Beskyttelse mot potensiell hjerneskade under konkurransefotball

Enheten har løftet om å tilby en ny mekanisme for å redusere eller forhindre sannsynligheten for TBI, og kan brukes sammen med annet verneutstyr. TBI er den ledende dødsårsaken hos personer under 45 år. Kostnaden for TBI i USA er estimert til alt fra 50 til 150 milliarder dollar årlig. Januar 2008 New England Journal of Medicine rapporterer, "Hode- og nakkeskader, inkludert alvorlige hjernetraumer, er rapportert hos en fjerdedel av tjenestemedlemmer som har blitt evakuert fra Irak og Afghanistan". De aller fleste av disse skadene er et resultat av eksponering for improviserte eksplosive enheter (IED) eksplosjonsbølger. Hodeskader, hjernerystelse og det resulterende traumet har vært i offentlig diskusjon nylig da National Football League (NFL) behandler et søksmål angående hodeskader av omtrent en tredjedel av nålevende tidligere NFL-spillere.

I følge NASA, "svingningen av en væske forårsaket av en ekstern kraft, kalt sloshing, skjer i kjøretøy i bevegelse som inneholder flytende masser, som lastebiler, etc." Denne oscillasjonen oppstår når et fartøy bare er delvis fylt. Det er en hypotese om at hjernen står overfor lignende slisk energiabsorpsjon under ekstern kraftoverføring. Slosh gjør at ytre energier kan absorberes av innholdet i en delvis fylt beholder eller beholder ved hjelp av uelastiske kollisjoner. Vev med forskjellig tetthet kan bremses med forskjellige hastigheter og skape skjæring og kavitasjon. Hvis kollisjonene mellom gjenstander eller molekyler er elastiske, reduseres overføringen av energier til disse gjenstandene, og minimerer energiene som gis av slask.

Hakkespetter, hoderamsende sauer og alle pattedyr (inkludert mennesker) har små, lite kjente og misforståtte muskler i nakken kalt omohyoidmusklene. Svært G-tolerante skapninger i skogen har brukt disse musklene for å forsiktig begrense utstrømningen av de indre halsvenene og derved "ta opp" overflødig etterlevelse av kranierommet og til slutt beskytte seg mot TBI som små "kollisjonsputer" i et motorkjøretøy. Rottestudier av har vist at vi enkelt og trygt kan lette denne muskelens handlinger ved en godt konstruert mild kompresjon over disse musklene.

Den medisinske Queckenstedt-manøveren utviklet for å oppdage ryggmargskompresjon, legger forsiktig trykk over de ytre halsvenene for å øke cerebralt spinalvolum og -trykk. I denne manøveren komprimeres venene mens en lumbalpunksjon overvåker det intrakraniale trykket. "Vanligvis skjer trykkstigningen til det høyere 'platået'-nivået umiddelbart ved halskompresjon for å falle igjen like raskt ved frigjøring av kompresjonen". Dette utrolig enkle prinsippet kan brukes for å beskytte soldater og idrettsutøvere mot TBI ved å trygt og reversibelt øke intrakranielt volum og trykk. Halskrageanordningen er laget av ytre krage - hytrel (termoplastisk elastomer), indre krage - TPSiV (termoplastisk elastomer), metallinnsats (rustfritt stål), og er montert på halsen for å gi en komfortabel og presis halskompresjon som potensielt reduserer cerebral slask.

Selv om hodeskallen, blodet og hjernen er "nesten ukomprimerbare", er vaskulaturtreet i storhjernen ganske reaktivt og komprimerbart. Etter hvert som volum tilføres kraniet, overskrides til slutt det kompenserende reservevolumet og det intrakraniale trykket øker litt. Økning av cerebralt blodvolum med bare 1-3 % reduserer sikkert og reversibelt etterlevelse av det cerebrale vaskulære treet og reduserer absorpsjonen av slørenergier. Jugular kompresjon øker cerebralt blodvolumet nesten øyeblikkelig. Som nevnt har denne graden av økning betydelig dempet slosh og TBI hos laboratoriedyr og etterligner de svært hjernerystelsesresistente ville dyrene som er i stand til refleksivt å øke cerebralt blodvolum gjennom naturlig halskompresjon.

En landemerkeartikkel, publisert i Journal of Neurosurgery, brukte en standard laboratoriemodell for akselerasjon-retardasjon av mild TBI. Studien viste en vellykket og markert reduksjon av aksonal skade etter intern halsvene (IJV) kompresjon som indikert av immunhistokjemisk farging av amyloidforløperproteiner (APP). Det hevdes at IJV-kompresjon reduserer slash-mediert hjerneskade ved å øke intrakranielt blodvolum og redusere etterlevelsen og potensialet for hjernebevegelse innenfor hodeskallen. Potensialet for en slik teknikk for å dempe både lineær og roterende hjerneskade hos mennesker ved "intern beskyttelse" representerer den mest nye tilnærmingen til å dempe TBI.

Det nåværende prosjektet vil bli utformet etter et prospektivt longitudinelt studiedesign. All MR-skanning vil bli utført på en 3 Tesla Philips Achieva MR-skanner plassert i Imaging Research Center (IRC) i Cincinnati Children's Hospital Research Foundation (CCHRF). Sedasjon vil ikke bli brukt til noen av prøvebesøkene. Hele MR-serien, inkludert anatomisk avbildning, DTI, fMRI i hviletilstand, SWI, HARDI, ASL og BOLD vil bli fullført på 65 minutter eller mindre (se tabell 1 for detaljerte spesifikasjoner). All funksjonell og nevrokognitiv testing vil bli utført ved Cincinnati Children's Hospital Human Performance Laboratory.