Jedes Jahr erleiden zahlreiche Menschen in den Vereinigten Staaten bei sportlichen Aktivitäten eine Gehirnerschütterung. Unter diesen Sportarten besteht für American-Football-Spieler ein besonders erhöhtes Risiko, Verletzungen zu erleiden, die schwerwiegende Langzeitfolgen nach sich ziehen können. In Zusammenarbeit mit Savior Brain hat ein Forschungsteam der Stanford University kürzlich eine vielversprechende Lösung zum Schutz von Spielern entwickelt: einen Football-Helm mit flüssigen Stoßdämpfern. Diese innovative Technologie hat das Potenzial, die Auswirkungen von Kopfstößen um bis zu 33 % zu verringern.
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„Unser Team wird von einem starken persönlichen Engagement für die Behandlung traumatischer Hirnverletzungen und der Priorisierung der langfristigen Gehirngesundheit von Sportlern angetrieben“, erklärte Nicholas Cecchi, der Hauptautor der in veröffentlichten Studie Grenzen in Bioingenieurwesen und Biotechnologie und Doktorand an der Stanford University. „Gehirnerschütterungen und wiederholte Kopfstöße stellen weiterhin große Herausforderungen bei Kontaktsportarten dar, und wir sind fest davon überzeugt, dass die Verbesserung der Helmtechnologie erheblich dazu beitragen kann, das Risiko von Hirnverletzungen zu minimieren.“
Schadensbegrenzung
In früheren Studien schlugen Forscher des Camarillo Lab der Stanford University vor, dass der Einsatz flüssiger Stoßdämpfer in Sporthelmen den Schutz verbessern könnte. Um diese Idee weiter zu untersuchen, erstellte das Team ein Computermodell eines American-Football-Helms mit 21 Flüssigkeitsstoßdämpfern. Dieses Modell, das üblicherweise von Ingenieuren zur Simulation der Leistung vor der Produktion verwendet wird, wurde dann anhand von Simulationen getestet, die auf den von der National Football League (NFL) verwendeten Leistungsbewertungsstandards basierten. Das Team verglich die Leistung seines Helms mit vier bestehenden Helmmodellen. Da die Forscher erkannten, dass selbst Stöße, die keine diagnostizierten Gehirnerschütterungen verursachen, im Laufe der Zeit zu ernsthaften Gesundheitsproblemen führen können, berücksichtigten sie Stöße mit geringerer Geschwindigkeit in ihre Bewertung. Für jeden Aufprall maßen sie die Bewegung des Kopfes und berechneten einen Wert namens Head Accelerate Response Metric (HARM), der dabei hilft, zu beurteilen, wie gut sich der Helm bei einem Aufprall verhält. Darüber hinaus erstellten sie anhand der aufgezeichneten Kopfbewegungsdaten ein Modell des Kopfes und des Gehirns, um die Belastung des Gehirns durch die Stöße zu analysieren.
Football helm Reduzierung der Auswirkungen um 33 %
Die Ergebnisse zeigten, dass der Football-Helm mit flüssigen Stoßdämpfern eine deutliche Verringerung der Schwere von Kopfstößen und der Belastung des Gehirns aufwies, was möglicherweise zu einer erheblichen Reduzierung der Verletzungen führte. Im Vergleich zu bestehenden Helmmodellen übertraf der Helm mit Flüssigkeitsstoßdämpfer diese, indem er in 33 von 36 verschiedenen getesteten Aufprallszenarien den niedrigsten HARM-Wert (Head Accelerate Response Metric) erreichte. Im Durchschnitt zeigte sich eine Reduzierung des HARM-Scores um ein Drittel. Darüber hinaus erhielt der Flüssigkeitshelm bei Betrachtung der jährlichen Football-Helm-Sicherheitsrankings der NFL, die bewerten, wie gut ein Helm in verschiedenen Regionen des Kopfes vor Stößen schützt, den höchsten „Helmet Performance Score“. Der kritischste Bereich, der „obere seitliche“ Teil des Helms, in dem es mit größerer Wahrscheinlichkeit zu Gehirnerschütterungen kommt, verzeichnete bei allen Aufprallgeschwindigkeiten einen Rückgang des HARM-Scores um 39–50 %, während der Schutz in anderen Bereichen des Helms weiterhin erhalten blieb .
Dr. Yuzhe Liu, korrespondierender Autor und ehemaliger Postdoktorand an der Stanford University, erklärte: „Der Einsatz der Flüssigkeitstechnologie führte zu einer durchschnittlichen Verbesserung von über 30 % bei der Reduzierung der Gehirnbelastung durch Stöße mit niedriger und hoher Geschwindigkeit.“ Diese Innovation hat das Potenzial, die Belastung des Gehirns bei verschiedenen Arten von American-Football-Zusammenstößen deutlich zu verringern.“
Das Team hat ehrgeizige Pläne, die Effektivität des Modells beim Schutz der Spieler durch bemerkenswerte Fortschritte zu steigern, wie z. B. die Verbesserung der Gesichtsmasken- und Kinnriemenkomponenten. Darüber hinaus wollen sie das Modell in einen greifbaren Helm verwandeln, der unter realen Bedingungen getestet werden kann. Darüber hinaus besteht ihr langfristiges Ziel darin, ähnliche Helme für verschiedene Sportarten zu entwickeln. Es ist jedoch wichtig zu bedenken, dass die Beurteilung unterschiedlicher Spiel- oder Sportniveaus möglicherweise einzigartige Messwerte und Designänderungen erfordert.
„Der unmittelbare Fokus unseres Teams liegt auf der Umwandlung des Computermodells in einen greifbaren Prototyp“, erklärte Cecchi. „Sobald wir das geschafft haben, wollen wir Humanstudien durchführen, die entweder einen Rückgang der Gehirnerschütterungen oder eine Verringerung der Schwere von suberschütternden Stößen belegen können. Wir haben außerdem Pläne, den Einsatz von Flüssigkeitsstoßdämpfern auf andere Bereiche des Helms auszuweiten und ihre Anwendung bei verschiedenen Aktivitäten mit Helmen zu untersuchen. Dadurch wollen wir die Gehirnsicherheit für verschiedene Bevölkerungsgruppen und Szenarien verbessern.“
