Virginia Tech Helmet Lab har offentliggjort de første data, der bekræfter denne konventionelle visdom, i en undersøgelse, der er offentliggjort i januarudgaven af Annals of Biomedical Engineering.

Forskningen, der er finansieret af en femårig bevilling fra National Institute of Neurological Disorders and Stroke of the National Institutes of Health, viste, at de hovedaccelerationer, der fører til hjernerystelse hos ungdomsfodboldspillere, er lavere end dem, der typisk forårsager skader hos gymnasie-, college- og professionelle atleter – data, der vil være afgørende for udformning og afprøvning af beskyttelsesudstyr.

“Dette er de første biomekaniske data, der karakteriserer hjernerystelsesrisikoen hos børn,” siger Steve Rowson, der er lektor i biomedicinsk teknik og mekanik og leder af Virginia Tech Helmet Lab. “Børn er ikke bare nedskalerede voksne: Forskelle i anatomi og fysiologi, som f.eks. hoved-hals-proportioner og hjernens udvikling, bidrager til forskelle i tolerance over for hovedstød. Disse resultater kan føre til datadrevne indgreb for at reducere risikoen inden for ungdomssport.”

Børn mellem 9 og 14 år udgør den største gruppe af fodboldspillere i landet. Men den forskning, der katalogiserer hovedpåvirkninger på amerikanske fodboldbaner og bestemmer, hvilke der er mest sandsynlige for at forårsage skade, har fokuseret på high school-, college- og professionelle spillere, hvilket begrænser forståelsen af, hvilke forhold der fører til hjernerystelse i ungdomsfodbold.

I yngre spillere er de fede myelinskeder, der hjælper med at beskytte hjernecellerne, ikke fuldt udviklet. De har også en tendens til at have større hoveder i forhold til deres kroppe end voksne spillere, og de har mindre nakkemuskulatur til at hjælpe med at absorbere kraften fra et slag. Af alle disse grunde havde forskerne formodet, at ungdomsspillere var mere modtagelige for hjernerystelse. Men de havde brug for data til at bevise det.

Virginia Tech har undersøgt hovedpåvirkninger i fodbold siden 2003, da Stefan Duma, Harry Wyatt Professor of Engineering og grundlægger af Helmet Lab, forsynede de hjelme, der blev båret af universitetets universitets universitetsfodboldhold, med sensorer til at måle hovedpåvirkninger.

Siden da har Duma, Rowson og deres forskerhold udvidet deres undersøgelser til at omfatte flere sportsgrene og et bredere udvalg af demografiske grupper. De har studeret ungdomsspillere, siden de vandt denne vigtige bevilling fra NIH i 2015.

I undersøgelsen arbejdede de sammen med forskere på Brown University og Wake Forest University for at følge seks forskellige ungdomsfodboldhold i Virginia, North Carolina og Rhode Island. Mere end 100 spillere bar hjelme foret med sensorer, der målte den lineære og roterende acceleration af deres hoveder i løbet af fire sæsoner af træning og kampe og registrerede tusindvis af slag. Alle hjernerystelser blev diagnosticeret af klinikere på hvert sted; neuropsykologiske tests før og efter hver sæson målte spillernes kognitive funktion.

The National Operating Committee on Standards for Athletic Equipment, et uafhængigt standardiseringsorgan, der certificerer udstyr, herunder fodboldhjelme, ydede yderligere finansiering, som hjalp med at fremskynde dataindsamlingen.

Disse data gjorde det muligt for forskerne at udvikle en matematisk sammenhæng mellem størrelsen af en hovedpåvirkning og risikoen for hjernerystelse. Det, de fandt, var, at ungdomsspillere i gennemsnit er mere modtagelige for hjernerystelse ved lavere accelerationsniveauer end high school- og collegespillere er.

I high school- og collegespillere er det gennemsnitlige hjernerystende stød forbundet med en hovedacceleration omkring 102 g, med lignende værdier for professionelle atleter. Hos ungdomsspillere, viste den nye undersøgelse, var det gennemsnitlige hjernerystende stød forbundet med en hovedacceleration på kun 62 g. De rotationsaccelerationsværdier, der var forbundet med hjernerystelse, var tilsvarende reduceret, fra 4.412 rad/s2 hos voksne til 2.609 rad/s2 hos ungdomsspillere.

“Disse tal beviser for første gang, at ungdomsspillere har en højere risiko for skader ved lavere hovedaccelerationer,” sagde Duma, “men det er vigtigt at bemærke, at den samlede eksponering for hovedacceleration i ungdomsfodbold er meget lavere end i voksenfodbold.”

På trods af denne øgede modtagelighed er hjernerystelser i ungdomsfodbold relativt sjældne: Yngre, lettere spillere støder sammen med mindre kraft end voksne atleter, så de er mindre tilbøjelige til at støde deres hjerner nok til at forårsage alvorlig skade.

Men som med enhver sport er der stadig en risiko for skade. Så effektivt beskyttelsesudstyr er afgørende – og det er den praktiske værdi af denne undersøgelse, forklarede Duma. Kendskab til de accelerationsniveauer, der sætter ungdomsspillere i risiko for hjernerystelse, giver et benchmark til brug for hjelmtestning.

Helmet Lab offentliggjorde tidligere i år branchens første ungdomsspecifikke fodboldhjelmvurderinger, der evaluerer hjelmene med laboratorietest baseret på deres data på banen.

“Ingen var nogensinde kommet med et vurderingssystem, der var skræddersyet til ungdomshjelme, delvist fordi dataene ikke fandtes,” sagde Duma, der også leder universitetets institut for kritisk teknologi og anvendt videnskab. “Nu kan vi evaluere hjelme baseret på de faktiske risici, som ungdomsspillere oplever, og virksomhederne kan bruge disse oplysninger til at designe modeller specifikt til denne store gruppe af spillere.”