Laboratorium kasków Virginia Tech opublikowało pierwsze dane potwierdzające tę konwencjonalną mądrość w badaniu opublikowanym w styczniowym wydaniu czasopisma Annals of Biomedical Engineering.

Badania, finansowane przez pięcioletni grant z National Institute of Neurological Disorders and Stroke of the National Institutes of Health, wykazały, że przyspieszenia głowy prowadzące do wstrząśnienia mózgu u młodych graczy w piłkę nożną są niższe niż te, które zwykle powodują obrażenia u licealistów, kolegów i zawodowych sportowców — dane, które będą krytyczne dla projektowania i testowania sprzętu ochronnego.

„To są pierwsze dane biomechaniczne charakteryzujące ryzyko wstrząsu mózgu u dzieci,” powiedział Steve Rowson, profesor nadzwyczajny inżynierii biomedycznej i mechaniki oraz dyrektor Virginia Tech Helmet Lab. „Dzieci nie są po prostu pomniejszonymi dorosłymi: Różnice w anatomii i fizjologii, takie jak proporcje głowy i szyi oraz rozwój mózgu, przyczyniają się do różnic w tolerancji na uderzenia głową. Wyniki te mogą prowadzić do interwencji opartych na danych w celu zmniejszenia ryzyka w sportach młodzieżowych.”

Dzieci w wieku od 9 do 14 lat stanowią największą grupę graczy w piłkę nożną w kraju. Ale badania katalogujące uderzenia głową na amerykańskich boiskach piłkarskich i określające, które z nich są najbardziej prawdopodobną przyczyną urazu, koncentrowały się na licealistach, kolegach i zawodowcach, ograniczając zrozumienie, jakie warunki prowadzą do wstrząśnienia mózgu u młodych piłkarzy.

U młodszych graczy tłuszczowe osłonki mielinowe, które pomagają chronić komórki mózgowe, nie są w pełni rozwinięte. Mają też zwykle większe głowy w stosunku do ciała niż dorośli gracze, z mniejszą muskulaturą szyi, która pomaga absorbować siłę uderzenia. Z tych wszystkich powodów naukowcy przypuszczali, że młodzi gracze są bardziej podatni na wstrząśnienie mózgu. Ale potrzebowali danych, aby to udowodnić.

Virginia Tech bada uderzenia głowy w piłkę nożną od 2003 roku, kiedy Stefan Duma, Harry Wyatt Profesor Inżynierii i założyciel Helmet Lab, oprzyrządowanie kaski noszone przez uniwersytet w drużynie piłkarskiej z czujnikami do pomiaru uderzeń głowy.

Od tego czasu Duma, Rowson i ich zespół badawczy rozszerzyli swoje badania na więcej dyscyplin sportowych i szerszy zakres grup demograficznych. Badają graczy młodzieżowych, odkąd wygrali ten krytyczny grant z NIH w 2015.

Dla badania, nawiązali współpracę z badaczami z Brown University i Wake Forest University, aby śledzić sześć różnych młodzieżowych drużyn piłkarskich w Wirginii, Karolinie Północnej i Rhode Island. Ponad 100 graczy nosiło kaski wyłożone czujnikami, które mierzyły liniowe i obrotowe przyspieszenie ich głów podczas czterech sezonów wartych praktyk i gier, rejestrując tysiące uderzeń. Wszystkie wstrząśnienia mózgu zostały zdiagnozowane przez klinicystów w każdym miejscu; testy neuropsychologiczne przed i po każdym sezonie mierzyły funkcje poznawcze graczy.

National Operating Committee on Standards for Athletic Equipment, niezależny organ normalizacyjny, który certyfikuje sprzęt, w tym kaski piłkarskie, zapewnił dodatkowe fundusze, które pomogły przyspieszyć zbieranie danych.

Dane te pozwoliły badaczom opracować matematyczną zależność między wielkością uderzenia głową a ryzykiem wstrząśnienia mózgu. Stwierdzono, że gracze młodzieżowi są średnio bardziej podatni na wstrząśnienie mózgu przy niższych poziomach przyspieszenia niż gracze szkół średnich i wyższych.

W szkołach średnich i wyższych, średnie uderzenie wstrząsowe jest związane z przyspieszeniem głowy około 102 g, z podobnymi wartościami dla zawodowych sportowców. W przypadku zawodników młodzieżowych, jak wynika z nowego badania, przeciętne uderzenie wstrząsowe było związane z przyspieszeniem głowy wynoszącym zaledwie 62 g. Wartości przyspieszenia obrotowego związane ze wstrząśnieniem mózgu były podobnie zmniejszone, z 4 412 rad/s2 u dorosłych do 2 609 rad/s2 u zawodników młodzieżowych.

„Liczby te po raz pierwszy dowodzą, że zawodnicy młodzieżowi są narażeni na większe ryzyko urazu przy niższych przyspieszeniach głowy” – powiedział Duma – „ale należy zauważyć, że ogólne narażenie na przyspieszenie głowy w piłce nożnej młodzieży jest znacznie niższe niż w piłce nożnej dorosłych.”

Pomimo tej podwyższonej podatności, wstrząśnienia mózgu w młodzieżowej piłce nożnej są stosunkowo rzadkie: młodsi, lżejsi gracze zderzają się z mniejszą siłą niż dorośli sportowcy, więc jest mniej prawdopodobne, że wstrząsną swoim mózgiem na tyle, by spowodować poważne obrażenia.

Ale jak w każdym sporcie, nadal istnieje ryzyko urazu. Dlatego skuteczny sprzęt ochronny ma kluczowe znaczenie – i to jest praktyczna wartość tego badania, wyjaśnia Duma. Znajomość poziomów przyspieszenia, które narażają młodych graczy na ryzyko wstrząsu mózgu, stanowi punkt odniesienia dla testów kasków.

Na początku tego roku, Helmet Lab opublikował pierwsze w branży oceny kasków piłkarskich dla młodzieży, oceniając kaski za pomocą testów laboratoryjnych opartych na danych z boiska.

„Nikt nigdy nie wymyślił systemu oceny dostosowanego do kasków młodzieżowych, częściowo dlatego, że nie istniały takie dane”, powiedział Duma, który kieruje również uniwersyteckim Instytutem Technologii Krytycznych i Nauki Stosowanej. „Teraz możemy oceniać kaski w oparciu o rzeczywiste ryzyko, jakiego doświadczają młodzi gracze, a firmy mogą wykorzystać te informacje do zaprojektowania modeli specjalnie dla tej dużej grupy graczy.”