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 darbe puanlarını büyük ölçüde düşürdü.
Sıvı darbe emicilerle donatılmış bir kask, temas sporlarında travmatik beyin yaralanması riskini potansiyel olarak azaltabilir.
Amerika Birleşik Devletleri’nde, spor faaliyetleri her yıl milyonlarca beyin sarsıntısına yol açar. Amerikan futbolu gibi sporlarla uğraşan sporcular, potansiyel olarak uzun vadeli ciddi etkilere neden olabilecek 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 Frontiers in Bioengineering and Biotechnology’de çalışmanın baş yazarı Nicholas Cecchi, “Ekibimizin üyelerinin çoğunun travmatik beyin hasarıyla kişisel bir bağlantısı var ve sporcuların uzun vadeli beyin sağlığını sağlamayı derinden önemsiyoruz,” dedi. “Beyin sarsıntısı ve tekrarlanan kafa darbeleri, temas sporlarında hâlâ önemli bir sorundur ve geliştirilmiş kask teknolojisinin beyin hasarı riskini azaltmada önemli bir rol oynayabileceğine inanıyoruz.”
HARM azaltma
Stanford Üniversitesi’ndeki Camarillo Laboratuvarı tarafından yapılan önceki araştırmalar, sıvı amortisörlerin spor kasklarında daha iyi koruma sağlayabileceğini önermişti. Bunu araştırmak için ekip, mühendisler tarafından üretim öncesi performansı simüle etmek için kullanılan, 21 sıvı amortisör içeren bir Amerikan futbolu kaskının sonlu elemanlar modelini 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 beyin sarsıntılarına neden olmayan darbelerin kümülatif etkisinin de ciddi sağlık sonuçları olabileceğine dair artan kanıtlar nedeniyle ekip, değerlendirme protokolüne daha düşük hızlı darbeler ekledi.
Her darbe için kafa kinematiğini ölçerek, darbe altındaki kask performansını değerlendirmek için kullanılan bir Head Accelerate Response Metric (HARM) skoru oluşturdular. Kinematik, beyinde oluşan gerilimi ölçmek için bir kafa ve beyin modeline de beslendi.
Etkiyi %33 oranında azaltma
Sonuçlar, sıvı amortisörlere sahip kaskın kafa darbelerinin neden olduğu darbe şiddetini ve beyindeki gerilimi önemli ölçüde azaltabildiğini ve potansiyel olarak yaralanmaları önemli ölçüde azaltabildiğini 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 aynı zamanda en iyi “Kask Performans Puanına” sahipti. Stanford Üniversitesi’nde doktora sonrası araştırmacı olarak çalışmayı 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 oluşan yükü önemli ölçüde azaltabilir.”
Ekip, örneğin yüz maskesi ve çene kayışına iyileştirmeler ekleyerek, oyuncuları daha iyi korumak için modeli önemli ölçüde geliştirmeyi amaçlıyor. Ayrıca modeli gerçek yaşam koşullarında test edilebilecek fiziksel bir kask haline getirmeyi ve gelecekte diğer sporlar için benzer kasklar üretmeyi planlıyorlar. Bununla birlikte, farklı oyun seviyeleri veya farklı sporlar, farklı metriklerle değerlendirmeye ve tasarımın yeniden geliştirilmesine ihtiyaç duyabilir.
“Ekibimizin bir sonraki adımı, bilgisayar modelini fiziksel bir prototipe çevirmek,” dedi Cecchi. “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 amacıyla sıvı amortisör uygulamamızı kaskın daha fazla alanına ve daha fazla kasklı uygulamaya genişletme planlarımız var.”
Referans: “Sarsıcı ve sarsıntı altı kafa darbelerine karşı koruma için sıvı amortisörlere sahip bir Amerikan futbolu kaskının sonlu eleman değerlendirmesi” yazan Nicholas J. Cecchi, Hossein Vahid Alizadeh, Yuzhe Liu ve David B. Camarillo, 9 Haziran 2023, Frontiers in Bio mühendislik ve Biyoteknoloji.
DOI: 10.3389/fbioe.2023.1160387
Araştırma, NIH Small Business Innovation Research ve National Science Foundation tarafından finanse edilmiştir.