Modul în care impactul asupra capului poate deteriora creierul - și poate duce la comotie
Conștientizarea tot mai mare a efectelor severe și durabile ale loviturilor puternice la cap, cum ar fi contuzii, leziuni traumatice ale creierului (TBI) și tulburări neurologice, i-au determinat pe cercetători să se concentreze asupra a ceea ce se întâmplă exact în interiorul unui craniu în timpul unei lovituri mari.
Mehmet Kurt, Ph.D., inginer mecanic la Stevens Institute of Technology, care studiază biomecanica creierului și a craniului în repaus și în timpul mișcărilor rapide ale capului, are acum simulări bioinginerice care urmăresc modul în care creierul se comportă la impact, reconstituind inerțialul stresuri și tulpini care predomină în interiorul unui creier care tocmai a fost lovit puternic din lateral.
"Creierul nu numai că sună, dar are un model distinct de sunet atunci când capul este lovit din lateral și experimentează o accelerație de rotație", a spus Kurt.
Noile descoperiri pot avea nu numai implicații pentru evaluarea leziunilor cerebrale, ci și pentru producătorii de căști sportive în căutarea unor măsurători care să poată distinge pur și simplu „comotie” de „fără comotie” pentru a ajuta industria să stabilească standarde de siguranță.
Pentru studiu, echipa de cercetare a analizat atât datele simulate, cât și cele umane, despre mișcările creierului care au dus la contuzii.
Echipa a constatat că impacturile laterale asupra capului conduc la accelerații de rotație care determină concentrarea vibrațiilor mecanice în două regiuni ale creierului: corpul calos, puntea care leagă emisferele și regiunea periventriculară, lobii substanței albe la rădăcina creierului care ajută la accelerarea activare musculară.
Cercetătorii au descoperit că geometria internă a craniului și natura gelatinoasă a creierului determină ca aceste două regiuni să rezoneze la anumite frecvențe și să primească mai multă energie sub formă de forțe de forfecare, sau mișcări opuse, decât restul creierului.
Mai multă tulpină de forfecare pare să producă mai multe leziuni ale țesuturilor și celulelor, mai ales că forfecarea tinde să deformeze țesutul cerebral mai ușor decât alte țesuturi biologice.
„O lovitură la cap creează mișcare neliniară în creier”, a spus Javid Abderezaei, student absolvent al lui Stevens. „Asta înseamnă că micile creșteri ale amplitudinii pot duce la deformări neașteptat de mari în anumite structuri.”
Aceste vibrații neliniare nu sunt surprinzătoare într-un organ complex care prezintă o serie de densități ale țesuturilor. Adăugați efectele de reținere ale membranelor de protecție dure care țin creierul în poziție atât de sus, cât și de dedesubt, iar anumite regiuni ar trebui să se desprindă mai rău în loviturile laterale.
Identificarea părților creierului care sunt cele mai vulnerabile la impactul lateral le face să fie ținte principale pentru investigații suplimentare.
Constatările, publicate în jurnal Revizuire fizică aplicată, au implicații puternice, deoarece mai mult de 300.000 de copii și adolescenți americani suferă anomalii legate de sport în fiecare an.
Sursa: Institutul de Tehnologie Stevens
