Защита от потенциальной травмы головного мозга во время соревновательного футбола

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, включая тяжелые травмы головного мозга, были зарегистрированы у четверти военнослужащих, эвакуированных из Ирака и Афганистана». 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.

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. Предполагается, что мозг сталкивается с аналогичным выплескиванием энергии при поглощении 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 людей) 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 показали, что мы можем легко и безопасно стимулировать 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 с помощью люмбальной пункции. «В норме повышение давления до более высокого уровня «плато» происходит мгновенно при сжатии яремной вены и снова падает так же быстро после прекращения сжатия». Этот невероятно простой принцип можно использовать для защиты солдат и спортсменов от ЧМТ путем безопасного и обратимого увеличения внутричерепного объема и давления. Устройство шейного воротника состоит из наружного воротника - хайтрел (термопластичный эластомер), внутреннего воротника - TPSiV (термопластичный эластомер), металлической вставки (нержавеющая сталь) и крепится к шее для обеспечения удобного и точного сжатия яремной вены, что потенциально смягчает церебральные нарушения. выплескивание

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 мозговой крови за счет естественного 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). 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.

Текущий проект будет разработан в соответствии с планом перспективного лонгитюдного исследования. Все МРТ-сканирование будет выполняться на МРТ-сканере Philips Achieva мощностью 3 Тесла, расположенном в Центре исследований изображений (IRC) Исследовательского фонда детской больницы Цинциннати (CCHRF). Седация не будет использоваться ни для одного из тестовых посещений. Вся серия МРТ, включая анатомическую визуализацию, DTI, фМРТ в состоянии покоя, SWI, HARDI, ASL и BOLD, будет завершена за 65 минут или меньше (подробные характеристики см. в Таблице 1). Все функциональные и нейрокогнитивные тесты будут проводиться в лаборатории человеческого потенциала Детской больницы Цинциннати.