Estudio de cabeza de fútbol juvenil

A pesar de la gran popularidad del fútbol en todo el mundo y en los EE. UU., la mayor parte de la investigación sobre impactos en la cabeza relacionados con el deporte se ha concentrado en jugadores de fútbol americano masculino que utilizan sensores de medición de impacto en la cabeza en cascos de fútbol americano instrumentados. La investigación limitada en jugadores de fútbol también se ha centrado en los hombres, en particular los que juegan en un nivel de élite, como universitario o profesional. Desafortunadamente, hay una escasez de datos sobre los atletas de fútbol juvenil con respecto a cómo estos jugadores más jóvenes en realidad cabecean el balón y qué fuerzas experimentan. La medición de los impactos en la cabeza es esencial para comprender mejor los riesgos potenciales asociados con los cabezazos en el fútbol juvenil y para informar mejor los cambios de reglas o políticas que limitan la exposición a los impactos en la cabeza en estos grupos de edad más jóvenes.

Objetivo específico: establecer y validar la cinemática de la cabeza basada en la edad, los modelos de fuerza-deformación y los mapas de probabilidad de lesiones cerebrales a partir de los datos del sensor usado durante las tareas de cabeceo en el fútbol.

En este estudio, los modelos de tensión de fuerza específicos de edad y sexo se validarán mediante un estudio de cabezazos de fútbol en condiciones controladas. Los jóvenes jugadores de fútbol de 6.° a 12.° grado serán reclutados para participar en una sesión de entrenamiento de cabeza mientras usan cintas para la cabeza con sensor de movimiento. Todos los niños se someterán a una resonancia magnética y una evaluación inicial de la función neurocognitiva, la salud psicológica y la aptitud y el rendimiento académicos. Se crearán modelos de elementos finitos específicos de los participantes a partir de resonancias magnéticas, y se determinarán las tensiones principales del tejido en función de los perfiles de movimiento de la cabeza durante los cabezazos de fútbol y se compararán entre grupos específicos de edad y sexo.

La cinemática de la cabeza de alta fidelidad se adquirirá durante los cabezazos de fútbol en condiciones controladas utilizando una diadema personalizada integrada con sensores de movimiento multieje. Se obtendrán resonancias magnéticas en todos los participantes, y se crearán tractogramas de cerebro completo individualizados y promediados por la población (para reducir la carga computacional). Se generarán nuevos modelos de elementos finitos específicos de los participantes utilizando técnicas de transformación de malla adaptables a la geometría para que coincidan con la morfología de la cabeza de cada sujeto utilizando un modelo de cabeza FE de referencia (para reducir el tiempo de desarrollo del modelo). Las historias de aceleración lineal y angular obtenidas de las tareas de cabeceo antes y después del entrenamiento se aplicarán directamente a los modelos FE para simular el movimiento de la cabeza de cada participante. Se determinarán las tensiones principales para cada tarea de cabeceo y se generarán mapas de probabilidad de lesión cerebral en función de la tensión del tejido resultante. El riesgo de lesión cerebral se evaluará mediante la incorporación de un criterio de lesión celular integrado en las simulaciones de elementos finitos, con tensiones más pequeñas que se correlacionan con un menor riesgo de lesión. Se compararán las relaciones fuerza-deformación del cabezazo de fútbol entre grupos de edad y antes y después de la sesión de entrenamiento. Este análisis proporcionará información sobre el efecto de la edad y el entrenamiento para mejorar las técnicas de cabeceo y reducir el riesgo de lesiones.