Ochrana před možným poraněním mozku během soutěžního fotbalu

Zařízení má příslib poskytnutí nového mechanismu pro snížení nebo prevenci pravděpodobnosti TBI a může být použito ve spojení s jinými ochrannými prostředky. TBI je hlavní příčinou úmrtí u jedinců mladších 45 let. Náklady na TBI v USA se odhadují na 50 až 150 miliard dolarů ročně. New England Journal of Medicine z ledna 2008 uvádí: „Poranění hlavy a krku, včetně vážného poranění mozku, byla hlášena u jedné čtvrtiny příslušníků služby, kteří byli evakuováni z Iráku a Afghánistánu“. Převážná většina těchto zranění byla důsledkem vystavení nárazovým vlnám improvizovaných výbušných zařízení (IED). Zranění hlavy, otřesy mozku a výsledné trauma byly nedávno ve veřejné diskusi, když se National Football League (NFL) zabývala soudním sporem týkajícím se zranění hlavy asi jedné třetiny žijících bývalých hráčů NFL.

Podle NASA "K oscilaci tekutiny způsobené vnější silou, nazývanou sloshing, dochází v pohybujících se vozidlech obsahujících kapalné hmoty, jako jsou nákladní automobily atd." K této oscilaci dochází, když je nádoba naplněna pouze částečně. Předpokládá se, že mozek čelí podobné absorpci energie během vnější síly. Slosh umožňuje, aby vnější energie byla absorbována obsahem částečně naplněné nádoby nebo nádoby pomocí nepružných kolizí. Tkáně s různou hustotou se mohou zpomalovat různými rychlostmi a vytvářet smyk a kavitaci. Pokud jsou srážky mezi objekty nebo molekulami elastické, přenos energií na tyto objekty se zmenšuje, čímž se minimalizují energie přenášené tříštěním.

Datelové, ovce, které se berou do hlavy, a všichni savci (včetně lidí) mají na krku malé, málo známé a nepochopené svaly nazývané omohyoidní svaly. Lesní tvorové vysoce tolerantní vůči G využili tyto svaly k jemnému omezení odtoku vnitřních jugulárních žil, čímž „zachytí“ nadměrnou poddajnost lebečního prostoru a nakonec se ochrání před TBI jako malé „airbagy“ v motorovém vozidle. Studie na krysách prokázaly, že můžeme snadno a bezpečně usnadnit činnost tohoto svalu dobře navrženým jemným stlačením těchto svalů.

Lékařský Queckenstedtův manévr navržený k detekci komprese míchy jemně vyvíjí tlak na vnější krční žíly, aby se zvýšil objem a tlak mozkové míchy. Při tomto manévru jsou žíly stlačeny, zatímco lumbální punkce monitoruje intrakraniální tlak. "Normálně k nárůstu tlaku na vyšší úroveň 'plató' dochází okamžitě po jugulární kompresi, aby znovu stejně rychle klesl po uvolnění komprese." Tento neuvěřitelně jednoduchý princip lze použít k ochraně vojáků a sportovců před TBI bezpečným a reverzibilním zvýšením intrakraniálního objemu a tlaku. Zařízení krčního límce je vyrobeno z vnějšího límce - hytrel (termoplastický elastomer), vnitřního límce - TPSiV (termoplastický elastomer), kovové vložky (nerezová ocel) a je připevněno ke krku, aby poskytovalo pohodlnou a přesnou jugulární kompresi, která potenciálně zmírňuje mozkovou činnost. cákat.

I když jsou lebka, krev a mozek „téměř nestlačitelné“, cévní mozkový strom je docela reaktivní a stlačitelný. Při přidávání objemu do lebky je případně překročen kompenzační rezervní objem a nitrolební tlak se mírně zvyšuje. Zvýšení objemu mozkové krve pouze o 1-3% bezpečně a reverzibilně snižuje poddajnost mozkového vaskulárního stromu a snižuje absorpci energie slash. Jugulární komprese zvyšuje objem mozkové krve téměř okamžitě. Jak již bylo zmíněno, tento stupeň nárůstu významně zmírnil slash a TBI u laboratorních zvířat a napodobuje divoká zvířata vysoce odolná proti otřesům, která jsou schopna reflexně zvýšit objem mozkové krve prostřednictvím přirozené jugulární komprese.

Přelomový článek, publikovaný v Journal of Neurosurgery, použil standardní laboratorní model dopadu zrychlení a zpomalení mírného TBI. Studie ukázala úspěšnou a výraznou redukci axonálního poškození po kompresi vnitřní jugulární žíly (IJV), jak je indikováno imunohistochemickým barvením amyloidových prekurzorových proteinů (APP). Tvrdí se, že komprese IJV redukuje poranění mozku zprostředkované slosh zvýšením objemu intrakraniální krve a snížením poddajnosti a potenciálu pro pohyb mozku v mezích lebky. Potenciál takové techniky zmírnit jak lineární, tak rotační poškození mozku u lidí pomocí „vnitřní ochrany“ představuje nejvíce nový přístup ke zmírnění TBI.

Stávající projekt bude navržen na základě návrhu prospektivní longitudinální studie. Všechna MRI skenování budou prováděna na 3 Tesla Philips Achieva MRI skeneru umístěném v Imaging Research Center (IRC) v Cincinnati Children's Hospital Research Foundation (CCHRF). Sedace nebudou použity pro žádnou z testovacích návštěv. Celá série MRI, včetně anatomického zobrazení, DTI, klidového stavu fMRI, SWI, HARDI, ASL a BOLD, bude dokončena za 65 minut nebo méně (podrobné specifikace viz Tabulka 1). Veškeré funkční a neurokognitivní testování bude provedeno v laboratoři lidské výkonnosti dětské nemocnice v Cincinnati.