Das Virginia Tech Helmet Lab hat in einer Studie, die in der Januarausgabe der Annals of Biomedical Engineering veröffentlicht wurde, die ersten Daten veröffentlicht, die diese konventionelle Weisheit bestätigen.

Die Forschung, die durch einen Fünfjahreszuschuss des National Institute of Neurological Disorders and Stroke der National Institutes of Health finanziert wurde, zeigte, dass die Kopfbeschleunigungen, die zu Gehirnerschütterungen bei jugendlichen Fußballspielern führen, geringer sind als diejenigen, die typischerweise Verletzungen bei Highschool-, College- und Profisportlern verursachen – Daten, die für die Entwicklung und Prüfung von Schutzausrüstung von entscheidender Bedeutung sein werden.

„Dies sind die ersten biomechanischen Daten, die das Risiko einer Gehirnerschütterung bei Kindern charakterisieren“, sagte Steve Rowson, außerordentlicher Professor für biomedizinische Technik und Mechanik und Leiter des Virginia Tech Helmet Lab. „Kinder sind nicht einfach verkleinerte Erwachsene: Unterschiede in der Anatomie und Physiologie, wie z. B. die Kopf-Hals-Proportionen und die Gehirnentwicklung, tragen zu Unterschieden in der Toleranz gegenüber Kopfaufschlägen bei. Diese Ergebnisse können zu datengestützten Interventionen führen, um das Risiko im Jugendsport zu verringern.“

Kinder im Alter zwischen 9 und 14 Jahren stellen die größte Gruppe von Fußballspielern im Land. Aber die Forschung, die die Kopfstöße auf den US-Fußballplätzen katalogisiert und feststellt, welche am ehesten zu Verletzungen führen, hat sich auf High-School-, College- und Profispieler konzentriert, was das Verständnis dafür einschränkt, welche Bedingungen zu Gehirnerschütterungen im Jugendfußball führen.

Bei jüngeren Spielern sind die fettigen Myelinscheiden, die zum Schutz der Gehirnzellen beitragen, noch nicht vollständig entwickelt. Außerdem ist der Kopf im Verhältnis zum Körper größer als bei erwachsenen Spielern, und die Nackenmuskulatur ist weniger stark, um die Kraft eines Aufpralls abzufangen. Aus all diesen Gründen hatten die Forscher vermutet, dass Jugendspieler anfälliger für Gehirnerschütterungen sind. Aber sie brauchten Daten, um das zu beweisen.

Virginia Tech untersucht Kopfstöße beim Fußball seit 2003, als Stefan Duma, der Harry Wyatt Professor für Ingenieurwesen und Gründer des Helmet Lab, die Helme der Universitäts-Fußballmannschaft mit Sensoren zur Messung von Kopfstößen ausstattete.

Seitdem haben Duma, Rowson und ihr Forschungsteam ihre Studien auf weitere Sportarten und ein breiteres Spektrum an demografischen Gruppen ausgeweitet. Seit sie 2015 den entscheidenden Zuschuss des NIH erhalten haben, untersuchen sie auch Jugendspieler.

Für die Studie haben sie sich mit Forschern der Brown University und der Wake Forest University zusammengetan, um sechs verschiedene Jugendfußballmannschaften in Virginia, North Carolina und Rhode Island zu beobachten. Mehr als 100 Spieler trugen Helme, die mit Sensoren ausgestattet waren, die die lineare und rotatorische Beschleunigung ihrer Köpfe während vier Spielzeiten bei Übungen und Spielen maßen und Tausende von Stößen aufzeichneten. Alle Gehirnerschütterungen wurden von Ärzten an jedem Standort diagnostiziert; neuropsychologische Tests vor und nach jeder Saison untersuchten die kognitiven Funktionen der Spieler.

Das National Operating Committee on Standards for Athletic Equipment, ein unabhängiges Normungsgremium, das Ausrüstungsgegenstände wie Fußballhelme zertifiziert, stellte zusätzliche Mittel zur Verfügung, die die Datenerfassung beschleunigten.

Dank dieser Daten konnten die Forscher eine mathematische Beziehung zwischen dem Ausmaß eines Kopfaufpralls und dem Risiko einer Gehirnerschütterung entwickeln. Sie fanden heraus, dass Jugendspieler im Durchschnitt bei geringeren Beschleunigungswerten anfälliger für Gehirnerschütterungen sind als Highschool- und College-Spieler.

Bei Highschool- und College-Spielern ist die durchschnittliche Gehirnerschütterung mit einer Kopfbeschleunigung von etwa 102 g verbunden, wobei die Werte bei Profisportlern ähnlich sind. Bei Jugendspielern, so ergab die neue Studie, war die durchschnittliche Gehirnerschütterung mit einer Kopfbeschleunigung von nur 62 g verbunden. Die mit einer Gehirnerschütterung verbundenen Rotationsbeschleunigungswerte waren ebenfalls geringer, nämlich von 4.412 rad/s2 bei Erwachsenen auf 2.609 rad/s2 bei Jugendspielern.

„Diese Zahlen belegen zum ersten Mal, dass Jugendspieler bei niedrigeren Kopfbeschleunigungen einem höheren Verletzungsrisiko ausgesetzt sind“, sagte Duma, „aber es ist wichtig zu beachten, dass die Gesamtbelastung durch Kopfbeschleunigung im Jugendfußball viel geringer ist als im Erwachsenenfußball.“

Trotz dieser erhöhten Anfälligkeit sind Gehirnerschütterungen im Jugendfußball relativ selten: Jüngere, leichtere Spieler stoßen mit weniger Kraft zusammen als erwachsene Athleten, so dass es unwahrscheinlicher ist, dass sie ihr Gehirn so stark anstoßen, dass es zu schweren Verletzungen kommt.

Aber wie bei jeder Sportart besteht auch hier ein Verletzungsrisiko. Daher ist eine wirksame Schutzausrüstung von entscheidender Bedeutung – und das ist der praktische Wert dieser Studie, erklärte Duma. Die Kenntnis der Beschleunigungswerte, die bei jugendlichen Spielern das Risiko einer Gehirnerschütterung erhöhen, bietet einen Maßstab für Helmtests.

Anfang des Jahres veröffentlichte das Helmet Lab die ersten jugendspezifischen Fußballhelmbewertungen der Branche, bei denen die Helme anhand von Labortests auf der Grundlage ihrer Daten auf dem Spielfeld bewertet wurden.

„Niemand hatte je ein auf Jugendhelme zugeschnittenes Bewertungssystem entwickelt, zum Teil, weil die Daten nicht vorhanden waren“, sagte Duma, der auch das Institut für kritische Technologie und angewandte Wissenschaft der Universität leitet. „Jetzt können wir Helme auf der Grundlage der tatsächlichen Risiken bewerten, denen Jugendspieler ausgesetzt sind, und die Unternehmen können diese Informationen nutzen, um Modelle speziell für diese große Gruppe von Spielern zu entwickeln.“