研究人員正在更多地了解導(dǎo)致創(chuàng)傷性腦損傷的原因，盡管他們必須具有創(chuàng)造性來解決大腦接觸受限的問題。
圣路易斯華盛頓大學(xué)麥凱維工程學(xué)院機(jī)械工程與材料科學(xué)教授露絲·岡本(RuthOkamoto)表示：“你不能通過跑來跑去打人的頭部來研究創(chuàng)傷性腦損傷。”相反，岡本和她的同事使用磁共振彈性成像(MRE)，這是一種非侵入性成像技術(shù)，可以繪制軟組織的彈性特性和剛度，以闡明大腦對(duì)顱骨運(yùn)動(dòng)反應(yīng)的關(guān)鍵機(jī)械特征。
在7月11日在線發(fā)表在《生物機(jī)械工程雜志》上的新研究中，岡本和李·亨特杰出教授、機(jī)械工程與材料科學(xué)系系主任菲利普·V·貝利(PhilipV.Bayly)及其合作者提供了有關(guān)頭部時(shí)會(huì)發(fā)生什么情況的新數(shù)據(jù)。在兩個(gè)方向上以不同的頻率抖動(dòng)。
岡本說：“在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，我們正在進(jìn)行一項(xiàng)安全測(cè)試——像一碗明膠一樣輕輕地來回振動(dòng)你的頭部——以收集有關(guān)大腦僵硬程度及其運(yùn)動(dòng)方式的信息，以便我們可以制作更好的計(jì)算機(jī)模型。”。“當(dāng)我們?cè)贛RI機(jī)器中搖動(dòng)你的頭部時(shí)，我們實(shí)際上可以看到大腦的運(yùn)動(dòng)，它看起來像波浪，就像你在水中扔一塊卵石，波浪向外移動(dòng)。這是同一類事情，除了在在我們的例子中，波是從頭骨向內(nèi)發(fā)出的。”
在實(shí)驗(yàn)過程中，志愿者的頭骨要么從后腦勺振動(dòng)，如“是”點(diǎn)頭動(dòng)作，要么從頭部右側(cè)振動(dòng)，如“否”頸部旋轉(zhuǎn)。研究小組對(duì)不同振動(dòng)頻率產(chǎn)生的波進(jìn)行成像，并確定動(dòng)能(KE)，即有多少能量轉(zhuǎn)移到頭部，以及應(yīng)變能(SE)，即大腦變形的能量。
橫向運(yùn)動(dòng)或搖頭“不”(C)的應(yīng)變能與動(dòng)能之比(SE/KE)高于枕骨運(yùn)動(dòng)或點(diǎn)頭“是”(B)。SE/KE在低頻振動(dòng)時(shí)也較高。圖片來源：貝利實(shí)驗(yàn)室
岡本和她的合著者發(fā)現(xiàn)，SE/KE比率是大腦對(duì)頭骨運(yùn)動(dòng)的脆弱程度的一個(gè)揭示性指標(biāo)。該比率表明，與枕骨興奮(“是”點(diǎn)頭)相比，對(duì)橫向顱骨運(yùn)動(dòng)(“否”旋轉(zhuǎn))的大腦變形反應(yīng)存在顯著差異。當(dāng)搖頭表示“不”時(shí)，SE/KE比率大約是點(diǎn)頭“是”時(shí)的四倍，這表明側(cè)面或側(cè)面的撞擊比枕骨或額頭撞擊更容易造成腦損傷。嚴(yán)重程度。
岡本說：“效果比我們預(yù)期的要大得多，無論年齡和性別等其他因素如何，‘是’和‘不是’之間的差異都非常明顯。”“在其他人的預(yù)測(cè)背景下，這是有道理的——這與其他研究人員在計(jì)算機(jī)模擬中觀察到的情況并不相反——但它確實(shí)表明我們?nèi)匀恍枰獙?duì)不同群體和不同條件進(jìn)行更多研究。”
根據(jù)他們的觀察，研究小組得出結(jié)論，大腦的脆弱性在很大程度上取決于頭部運(yùn)動(dòng)的方向，而不僅僅是影響的大小或強(qiáng)度。他們還發(fā)現(xiàn)，大腦對(duì)低頻運(yùn)動(dòng)很敏感，因此通過降低力量但持續(xù)更長時(shí)間來“軟化”打擊可能并不能有效防止大腦變形和損傷。
“接下來，我們想找出哪些其他因素對(duì)于確定大腦的脆弱程度也很重要，”貝利說。“脆弱性是否會(huì)隨著年齡而變化，例如兒童或老年人?機(jī)械脆弱性是否取決于性別?大腦的大小或形狀重要嗎?”
“這些結(jié)果可能會(huì)影響我們?nèi)绾晤A(yù)防創(chuàng)傷性腦損傷，”貝利補(bǔ)充道。“我們是否應(yīng)該更多地關(guān)注針對(duì)某些類型或方向的沖擊的保護(hù)?我們是否應(yīng)該重新考慮如何設(shè)計(jì)或測(cè)試頭盔，例如減少傳輸?shù)酱竽X的能量，而不是專注于減少最大加速度?這些都是需要解決的開放性問題進(jìn)一步研究。”
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