Q-krage och hjärnskada biomarkörer

Enheten har löftet att tillhandahålla en ny mekanism för att minska eller förhindra sannolikheten för TBI, och kan användas tillsammans med annan skyddsutrustning. TBI är den vanligaste dödsorsaken hos individer under 45 år. Kostnaden för TBI i USA uppskattas till allt från $50 till $150 miljarder, årligen. Januari 2008 New England Journal of Medicine rapporterar, "Huvud- och nackskador, inklusive allvarliga hjärntrauma, har rapporterats hos en fjärdedel av tjänstemedlemmarna som har evakuerats från Irak och Afghanistan" (Okie 2005; Xydakis 2005; Hoge 2008) . Den stora majoriteten av dessa skador har orsakats av exponering för improviserade explosiva anordningar (IED) sprängvågor. Huvudskador, hjärnskakning och det resulterande traumat har varit i offentlig diskussion nyligen när National Football League (NFL) behandlar en rättegång angående huvudskador av ungefär en tredjedel av nu levande före detta NFL-spelare och är också ett problem för idrottare som deltar i en brett utbud av sporter, inklusive hockey, rugby och fotboll.

Enligt NASA, "svängning av en vätska orsakad av en yttre kraft, kallad slashing, inträffar i rörliga fordon som innehåller flytande massor, såsom lastbilar, etc." Denna oscillation uppstår när ett kärl endast är delvis fyllt. På samma sätt står hjärnan inför slask fara under extern kraftförmedling. Slosh tillåter extern energi att absorberas av innehållet i ett delvis fyllt kärl eller behållare genom oelastiska kollisioner. Vävnader med olika densiteter kan bromsa in i olika hastigheter och skapa skjuvning och kavitation. Om kollisioner mellan objekt eller molekyler är elastiska, minskar överföringen av energier till dessa objekt, vilket minimerar energierna som förmedlas av slash.

Hackspettar, huvudramande får och alla däggdjur (inklusive mänskligheten) har små, föga kända och missförstådda muskler i nacken som kallas omohyoidmusklerna. Mycket G-toleranta varelser i skogen har använt dessa muskler för att försiktigt begränsa utflödet av de inre halsvenerna och därigenom "ta upp" den överflödiga eftergivligheten av kranialutrymmet och slutligen skydda sig från TBI som små "airbags" i ett motorfordon. Råttstudier av Smith et al. har visat att utredarna enkelt och säkert kan underlätta denna muskels handlingar genom en välkonstruerad mild kompression över dessa muskler.

Den medicinska Queckenstedt-manövern som utformats för att upptäcka ryggmärgskompression, placerar försiktigt tryck över de yttre halsvenerna för att öka cerebral ryggradsvolym och tryck. I denna manöver komprimeras venerna medan en timmerpunktion övervakar det intrakraniella trycket. "Normalt sker tryckökningen till den högre "platån"-nivån omedelbart vid halskompression för att falla igen lika snabbt när kompressionen släpps" (Gilland 1969). Denna otroligt enkla princip kan användas för att skydda soldater och idrottare från TBI genom att på ett säkert och reversibelt sätt öka intrakraniell volym och tryck. Halskrageanordningen är gjord av hytrel (plast), silikon, metall och tyg som är monterad på halsen och ger bekväm och exakt halskompression som potentiellt dämpar cerebralt slask (Figur 1).

Även om skallen, blodet och hjärnan är "nästan inkompressibla", är kärlträdet i storhjärnan ganska reaktivt och kompressibelt. När volymen tillförs kraniet överskrids så småningom den kompensatoriska reservvolymen och det intrakraniella trycket ökar något. Att öka cerebral blodvolym med bara 1-3 % minskar på ett säkert och reversibelt sätt följsamheten hos det cerebrala vaskulära trädet och minskar absorptionen av slash-energier. Jugularkompression ökar cerebral blodvolym nästan omedelbart. Som nämnts har denna ökningsgrad avsevärt mildrat slash och TBI hos laboratoriedjur och efterliknar de mycket hjärnskakningsresistenta vilda djuren som reflexmässigt kan öka cerebral blodvolym genom jugularkompression.

En landmärkeartikel, publicerad i Journal of Neurosurgery, använde en standard laboratoriemodell för acceleration-retardation av mild TBI. Studien visade en framgångsrik och markant minskning av axonal skada efter kompression av inre jugularven (IJV) som indikeras av immunhistokemisk färgning av amyloidprekursorproteiner (APP) (Smith 2012; Turner 2012). Det hävdas att IJV-kompression minskar slash-medierad hjärnskada genom att öka intrakraniell blodvolym och minska följsamheten och potentialen för hjärnrörelser inom skallens gränser. Potentialen för en sådan teknik att lindra både linjär och roterande hjärnskada hos människor genom "internt skydd" representerar den mest nya metoden för att lindra TBI.

Sammanfattning av tidigare arbete A. Säkerhetstestning hos idrottare har godkänts av den lokala IRB och genomfördes i Cincinnati Children's Hospital Human Performance Laboratory (Studie-ID: 2013-2240; PI: Gregory Myer). Utvärdering av övervakade vitala tecken, biomekanik, kardiorespiratorisk kapacitet, postural kontroll, dynamisk stabilisering, reaktivt index, koncentration och kognition, minne, styrka och kraft i en population av idrottare visade inga statistiskt signifikanta negativa effekter av att bära en mild halsvenskompressiv halskrage jämfört med till ett skenarmband.(Myer 2013) Kumulativt indikerar före- och eftersäkerhetsåtgärderna att neurologiska parametrar för exekutiv funktion, ögonhandkoordination, balans, minne och reaktionstider var oförändrade efter två timmars fysisk testning med krageprototypen. Acceptansen av kompressionskragen skilde sig inte i fysiologisk biomarkörsvar på tillstånd utan krage under maximal syreupptagning och maximal krafttestning.(Myer 2013) B. Magnetic Resonance Elastography etablerades vid CCHMC i samarbete med The Mayo Clinic för att stödja studier. Under halsvenskompression med kragen tolererade alla försökspersoner proceduren utan några ogynnsamma effekter. De preliminära studierna av dynamisk skjuvtöjning visade inget konsekvent mönster av vågutbredning och elasticitet, placerad på de vaskulära och kraniala vävnaderna. Analysen av dessa data fortsätter.

C. Fyrhundratio (410) försökspersoner (åldrar 12 till 68 år) studerades med MEPA (mellanörat effektanalys) med och utan kompressionskrage och inga klagomål eller ogynnsamma effekter noterades och ingen nedgång i hörseluppfattningen spelades in. De förväntade förändringarna av minskad akustisk reflektion i innerörat och mellanörat (indikerande på minskad följsamhet) noterades endast i subgruppsanalys av de med halsvenskompression. Resultaten av denna studie indikerar att prototypen för nackkompressionskrage kan ha potential att på ett säkert sätt minska energifördelningen till kranialstrukturer (dvs innerörat), men ytterligare arbete behövs med avancerad kragedesign för att fastställa denna effekt.

D. fMRI och CO2-reaktivitet utfördes på tolv vuxna före och efter applicering av halsvenskompression. Resultat som jämfördes före och efter halsvenskompressioner (med kragen) gav inga förändringar i O2-upptag eller glukosmetabolism till någon del av hjärnan.(Fisher 2013)