Virginia Tech Helmet Lab har publicerat de första uppgifterna som bekräftar den konventionella visdomen i en studie som publicerades i januariutgåvan av Annals of Biomedical Engineering.

Forskningen, som finansierades av ett femårigt anslag från National Institute of Neurological Disorders and Stroke of the National Institutes of Health, visade att de huvudaccelerationer som leder till hjärnskakning hos ungdomsfotbollsspelare är lägre än de som vanligtvis orsakar skador hos gymnasie-, högskole- och proffsidrottare – data som kommer att vara avgörande för utformning och testning av skyddsutrustning.

”Detta är de första biomekaniska uppgifterna som karakteriserar hjärnskakningsrisken hos barn”, säger Steve Rowson, docent i biomedicinsk teknik och mekanik och chef för Virginia Tech Helmet Lab. ”Barn är inte bara nedskalade vuxna: Skillnader i anatomi och fysiologi, t.ex. proportioner mellan huvud och hals och hjärnans utveckling, bidrar till skillnader i tolerans för huvudstötar. Dessa resultat kan leda till datadrivna åtgärder för att minska riskerna inom ungdomsidrotten.”

Barn mellan 9 och 14 år utgör den största gruppen fotbollsspelare i landet. Men forskningen som katalogiserar huvudstötar på amerikanska fotbollsplaner och fastställer vilka som är mest sannolika att orsaka skador har fokuserat på gymnasie-, universitets- och proffsspelare, vilket begränsar förståelsen av vilka förhållanden som leder till hjärnskakning i ungdomsfotbollen.

I yngre spelare har de feta myelinskidor som hjälper till att skydda hjärncellerna inte utvecklats fullt ut. De tenderar också att ha större huvuden i förhållande till sina kroppar än vad vuxna spelare har, med mindre nackmuskulatur som hjälper till att absorbera kraften från en kollision. Av alla dessa skäl hade forskarna antagit att ungdomsspelare var mer mottagliga för hjärnskakning. Men de behövde data för att bevisa det.

Virginia Tech har studerat huvudstötar i fotboll sedan 2003, när Stefan Duma, Harry Wyatt Professor of Engineering och grundare av Helmet Lab, utrustade de hjälmar som bärs av universitetets fotbollslag med sensorer för att mäta huvudstötar.

Sedan dess har Duma, Rowson och deras forskargrupp utökat sina studier till fler sporter och ett bredare spektrum av demografiska grupper. De har studerat ungdomsspelare sedan de vann detta viktiga bidrag från NIH 2015.

För studien samarbetade de med forskare vid Brown University och Wake Forest University för att följa sex olika ungdomsfotbollslag i Virginia, North Carolina och Rhode Island. Mer än 100 spelare bar hjälmar som var försedda med sensorer som mätte den linjära och roterande accelerationen av deras huvuden under fyra säsonger av träningar och matcher och registrerade tusentals stötar. Alla hjärnskakningar diagnostiserades av kliniker på varje plats; neuropsykologiska tester före och efter varje säsong mätte spelarnas kognitiva funktion.

National Operating Committee on Standards for Athletic Equipment, ett oberoende standardiseringsorgan som certifierar utrustning, bland annat fotbollshjälmar, tillhandahöll ytterligare finansiering som bidrog till att påskynda datainsamlingen.

Denna data gjorde det möjligt för forskarna att utveckla ett matematiskt samband mellan storleken på en huvudstöt och risken för hjärnskakning. Vad de fann var att ungdomsspelare i genomsnitt är mer mottagliga för hjärnskakning vid lägre accelerationsnivåer än vad gymnasie- och collegespelare är.

I gymnasie- och collegespelare är den genomsnittliga hjärnskakningsstöten förknippad med en huvudacceleration på omkring 102 g, med liknande värden för professionella idrottare. Hos ungdomsspelare, konstaterade den nya studien, var den genomsnittliga hjärnskakningen förknippad med en huvudacceleration på endast 62 g. Rotationsaccelerationsvärdena som var förknippade med hjärnskakning reducerades på samma sätt, från 4 412 rad/s2 hos vuxna till 2 609 rad/s2 hos ungdomsspelare.

”De här siffrorna bevisar för första gången att ungdomsspelare löper en högre skaderisk vid lägre huvudaccelerationer”, sade Duma, ”men det är viktigt att notera att den totala exponeringen för huvudaccelerationer i ungdomsfotbollen är mycket lägre än i vuxenfotbollen.”

Trots denna ökade känslighet är hjärnskakningar i ungdomsfotboll relativt sällsynta: Yngre, lättare spelare kolliderar med mindre kraft än vuxna idrottare, så det är mindre troligt att de stöter på sina hjärnor tillräckligt mycket för att orsaka allvarlig skada.

Men som med alla sporter finns det fortfarande en skaderisk. Därför är det viktigt med effektiv skyddsutrustning – och det är det praktiska värdet av den här studien, förklarade Duma. När man vet vilka accelerationsnivåer som gör att ungdomsspelare löper risk att drabbas av hjärnskakning får man ett riktmärke att använda vid hjälmtestning.

Helmet Lab släppte tidigare i år branschens första ungdomsspecifika fotbollshjälmklassificering, där hjälmarna utvärderas med hjälp av laboratorietester som baseras på data från spelplanen.

”Ingen hade någonsin tagit fram ett klassificeringssystem som var skräddarsytt för ungdomshjälmar, delvis för att det inte fanns några uppgifter om detta”, säger Duma, som också leder universitetets Institute for Critical Technology and Applied Science. ”Nu kan vi utvärdera hjälmar utifrån de faktiska risker som ungdomsspelare utsätts för, och företagen kan använda den informationen för att utforma modeller specifikt för denna stora grupp av spelare.”