Исследование заголовка молодежного футбола

Несмотря на большую популярность футбола во всем мире и в США, большинство исследований ударов головой, связанных со спортом, были сосредоточены на мужчинах, играющих в американский футбол, с использованием датчиков измерения ударов головой в футбольных шлемах с инструментами. Ограниченное исследование футболистов также было сосредоточено на мужчинах, особенно на тех, кто играет на элитном уровне, таком как университетский или профессиональный. К сожалению, мало данных о юных спортсменах-футболистах в отношении того, как эти молодые игроки на самом деле бьют головой по мячу и какие силы они испытывают. Измерение ударов головой имеет важное значение для дальнейшего понимания потенциальных рисков, связанных с ударом головой в юношеском футболе, а также для дальнейшего информирования об изменениях в правилах или политике, которые ограничивают воздействие ударов головой в этих младших возрастных группах.

Конкретная цель: установить и проверить возрастную кинематику головы, модели силы-деформации и карты вероятности травм головного мозга на основе данных об износе датчика во время футбольных заданий.

В этом исследовании будут проверены модели деформации силы, зависящие от возраста и пола, с использованием изучения футбольных мячей в контролируемых условиях. Юные футболисты 6-12 классов будут привлечены для участия в тренировке головой с повязками с датчиками движения. Все дети пройдут МРТ-сканирование и базовую оценку нейрокогнитивных функций, психологического здоровья, академических способностей и успеваемости. Модели конечных элементов для конкретных участников будут созданы на основе МРТ-сканов, а основные деформации тканей будут определяться на основе профилей движения головы во время футбольных ударов головой и сравниваться между возрастными и половыми группами.

Высокоточная кинематика головы будет получена во время футбольных ударов головой в контролируемых условиях с использованием специального оголовья со встроенными многоосевыми датчиками движения. МРТ-сканы будут получены у всех участников, а также будут созданы индивидуальные и усредненные по популяции (для уменьшения вычислительной нагрузки) трактографы всего мозга. Новые модели конечных элементов для конкретных участников будут созданы с использованием методов преобразования сетки с адаптивной геометрией, чтобы соответствовать морфологии головы каждого субъекта с использованием базовой модели головы FE (для сокращения времени разработки модели). Истории линейного и углового ускорения, полученные в ходе выполнения футбольных заданий до и после тренировки, будут применяться непосредственно к FE-моделям для имитации движения головы каждого участника. Основные деформации будут определены для каждой задачи, связанной с заголовком, и карты вероятности травм головного мозга будут созданы на основе полученной деформации тканей. Риск повреждения головного мозга будет оцениваться путем включения критерия клеточного повреждения, встроенного в моделирование методом конечных элементов, при этом меньшие напряжения коррелируют с более низким риском повреждения. Будут сравниваться соотношения силы и напряжения футбольного мяча между возрастными группами, а также до и после тренировки. Этот анализ даст представление о влиянии возраста и тренировок на улучшение техники игры головой и снижение риска травм.