За вероятность получить сотрясение мозга при травме черепа во многом отвечает взаимоположение головы и шеи, выяснили ученые из Стэнфордского исследовательского университета. Это следует из работы, опубликованной в научном журнале IEEE Transactions on Biomedical Engineering.
Группа исследователей, возглавляемых лабораторией Дэвида Камарильо, пришла к выводу, что напряженные шейные мышцы в момент удара – не гарантия того, что мозг не пострадает.
Мягкие ткани шеи – мышцы, связки и суставы – могут лишь амортизировать голову при небольших по силе столкновениях. Напротив, угол наклона головы относительно шеи может серьезно повлиять на последствия травмы. Свои выводы команда ученых подтвердила, используя компьютерную модель человеческой головы.
 |
На
трех моделях головы показано, насколько небольшая разница в углу её
наклона влияет на степень углового ускорения в момент удара (точка удара
указана красным цветом). Большее угловое ускорение увеличивает
вероятность сотрясения. Credit: Michael Fanton.
|
Незадолго до эксперимента по инициативе одного из исследователей университета Кэльвина Кьюо к головам добровольцев подвязывались небольшие гири так, чтобы отклонить их назад; пока добровольцы совершали качательные движения головой, ученые фиксировали и регистрировали ряд параметров, позволивших воссоздать наклон головы вперед и назад.
Полученные данные использовались в моделировании удара.
В ходе работы была также использована виртуальная модель дятла. Известно, что эта птица, совершая свою «бурильную работу», способна достичь ускорения головы в 10 раз превышающее то, что привело бы к тяжелой черепно-мозговой травме у спортсмена. Учёные выявили зависимость между взаиморасположением шеи и головы дятла со степенью её ускорения – малейшие изменения в угле наклона головы приводят к существенным изменениям в амплитуде её вращения. К аналогичному выводу ученые пришли по отношению к компьютерной модели человеческой головы. Таким образом, очевидно, что риск сотрясения зависит от положения головы в момент удара.
Тем не менее, дятлы по-прежнему остаются здоровы. Исследователи обнаружили, что одним из механизмов снизить ускорение головы до минимума (помимо особенностей мозга птицы и строения её клюва) является особенное расположение головы. Это привело к рассуждениям об оптимальной геометрии и конструкции современных видов защитных шлемов. Дэвид Камарильо выразил настрой на дальнейшую работу по данной проблеме, а также по разработкам приемов защиты головы от травм и специального инструктажа.
В ходе работы была также использована виртуальная модель дятла. Известно, что эта птица, совершая свою «бурильную работу», способна достичь ускорения головы в 10 раз превышающее то, что привело бы к тяжелой черепно-мозговой травме у спортсмена. Учёные выявили зависимость между взаиморасположением шеи и головы дятла со степенью её ускорения – малейшие изменения в угле наклона головы приводят к существенным изменениям в амплитуде её вращения. К аналогичному выводу ученые пришли по отношению к компьютерной модели человеческой головы. Таким образом, очевидно, что риск сотрясения зависит от положения головы в момент удара.
Тем не менее, дятлы по-прежнему остаются здоровы. Исследователи обнаружили, что одним из механизмов снизить ускорение головы до минимума (помимо особенностей мозга птицы и строения её клюва) является особенное расположение головы. Это привело к рассуждениям об оптимальной геометрии и конструкции современных видов защитных шлемов. Дэвид Камарильо выразил настрой на дальнейшую работу по данной проблеме, а также по разработкам приемов защиты головы от травм и специального инструктажа.
Источник:
- Fanton, C. Kuo, J. Sganga, F. Hernandez and D. B. Camarillo, «Dependency of head impact rotation on head-neck positioning and soft tissue forces,» in IEEE Transactions on Biomedical Engineering.
- doi: 10.1109/TBME.2018.2866147
- Neuronovosti