvolvimentos e ao uso de tecnologias de capacitação, como Inteligência Artificial, Internet das coisas, novos materiais e robótica avançada.
  • Os protagonistas empresariais têm liderado o desenvolvimento de tecnologia de assistência, incluindo empresas especializadas de assistência técnica, como a WS Audiology, a Cochlear, a Sonova, a Second Sight, a Ottobock e a Össur. Empresas de bens de consumo eletrônicos (por exemplo, a Panasonic, a Samsung, a IBM, Google e Hitachi) e empresas de autoindústria (por exemplo, a Toyota e a Honda) são também os principais atores, dada a tendência crescente de integrar tecnologias de assistência aos principais bens de consumo eletrônicos.
  • As universidades e as organizações públicas de pesquisa são mais proeminentes no conjunto de dados de tecnologias de assistência emergentes e são particularmente ativas no campo da mobilidade.

Apesar dos avanços nas próteses, a maioria dos atletas paraolímpicos também é mais lenta do que os atletas olímpicos. Embora o atleta paraolímpico Johannes Floors possa correr 200 metros em 21,04 segundos, Usain Bolt, atualmente o atleta mais rápido não-deficiente, o faz em apenas 19,19 segundos. Ao longo da história do atletismo paraolímpico em pista, apenas alguns atletas igualaram os níveis de classe mundial de não-amputados. Entre estes, podem ser citados Johannes Floors e Markus Rehm em salto longo. Oscar Pistorius “Blade Runner” é controverso por várias razões.

Ao longo da história do atletismo paraolímpico de pista e campo, apenas um punhado de atletas igualaram os níveis de classe mundial de não amputados.

“Os atletas que usam próteses ainda enfrentam desvantagens em cada fase que requer aceleração”, diz o Dr. Thomas Schmalz, especialista em análises biomecânicas de atletas de alto nível com amputações. Esses atletas conheceram acidentes traumáticos, câncer, amputações e outros eventos difíceis na vida. “São atletas com deficiência. Amputados unilaterais precisam compensar assimetrias no sistema músculo-esquelético. Há falta de efeitos de feedback propriocetivos no sistema nervoso e muscular. Os principais mecanismos de reflexos acionados por sensores na musculatura e tendões estão ausentes”, explica o Dr. Schmalz.

Os pés protéticos não têm energia intrínseca durante as primeiras etapas e, além disso, o usuário não os percebe como parte do corpo. A pesquisa no campo de próteses tem tentado lidar com essa desvantagem. “Idealmente, o usuário deve sentir que a prótese faz parte de seu próprio corpo – uma extensão natural do corpo”, diz o Dr. Andreas Goppelt, Diretor de Tecnologia da Ottobock. Sua equipe de pesquisa e desenvolvimento tem desenvolvido projetos com o objetivo de tornar isto uma realidade, por exemplo, com próteses de feedback.

Johannes Floors diz que sentir a prótese como parte de seu corpo seria o próximo grande passo em direção a uma vida normal. “Sinto uma espécie de identidade com minha prótese, mas gostaria de vê-la como uma parte ainda mais integrante de mim mesmo”, diz ele. “Mas não é possível deixá-la ficar de fora: É preciso atingir as metas. E, de qualquer forma, a prótese não é mais um obstáculo!” Em Tóquio de 2020, todo o seu trabalho árduo foi recompensado quando levou para casa a medalha de ouro.

Notas de rodapé

*A patente expirou em 2014.

A Revista da OMPI destina-se a contribuir para o aumento da compreensão do público da propriedade intelectual e do trabalho da OMPI; não é um documento oficial da OMPI. As designações utilizadas e a apresentação de material em toda esta publicação não implicam a expressão de qualquer opinião da parte da OMPI sobre o estatuto jurídico de qualquer país, território, ou área ou as suas autoridades, ou sobre a delimitação das suas fronteiras ou limites. Esta publicação não tem a intenção de refletir as opiniões dos Estados Membros ou da Secretaria da OMPI. A menção de companhias específicas ou de produtos de fabricantes não implica que sejam aprovados ou recomendados pela OMPI de preferência a outros de semelhante natureza que não são mencionados.