Proteção contra possíveis lesões cerebrais durante o futebol competitivo

O dispositivo tem a promessa de fornecer um novo mecanismo para reduzir ou prevenir a probabilidade de TCE e pode ser usado em conjunto com outros equipamentos de proteção. O TCE é a principal causa de morte em indivíduos com menos de 45 anos. O custo do TBI nos EUA é estimado em algo entre US$ 50 e US$ 150 bilhões, anualmente. O New England Journal of Medicine de janeiro de 2008 relata: "Lesões na cabeça e no pescoço, incluindo trauma cerebral grave, foram relatadas em um quarto dos militares que foram evacuados do Iraque e do Afeganistão". A grande maioria dessas lesões resultou da exposição a ondas de explosão de dispositivos explosivos improvisados ​​(IED). Lesões na cabeça, concussões e traumas resultantes estiveram em discussão pública recentemente, já que a National Football League (NFL) lida com um processo relacionado a lesões na cabeça de cerca de um terço dos ex-jogadores vivos da NFL.

Segundo a NASA, "A oscilação de um fluido causada por uma força externa, chamada sloshing, ocorre em veículos em movimento contendo massas líquidas, como caminhões, etc." Essa oscilação ocorre quando um vaso está apenas parcialmente cheio. Supõe-se que o cérebro enfrenta uma absorção de energia semelhante durante a transmissão de força externa. O Slosh permite que energias externas sejam absorvidas pelo conteúdo de um recipiente ou recipiente parcialmente cheio por meio de colisões inelásticas. Tecidos de densidades diferentes podem desacelerar em taxas diferentes, criando cisalhamento e cavitação. Se as colisões entre objetos ou moléculas forem elásticas, a transferência de energia para esses objetos diminui, minimizando as energias transmitidas pelo slosh.

Pica-paus, ovelhas e todos os mamíferos (incluindo humanos) têm músculos pequenos, pouco conhecidos e incompreendidos em seus pescoços, chamados de músculos omo-hióideos. Criaturas altamente tolerantes a G da floresta utilizaram esses músculos para restringir suavemente a saída das veias jugulares internas, "assumindo" o excesso de complacência do espaço craniano e, finalmente, protegendo-se do TCE como minúsculos "airbags" em um veículo motorizado. Estudos em ratos demonstraram que podemos facilitar com facilidade e segurança as ações desse músculo por meio de uma compressão suave bem projetada sobre esses músculos.

A manobra médica de Queckenstedt, desenvolvida para detectar a compressão da medula espinhal, pressiona suavemente as veias jugulares externas para aumentar o volume e a pressão da medula espinhal. Nessa manobra, as veias são comprimidas enquanto uma punção lombar monitora a pressão intracraniana. "Normalmente, o aumento da pressão para o nível mais alto de 'platô' ocorre instantaneamente após a compressão jugular para cair novamente com a mesma rapidez após a liberação da compressão". Este princípio incrivelmente simples pode ser empregado para proteger soldados e atletas do TCE, aumentando de forma segura e reversível o volume e a pressão intracraniana. O dispositivo de colar cervical é feito de colar externo - hytrel (elastômero termoplástico), colar interno - TPSiV (elastômero termoplástico), inserto de metal (aço inoxidável) e é ajustado ao pescoço para proporcionar uma compressão jugular confortável e precisa que atenua potencialmente slosh.

Embora o crânio, o sangue e o cérebro sejam "quase incompressíveis", a árvore vascular do cérebro é bastante reativa e compressível. À medida que o volume é adicionado ao crânio, eventualmente o volume de reserva compensatória é ultrapassado e a pressão intracraniana aumenta ligeiramente. Aumentar o volume de sangue cerebral em apenas 1-3% de forma segura e reversível reduz a complacência da árvore vascular cerebral e diminui a absorção de energias de lama. A compressão jugular aumenta o volume sanguíneo cerebral quase instantaneamente. Como mencionado, esse grau de aumento mitigou significativamente o slosh e o TCE em animais de laboratório e imita os animais selvagens altamente resistentes a concussões que são capazes de aumentar reflexivamente o volume sanguíneo cerebral por meio da compressão jugular natural.

Um artigo de referência, publicado no Journal of Neurosurgery, usou um modelo de laboratório de impacto de aceleração-desaceleração padrão de TCE leve. O estudo mostrou uma redução acentuada e bem-sucedida da lesão axonal após a compressão da veia jugular interna (VJI), conforme indicado pela coloração imuno-histoquímica das Proteínas Precursoras de Amilóide (APP). Argumenta-se que a compressão IJV reduz a lesão cerebral mediada por slosh, aumentando o volume sanguíneo intracraniano e reduzindo a complacência e o potencial de movimento cerebral dentro dos limites do crânio. O potencial dessa técnica para mitigar lesões cerebrais lineares e rotacionais em humanos por "proteção interna" representa a abordagem mais inovadora para mitigar o TCE.

O projeto atual será elaborado seguindo um desenho de estudo prospectivo longitudinal. Todas as varreduras de ressonância magnética serão realizadas em um scanner de ressonância magnética 3 Tesla Philips Achieva localizado no Imaging Research Center (IRC) na Cincinnati Children's Hospital Research Foundation (CCHRF). A sedação não será usada em nenhuma das visitas de teste. Toda a série de ressonância magnética, incluindo imagens anatômicas, DTI, fMRI em estado de repouso, SWI, HARDI, ASL e BOLD será concluída em 65 minutos ou menos (consulte a Tabela 1 para especificações detalhadas). Todos os testes funcionais e neurocognitivos serão realizados no Laboratório de Desempenho Humano do Hospital Infantil de Cincinnati.