کلاه های ایمنی جدید ممکن است از بازیکنان فوتبال آمریکایی در برابر ضربه های مغزی ناتوان کننده محافظت کند

میلیون‌ها نفر در ایالات متحده هر ساله هنگام انجام ورزش دچار مغزی می‌شوند. بازیکنان بازی هایی مانند فوتبال آمریکایی در معرض خطر بالایی برای آسیب دیدگی هستند که می تواند عواقب ویرانگری درازمدت داشته باشد. دانشمندان دانشگاه استنفورد که با شرکت Savior Brain کار می‌کنند، اکنون یک راه بالقوه برای محافظت از بازیکنان طراحی کرده‌اند: کلاه ایمنی حاوی ضربه‌گیرهای مایع که می‌تواند ضربه‌های وارده به سر را تا یک سوم کاهش دهد.

نیکلاس سیچی، دکترای دکترا، گفت: “بیشتر اعضای تیم ما ارتباط شخصی با آسیب مغزی تروماتیک دارند و ما عمیقاً به تضمین سلامت مغز ورزشکاران درازمدت اهمیت می دهیم.” کاندیدای دانشگاه استنفورد و نویسنده اصلی این مطالعه در مرزها در مهندسی زیستی و بیوتکنولوژی. ضربه مغزی و ضربات مکرر سر هنوز یک مشکل اصلی در ورزش های تماسی است و ما معتقدیم که فناوری کلاه ایمنی بهبود یافته می تواند نقش مهمی در کاهش خطر آسیب مغزی داشته باشد.

کاهش آسیب

تحقیقات قبلی توسط آزمایشگاه Camarillo در دانشگاه استنفورد نشان داده بود که کمک فنرهای مایع می توانند محافظت بهتری را در کلاه های ورزشی ایجاد کنند. برای بررسی این موضوع، تیم یک مدل المان محدود ساخت که توسط مهندسان برای شبیه‌سازی عملکرد قبل از ساخت، یک کلاه ایمنی فوتبال آمریکایی با 21 ضربه‌گیر مایع استفاده می‌شود. این کلاه در برابر شبیه‌سازی پروتکل ارزیابی عملکرد کلاه مورد استفاده توسط لیگ ملی فوتبال (NFL)، عملکرد آن در مقایسه با چهار کلاه ایمنی مورد آزمایش قرار گرفت.

با توجه به شواهد فزاینده ای که نشان می دهد اثر تجمعی ضربه هایی که باعث ضربه مغزی تشخیص داده نمی شوند نیز می تواند عواقب سلامتی جدی داشته باشد، تیم تاثیرات سرعت کمتری را به پروتکل ارزیابی اضافه کرد. آن‌ها سینماتیک سر را برای هر ضربه اندازه‌گیری کردند تا یک نمره معیار پاسخ شتاب سر (HARM) تولید کنند که برای ارزیابی عملکرد کلاه ایمنی در هنگام ضربه استفاده می‌شود. سینماتیک همچنین به مدلی از سر و مغز داده شد تا فشار حاصله بر روی مغز را اندازه گیری کند.

کاهش تاثیر تا 33 درصد

نتایج نشان داد که کلاه ایمنی با کمک فنرهای مایع می تواند شدت ضربه و فشار بر مغز ناشی از ضربه سر را به طور چشمگیری کاهش دهد و به طور بالقوه جراحات را به طور قابل توجهی کاهش دهد. کلاه ایمنی با کمک فنر مایع عملکرد بهتری نسبت به مدل‌های کلاه ایمنی موجود داشت و کمترین مقدار HARM را در 33 مورد از 36 شرایط ضربه مختلف آزمایش‌شده با میانگین یک سوم کاهش امتیاز ایجاد کرد.

این کلاه مایع همچنین بهترین “امتیاز عملکرد کلاه ایمنی” را داشت، معیاری که در رتبه‌بندی ایمنی کلاه ایمنی سالانه NFL استفاده می‌شود، که شامل وزنه‌ای برای محافظت کلاه ایمنی در برابر ضربات در نواحی مختلف سر است. بالاترین وزن، قسمت فوقانی جانبی کلاه است، زیرا ضربه ها در اینجا به احتمال زیاد باعث ضربه مغزی می شوند: کلاه ایمنی با کمک فنرهای مایع، امتیاز HARM را در این ناحیه به میزان 39 تا 50 درصد در تمام سرعت های ضربه کاهش می دهد بدون اینکه به حفاظت آسیبی وارد شود. در سایر قسمت های کلاه ایمنی

دکتر Yuzhe Liu، نویسنده مسئول، که کار را به عنوان یک محقق فوق دکترا در دانشگاه استنفورد به پایان رساند، گفت: “فناوری مایع بهبودی متوسط ​​بیش از 30٪ را برای سرعت های پایین و بالا ارائه می دهد.” این می تواند به طور چشمگیری بارگذاری مغز را که در طول انواع تاثیرات فوتبال آمریکایی تجربه می شود، کاهش دهد.

این تیم قصد دارد این مدل را به طور قابل توجهی توسعه دهد تا از بازیکنان بهتر محافظت کند – به عنوان مثال با ترکیب کردن بهبودهایی در ماسک صورت و بند چانه. آنها همچنین قصد دارند این مدل را به یک کلاه ایمنی فیزیکی که می تواند در شرایط واقعی آزمایش شود، توسعه دهند و در آینده کلاه ایمنی مشابهی برای ورزش های دیگر تولید کنند. با این حال، سطوح مختلف بازی یا ورزش های مختلف ممکن است نیاز به ارزیابی با معیارهای مختلف و توسعه مجدد طراحی داشته باشند.

Cecchi گفت: “گام بعدی برای تیم ما این است که مدل کامپیوتر را به یک نمونه اولیه فیزیکی ترجمه کنیم.” “پس از تکمیل موفقیت آمیز آن، ما همچنین علاقه مند به انجام مطالعات انسانی هستیم که می تواند کاهش بروز ضربه مغزی یا کاهش شدت ضربه را برای ضربه های نیمه ضربه ای نشان دهد. ما برنامه هایی برای گسترش استفاده از کمک فنرهای مایع در مناطق بیشتری داریم. از کلاه ایمنی، و کاربردهای بیشتر کلاه ایمنی، برای بهبود بیشتر ایمنی مغز برای طیف گسترده ای از جمعیت.”