Stanford bilim adamları ve Savior Brain tarafından geliştirilen sıvı amortisörlere sahip bir kask, sporla ilgili kafa yaralanmalarını önemli ölçüde azaltabilir. Simüle edilmiş NFL testlerinde, bu yeni kask mevcut modellerden daha iyi performans gösterdi ve çarpma puanlarını büyük ölçüde düşürdü.
Sıvı amortisörlerle donatılmış bir kask, temas sporlarında travmatik beyin yaralanmaları riskini potansiyel olarak azaltabilir.
Amerika Birleşik Devletleri’nde spor faaliyetleri her yıl milyonlarca beyin sarsıntısına yol açmaktadır. Amerikan futbolu gibi sporlarla uğraşan sporcular, potansiyel olarak uzun vadeli ciddi etkilerle sonuçlanabilecek yaralanmalara özellikle yatkındır.
Bu soruna yanıt olarak Stanford Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, Savior Brain ile işbirliği içinde potansiyel bir koruma yarattı: sıvı amortisörlerle donatılmış bir kask. Bu yenilikçi tasarım, kafaya alınan darbelerin etkisini üçte bir oranında azaltabilir.
Stanford Üniversitesi’nde doktora adayı ve çalışmanın baş yazarı Nicholas Cecchi, “Ekibimizin üyelerinin çoğunun travmatik beyin hasarıyla kişisel bir bağlantısı var ve uzun vadeli sporcu beyin sağlığını sağlamayı derinden önemsiyoruz” dedi. Biyomühendislik ve Biyoteknolojide Sınırlar. “Beyin sarsıntısı ve tekrarlanan kafa darbeleri, temas sporlarında hala önemli bir sorundur ve gelişmiş kask teknolojisinin beyin hasarı riskini azaltmada önemli bir rol oynayabileceğine inanıyoruz.”
Zarar azaltma
Stanford Üniversitesi’ndeki Camarillo Laboratuvarı tarafından yapılan önceki araştırma, sıvı amortisörlerin spor kasklarında gelişmiş koruma sağlayabileceğini öne sürmüştü. Bunu araştırmak için ekip, mühendisler tarafından 21 sıvı amortisör içeren bir Amerikan futbolu kaskının üretim öncesi performansını simüle etmek için kullanılan bir sonlu eleman modeli oluşturdu.
Bu kask, Ulusal Futbol Ligi (NFL) tarafından kullanılan kask performans değerlendirme protokolünün simülasyonlarına karşı test edildi, performansı mevcut dört kaskın performansıyla karşılaştırıldı. Teşhis edilmiş sarsıntılara neden olmayan darbelerin kümülatif etkisinin de ciddi sağlık sonuçları olabileceğine dair artan kanıtlar nedeniyle ekip, değerlendirme protokolüne daha düşük hızlı darbeler ekledi.
Darbe altındaki kask performansını değerlendirmek için kullanılan bir Head Accelerate Response Metric (HARM) skoru oluşturmak için her darbe için kafa kinematiğini ölçtüler. Kinematik, beyinde ortaya çıkan gerginliği ölçmek için bir kafa ve beyin modeline de beslendi.
Etkiyi %33 oranında azaltmak
Sonuçlar, sıvı amortisörlü kaskın kafa darbelerinin neden olduğu darbe şiddetini ve beyin üzerindeki gerilimi önemli ölçüde azaltabileceğini ve potansiyel olarak yaralanmaları önemli ölçüde azaltabileceğini gösterdi. Sıvı amortisörlü kask, test edilen 36 farklı darbe koşulunun 33’ünde en düşük HARM değerini üreterek mevcut kask modellerinden daha iyi performans gösterdi ve puanda ortalama üçte bir azalma sağladı. Sıvı kask ayrıca, NFL’nin yıllık kask güvenlik sıralamasında kullanılan ve bir kaskın başın farklı bölgelerine darbelere karşı ne kadar iyi koruduğuna ilişkin bir ağırlık içeren bir ölçü olan en iyi “Kask Performans Puanına” sahipti.
En ağırlıklı konum, kaskın ‘yan üst’ kısmıdır, çünkü buradaki darbeler büyük olasılıkla beyin sarsıntısına neden olur: sıvı amortisörlü kask, bu alandaki HARM skorunu, kaskın diğer alanlarındaki korumadan ödün vermeden tüm darbe hızlarında %39-50 oranında azaltmıştır.
Çalışmayı Stanford Üniversitesi’nde doktora sonrası akademisyen olarak tamamlayan ilgili yazar Dr. Yuzhe Liu, “Sıvı teknolojisi hem düşük hem de yüksek hızlar için ortalama %30’un üzerinde bir gelişme sağladı” dedi. “Her türlü Amerikan futbolu çarpması sırasında beyinde yaşanan yükü önemli ölçüde azaltabilir.”
Ekip, oyuncuları daha iyi korumak için modeli önemli ölçüde geliştirmeyi planlıyor – örneğin, yüz maskesi ve çene kayışına iyileştirmeler ekleyerek. Ayrıca modeli gerçek yaşam koşullarında test edilebilecek fiziksel bir kask haline getirmeyi ve gelecekte diğer sporlar için benzer kasklar üretmeyi planlıyorlar. Ancak, farklı oyun seviyeleri veya farklı sporlar, farklı ölçütlerle değerlendirmeye ve tasarımın yeniden geliştirilmesine ihtiyaç duyabilir.
Cecchi, “Ekibimizin bir sonraki adımı, bilgisayar modelini fiziksel bir prototipe dönüştürmektir” dedi. “Bunu başarıyla tamamladıktan sonra, beyin sarsıntısı insidansında bir azalma veya sarsıntı altı etkiler için darbe şiddetinin bir zayıflamasını gösterebilecek insan çalışmaları yapmakla da ilgileneceğiz. Çok çeşitli popülasyonlar için beyin güvenliğini daha da iyileştirmek için sıvı amortisör uygulamamızı kaskın daha fazla alanına ve daha fazla kasklı uygulamaya genişletme planlarımız var.”
Referans: Nicholas J. Cecchi, Hossein Vahid Alizadeh, Yuzhe Liu ve David B. Camarillo, “Sarsıcı ve sarsıntı altı kafa darbelerine karşı koruma için sıvı amortisörlere sahip bir Amerikan futbolu kaskının sonlu eleman değerlendirmesi”, 9 Haziran 2023, Biyomühendislik ve Biyoteknolojide Sınırlar.
DOI: 10.3389/fbioe.2023.1160387
Çalışma, NIH Küçük İşletme İnovasyon Araştırması ve Ulusal Bilim Vakfı tarafından finanse edildi.
