Milioni ljudi u SAD dobiju potres mozga svake godine baveći se sportom. Igrači igara poput američkog fudbala su posebno izloženi velikom riziku od povreda koje mogu imati razorne dugoročne posledice. Naučnici sa Univerziteta Stanford koji rade sa kompanijom Savior Brain sada su dizajnirali jedan potencijalni način zaštite igrača: kacigu koja sadrži tečne amortizere koji bi mogli da smanje udarce u glavu za trećinu.
„Većina članova našeg tima ima ličnu vezu sa traumatskim povredama mozga i duboko nam je stalo da obezbedimo dugoročno zdravlje mozga sportista“, rekao je dr Nikolas Čeki. kandidat na Univerzitetu Stanford i glavni autor studije u Frontiers in Bioengineering and Biotechnologi . „Potres mozga i ponovljeni udari u glavu su i dalje veliki problem u kontaktnim sportovima, i verujemo da poboljšana tehnologija kaciga može igrati važnu ulogu u smanjenju rizika od povrede mozga.
Prethodno istraživanje laboratorije Camarillo na Univerzitetu Stanford sugerisalo je da tečni amortizeri mogu da obezbede poboljšanu zaštitu sportskih šlemova. Da bi ovo istražio, tim je napravio model konačnih elemenata, koji su inženjeri koristili za simulaciju performansi pre proizvodnje, kacige američkog fudbala koja uključuje 21 tečni amortizer. Ovaj šlem je testiran u odnosu na simulacije protokola za procenu performansi šlema koji koristi Nacionalna fudbalska liga (NFL), njegove performanse u poređenju sa performansama četiri postojeća kaciga.
Zbog sve većeg dokaza da kumulativni efekat udara koji ne izazivaju dijagnostikovane potrese mozga takođe može imati ozbiljne zdravstvene posledice, tim je dodao uticaje manje brzine u protokol evaluacije. Oni su izmerili kinematiku glave za svaki udar da bi proizveli metriku reakcije ubrzanja glave (HARM), koja se koristi za procenu performansi kacige pod udarom. Kinematika je takođe uneta u model glave i mozga kako bi se izmerio rezultujući naprezanje mozga.
Rezultati su pokazali da kaciga sa tečnim amortizerima može dramatično smanjiti jačinu udara i opterećenje na mozak uzrokovano udarima glave, potencijalno značajno rezanje povreda. Kaciga sa tečnim amortizerima radila je bolje od postojećih modela kaciga, proizvodeći najnižu vrednost HARM-a u 33 od 36 testiranih različitih uslova udara, uz prosečno smanjenje rezultata za trećinu.
Tečni šlem je takođe imao najbolju „ocenu performansi kacige“, meru koja se koristi u NFL-ovoj godišnjoj rang listi bezbednosti kaciga, koja uključuje merenje koliko dobro kaciga štiti od udaraca u različitim delovima glave. Najveća ponderisana lokacija je ‘bočni gornji’ deo kacige jer će udari ovde najverovatnije izazvati potres mozga: kaciga sa tečnim amortizerima smanjila je HARM rezultat u ovoj oblasti za 39-50% u svim brzinama udara bez ugrožavanja zaštite u drugim oblastima šlema.
„Tehnologija tečnosti je ponudila prosečno poboljšanje od preko 30% i za male i za velike brzine“, rekao je dr Iuzhe Liu, dopisni autor, koji je završio posao kao postdoktorski naučnik na Univerzitetu Stanford. „To može dramatično smanjiti opterećenje mozga koje se doživljava tokom svih vrsta uticaja američkog fudbala.“
Tim namerava da značajno razvije model kako bi bolje zaštitio igrače – na primer, uključivanjem poboljšanja maske za lice i brade. Takođe planiraju da model razviju u fizički šlem koji bi mogao da se testira u realnim uslovima, a u budućnosti da proizvode slične kacige za druge sportove. Međutim, različitim nivoima igre ili različitim sportovima će možda biti potrebna procena pomoću različitih metrika i rekonstrukcije dizajna.
„Sledeći korak za naš tim je da prevede kompjuterski model u fizički prototip“, rekao je Čeki. „Nakon uspešnog završetka toga, takođe bismo bili zainteresovani da sprovedemo studije na ljudima koje bi mogle da pokažu ili smanjenje incidence potresa mozga ili slabljenje jačine udara za sub-potresne udare. Imamo planove da proširimo našu primenu tečnih amortizera na više oblasti kacige i više aplikacija sa kacigom, kako bi se dodatno poboljšala bezbednost mozga za širok spektar populacija.“
