《創新醫材》史丹佛開發「液體減震」碳纖維美式足球頭盔,可大幅降低美式足球、拳擊等高撞擊造成的腦震盪
美國每年有數百萬的人在體育運動中受到腦震盪。像美式足球、拳擊等高撞擊性的活動,受傷的風險特別高,可能會產生破壞性的長期不良影響;且就算是較低速、並未直接造成腦震盪的撞擊,持續累積仍可能產生慢性創傷性腦病!
為提升保護效力,史丹佛大學的科學家與 Savior Brain 公司合作,設計出一種含有 21 個「液體減震器」的碳纖維美式足球頭盔,可將頭部受到的衝擊減少三分之一!相關研究已發表於《Frontiers in Bioengineering and Biotechnology》。
該團隊建立了一個有限元素電腦模型,用來模擬頭盔的性能,並根據國家橄欖球聯盟 (NFL) 使用的頭盔性能評估指南進行模擬測試,與四個現有頭盔的性能進行比較。研究人員測試了 36 種不同的衝擊條件,包含高速與低速撞擊等,並於撞擊時測量頭部運動學,以產生頭部加速反應指標 (HARM) 得分 (該指標用於評估頭盔在撞擊下的性能)。運動學數據也被輸入到頭部和大腦的模型中,以衡量由此產生的對大腦的壓力。
結果顯示,帶有「液體減震器」的頭盔在 33 種撞擊條件下所產生的 HARM 值都最低、平均減分三分之一,也就是可大幅降低頭部撞擊的嚴重程度,以及對大腦產生的壓力。
此外,帶有「液體減震器」的頭盔的「頭盔性能得分」(NFL 年度頭盔安全排名中使用的一個衡量標準) 也是最好的,其中包括頭盔對頭部不同區域的撞擊保護程度的加權。加權比例最高的位置是頭盔的「側上」部分,因為這裡的撞擊最容易造成腦震盪,而此新式頭盔在所有撞擊速度下,都可將這一區域的 HARM 得分降低 39-50%、且不影響頭盔其他區域的保護力。
該團隊打算努力發展該模型,除了改善設計 (例如修改面罩與下巴托帶、增加「液體減震器」在頭盔中的分布等),他們還計畫將電腦模型開發成實體頭盔,在現實生活中進行測試,並為其他運動項目生產類似的頭盔;只是,不同級別或種類的運動,可能會需要透過不同指標進行評估,並重新進行設計,才能提供最理想的保護效果。
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資料來源:MedicalXpress、New York Post
