Q-ошейник и биомаркеры травмы головного мозга

Устройство обещает предоставить новый механизм для снижения или предотвращения вероятности ЧМТ и может использоваться в сочетании с другим защитным оборудованием. ЧМТ является основной причиной смерти лиц моложе 45 лет. Стоимость ЧМТ в США оценивается от 50 до 150 миллиардов долларов в год. Медицинский журнал Новой Англии за январь 2008 г. сообщает: «Травмы головы и шеи, в том числе тяжелые травмы головного мозга, были зарегистрированы у четверти военнослужащих, эвакуированных из Ирака и Афганистана» (Okie 2005; Xydakis 2005; Hoge 2008). . Подавляющее большинство этих травм произошло в результате воздействия взрывной волны самодельных взрывных устройств (СВУ). Травмы головы, сотрясения мозга и полученные в результате травмы недавно стали предметом общественного обсуждения, поскольку Национальная футбольная лига (НФЛ) рассматривает судебный процесс по поводу травм головы примерно одной трети ныне живущих бывших игроков НФЛ, а также вызывает озабоченность у спортсменов, которые участвуют в широкий выбор видов спорта, включая хоккей, регби и футбол.

По данным НАСА, «колебания жидкости, вызванные внешней силой, называемые выплескиванием, происходят в движущихся транспортных средствах, содержащих жидкие массы, таких как грузовики и т. д.». Это колебание возникает, когда сосуд заполнен лишь частично. Точно так же мозг сталкивается с опасностью выплескивания во время приложения внешней силы. Всплеск позволяет внешней энергии поглощаться содержимым частично заполненного сосуда или контейнера посредством неупругих столкновений. Ткани разной плотности могут замедляться с разной скоростью, создавая сдвиг и кавитацию. Если столкновения между объектами или молекулами упругие, передача энергии этим объектам уменьшается, сводя к минимуму энергию, передаваемую выплескиванием.

У дятлов, головорезов и всех млекопитающих (включая человечество) есть маленькие, малоизвестные и не совсем понятные мышцы шеи, называемые лопаточно-подъязычными мышцами. Лесные существа с высокой толерантностью к перегрузкам использовали эти мышцы, чтобы мягко ограничивать отток внутренних яремных вен, тем самым «принимая» избыточную растяжимость черепного пространства и в конечном итоге защищая себя от ЧМТ, как крошечные «подушки безопасности» в автомобиле. Исследования на крысах Smith et al. продемонстрировали, что исследователи могут легко и безопасно облегчить работу этой мышцы с помощью хорошо продуманного мягкого сжатия этих мышц.

Медицинский маневр Кеккенштедта, разработанный для обнаружения компрессии спинного мозга, мягко оказывает давление на внешние яремные вены, чтобы увеличить объем и давление в спинном мозге. При этом маневре вены сдавливаются, а внутричерепное давление контролируется пункцией поясницы. «В норме повышение давления до более высокого уровня «плато» происходит сразу же после компрессии яремной вены и снова так же быстро падает после прекращения компрессии» (Gilland 1969). Этот невероятно простой принцип можно использовать для защиты солдат и спортсменов от ЧМТ путем безопасного и обратимого увеличения внутричерепного объема и давления. Шейный воротник изготовлен из хайтрела (пластика), силикона, металла и ткани и крепится к шее, обеспечивая удобную и точную компрессию яремной вены, что потенциально снижает церебральный выплеск (рис. 1).

Хотя череп, кровь и мозг «почти несжимаемы», сосудистое древо головного мозга вполне реактивно и сжимаемо. По мере увеличения объема черепа в конечном итоге компенсаторный резервный объем превышается, и внутричерепное давление немного увеличивается. Увеличение объема церебральной крови всего на 1-3% безопасно и обратимо снижает податливость церебрального сосудистого русла и уменьшает поглощение энергии выплескивания. Компрессия яремной вены почти мгновенно увеличивает объем мозговой крови. Как уже упоминалось, эта степень увеличения значительно уменьшила выплескивание и ЧМТ у лабораторных животных и имитирует диких животных с высокой устойчивостью к сотрясению мозга, которые способны рефлекторно увеличивать объем церебральной крови за счет сжатия яремной вены.

В знаменательной статье, опубликованной в Journal of Neurosurgery, использовалась стандартная лабораторная модель воздействия ускорения-замедления при легкой ЧМТ. Исследование показало успешное и заметное уменьшение повреждения аксонов после компрессии внутренней яремной вены (ВЯВ), о чем свидетельствует иммуногистохимическое окрашивание белков-предшественников амилоида (АРР) (Smith 2012; Turner 2012). Утверждается, что компрессия ВЯВ уменьшает повреждение головного мозга, опосредованное выплескиванием, за счет увеличения внутричерепного объема крови и снижения податливости и возможности движения мозга в пределах черепа. Потенциал такого метода для смягчения как линейного, так и вращательного повреждения головного мозга у людей за счет «внутренней защиты» представляет собой самый новый подход к смягчению последствий ЧМТ.

Резюме предыдущей работы A. Тестирование на безопасность у спортсменов было одобрено местным IRB и завершено в лаборатории человеческого потенциала Детской больницы Цинциннати (ID исследования: 2013-2240; PI: Gregory Myer). Оценка контролируемых показателей жизненно важных функций, биомеханики, кардиореспираторной способности, постурального контроля, динамической стабилизации, реактивного индекса, концентрации и когнитивных функций, памяти, силы и мощности в популяции спортсменов не выявила статистически значимого неблагоприятного эффекта от ношения мягкого компрессионного шейного воротника яремной вены по сравнению с к бутафорской повязке. (Майер 2013) В совокупности меры безопасности до и после показывают, что неврологические параметры исполнительной функции, зрительно-моторной координации, равновесия, памяти и времени реакции не изменились после двухчасового физического тестирования с ношением прототипа ошейника. Принятие компрессионного воротника не отличалось физиологическими биомаркерами в ответ на состояние без воротника во время тестирования на максимальное поглощение кислорода и максимальную силу усилия (Майер). 2013) B. Магнитно-резонансная эластография была создана в CCHMC в сотрудничестве с клиникой Мэйо для поддержки исследований. При компрессии яремной вены воротником все испытуемые переносили процедуру без каких-либо неблагоприятных последствий. Предварительные исследования динамической деформации сдвига не выявили последовательной картины распространения и упругости волн, воздействующих на сосуды и ткани черепа. Анализ этих данных продолжается.

C. Четыреста десять (410) субъектов (в возрасте от 12 до 68 лет) были обследованы с помощью MEPA (анализ мощности среднего уха) с компрессионным воротником и без него, и не было отмечено никаких жалоб или неблагоприятных эффектов, а также ухудшения слухового восприятия. было записано. Ожидаемые изменения снижения акустической отражательной способности внутреннего уха и среднего уха (свидетельствующие о снижении податливости) были отмечены только при анализе подгрупп пациентов с компрессией яремной вены. Результаты этого исследования показывают, что прототип шейного компрессионного воротника может иметь потенциал для безопасного снижения передачи энергии в структуры черепа (например, во внутреннее ухо), однако для установления этого эффекта необходима дальнейшая работа с усовершенствованными конструкциями воротника.

D. ФМРТ и реактивность CO2 были выполнены у двенадцати взрослых до и после компрессии яремной вены. Результаты сравнения до и после компрессии яремной вены (с помощью воротника) не выявили изменений в поглощении O2 или метаболизме глюкозы в какой-либо части мозга (Фишер). 2013)