Het Virginia Tech Helmet Lab heeft de eerste gegevens gepubliceerd die deze conventionele wijsheid valideren, in een studie die is gepubliceerd in het januarinummer van de Annals of Biomedical Engineering.

Het onderzoek, gefinancierd door een vijfjarige subsidie van het National Institute of Neurological Disorders and Stroke van de National Institutes of Health, toonde aan dat de hoofdversnellingen die leiden tot hersenschudding bij jeugdvoetbalspelers lager zijn dan die welke typisch letsel veroorzaken bij middelbare school-, collegiale en professionele atleten – gegevens die van cruciaal belang zullen zijn voor het ontwerpen en testen van beschermende uitrusting.

“Dit zijn de eerste biomechanische gegevens die het hersenschuddingsrisico bij kinderen karakteriseren,” zei Steve Rowson, een universitair hoofddocent biomedische techniek en mechanica en de directeur van het Virginia Tech Helmet Lab. “Kinderen zijn niet zomaar verkleinde volwassenen: Verschillen in anatomie en fysiologie, zoals de verhouding tussen hoofd en nek en de ontwikkeling van de hersenen, dragen bij aan verschillen in tolerantie voor stoten tegen het hoofd. Deze resultaten kunnen leiden tot gegevensgestuurde interventies om risico’s bij jeugdsporten te verminderen.”

Kinderen tussen 9 en 14 jaar vormen de grootste groep voetbalspelers in het land. Maar het onderzoek dat hoofdstoten op Amerikaanse voetbalvelden catalogiseert en bepaalt welke het meest waarschijnlijk letsel veroorzaken, heeft zich geconcentreerd op middelbare school-, collegiale en profspelers, waardoor het begrip van welke omstandigheden leiden tot hersenschudding bij jeugdvoetbal beperkt is.

Bij jongere spelers zijn de vettige myelinescheden die helpen hersencellen te beschermen, nog niet volledig ontwikkeld. Ze hebben ook de neiging om grotere hoofden te hebben in verhouding tot hun lichaam dan volwassen spelers, met minder nekspieren om te helpen de kracht van een impact te absorberen. Om al deze redenen hadden onderzoekers verondersteld dat jeugdspelers vatbaarder waren voor hersenschudding. Maar ze hadden gegevens nodig om dit te bewijzen.

Virginia Tech bestudeert de impact van het hoofd bij voetbal sinds 2003, toen Stefan Duma, de Harry Wyatt Professor of Engineering en oprichter van het Helmet Lab, de helmen van het varsity football team van de universiteit uitrustte met sensoren om de impact van het hoofd te meten.

Sindsdien hebben Duma, Rowson en hun onderzoeksteam hun studies uitgebreid naar meer sporten en een breder scala aan demografische groepen. Ze bestuderen jeugdspelers sinds ze in 2015 deze kritieke subsidie van de NIH wonnen.

Voor de studie werkten ze samen met onderzoekers van Brown University en Wake Forest University om zes verschillende jeugdvoetbalteams in Virginia, North Carolina en Rhode Island te volgen. Meer dan 100 spelers droegen helmen met sensoren die de lineaire en rotatieversnelling van hun hoofd maten tijdens vier seizoenen van trainingen en wedstrijden, waarbij duizenden impacts werden geregistreerd. Alle hersenschuddingen werden gediagnosticeerd door clinici op elke locatie; neuropsychologische tests voor en na elk seizoen maten de cognitieve functie van de spelers.

Het National Operating Committee on Standards for Athletic Equipment, een onafhankelijk normeringsorgaan dat uitrusting certificeert, waaronder voetbalhelmen, verstrekte aanvullende financiering die hielp de gegevensverzameling te versnellen.

Die gegevens stelden de onderzoekers in staat om een wiskundig verband te ontwikkelen tussen de grootte van een hoofdimpact en het risico op hersenschudding. Wat zij ontdekten was dat jeugdspelers gemiddeld vatbaarder zijn voor hersenschudding bij lagere acceleratieniveaus dan high school- en collegaspelers.

Bij high school- en collegaspelers gaat de gemiddelde hersenschudding gepaard met een hoofdversnelling rond 102 g, met vergelijkbare waarden voor profsporters. Bij jeugdspelers, zo bleek uit de nieuwe studie, werd de gemiddelde hersenschudding geassocieerd met een hoofdversnelling van slechts 62 g. De rotatieversnellingswaarden die geassocieerd werden met hersenschudding waren op dezelfde manier verminderd, van 4.412 rad/s2 bij volwassenen tot 2.609 rad/s2 bij jeugdspelers.

“Deze cijfers bewijzen voor het eerst dat jeugdspelers een hoger risico op letsel lopen bij lagere hoofdversnellingen,” zei Duma, “maar het is belangrijk om op te merken dat de totale blootstelling aan hoofdversnellingen in jeugdvoetbal veel lager is dan in volwassenenvoetbal.”

Ondanks die verhoogde gevoeligheid, zijn hersenschuddingen bij jeugdvoetbal relatief zeldzaam: jongere, lichtere spelers botsen met minder kracht dan volwassen atleten, dus ze hebben minder kans om hun hersenen genoeg te stoten om ernstig letsel te veroorzaken.

Maar zoals bij elke sport, is er nog steeds een risico op letsel. Dus effectieve beschermende uitrusting is van cruciaal belang – en dat is de praktische waarde van deze studie, legde Duma uit. Het kennen van de niveaus van versnelling die jeugdspelers een risico op hersenschudding geven, biedt een benchmark om te gebruiken voor het testen van helmen.

Eerder dit jaar bracht het Helmet Lab de eerste jeugdspecifieke voetbalhelmbeoordelingen van de industrie uit, waarbij de helmen werden geëvalueerd met laboratoriumtests op basis van hun gegevens op het veld.

“Niemand was ooit met een beoordelingssysteem gekomen dat was afgestemd op jeugdhelmen, deels omdat de gegevens niet bestonden,” zei Duma, die ook leiding geeft aan het Institute for Critical Technology and Applied Science van de universiteit. “Nu kunnen we helmen evalueren op basis van de werkelijke risico’s die jeugdspelers ervaren, en bedrijven kunnen die informatie gebruiken om modellen te ontwerpen die specifiek zijn voor deze grote groep spelers.”