Novos capacetes de alta tecnologia podem proteger jogadores de futebol americano de concussões debilitantes

Milhões de pessoas nos Estados Unidos sofrem concussões todos os anos praticando esportes. Jogadores de jogos como futebol americano correm um risco particularmente alto de lesões que podem ter consequências devastadoras a longo prazo. Cientistas da Universidade de Stanford que trabalham com a empresa Savior Brain projetaram uma maneira potencial de proteger os jogadores: um capacete contendo amortecedores líquidos que podem reduzir o impacto de golpes na cabeça em um terço.

“A maioria dos membros de nossa equipe tem uma conexão pessoal com lesões cerebrais traumáticas e nos preocupamos profundamente em garantir a saúde do cérebro do atleta a longo prazo”, disse Nicholas Cecchi, Ph.D. candidato na Universidade de Stanford e principal autor do estudo em Fronteiras em Bioengenharia e Biotecnologia. “Concussão e impactos repetidos na cabeça ainda são um grande problema nos esportes de contato, e acreditamos que a tecnologia aprimorada do capacete pode desempenhar um papel importante na redução do risco de lesão cerebral”.

redução de DANOS

Pesquisas anteriores do Laboratório Camarillo da Universidade de Stanford sugeriram que os amortecedores líquidos poderiam fornecer proteção aprimorada em capacetes esportivos. Para investigar isso, a equipe construiu um modelo de elemento finito, usado por engenheiros para simular o desempenho antes da fabricação, de um capacete de futebol americano incorporando 21 amortecedores líquidos. Este capacete foi testado contra simulações do protocolo de avaliação de desempenho de capacete usado pela National Football League (NFL), seu desempenho comparado ao de quatro capacetes existentes.

Devido à crescente evidência de que o efeito cumulativo de impactos que não causam concussões diagnosticadas também pode ter sérias consequências para a saúde, a equipe adicionou impactos de menor velocidade ao protocolo de avaliação. Eles mediram a cinemática da cabeça para cada impacto para produzir uma pontuação Head Accelerate Response Metric (HARM), que é usada para avaliar o desempenho do capacete sob impacto. A cinemática também foi inserida em um modelo da cabeça e do cérebro para avaliar a tensão resultante no cérebro.

Reduzindo o impacto em 33%

Os resultados mostraram que o capacete com amortecedores líquidos pode reduzir drasticamente a gravidade do impacto e a tensão no cérebro causada por impactos na cabeça, reduzindo significativamente os ferimentos. O capacete com amortecedores líquidos teve um desempenho melhor do que os modelos de capacete existentes, produzindo o menor valor de HARM em 33 das 36 diferentes condições de impacto testadas, com uma redução média na pontuação de um terço.

O capacete líquido também teve a melhor “pontuação de desempenho do capacete”, uma medida usada no ranking anual de segurança de capacete da NFL, que inclui uma ponderação de quão bem um capacete protege contra golpes em diferentes áreas da cabeça. O local de maior peso é a parte ‘lateral superior’ do capacete porque os impactos aqui são mais prováveis ​​de causar concussões: o capacete com amortecedores líquidos reduziu a pontuação HARM nesta área em 39-50% em todas as velocidades de impacto sem comprometer a proteção em outras áreas do capacete.

“A tecnologia líquida ofereceu uma melhoria média de mais de 30% para velocidades baixas e altas”, disse o Dr. Yuzhe Liu, autor correspondente, que concluiu o trabalho como bolsista de pós-doutorado na Universidade de Stanford. “Ele pode reduzir drasticamente a carga no cérebro que é experimentada durante todos os tipos de impactos do futebol americano”.

A equipe pretende desenvolver o modelo significativamente para proteger melhor os jogadores – por exemplo, incorporando melhorias na máscara e na tira do queixo. Eles também planejam desenvolver o modelo em um capacete físico que possa ser testado em condições reais e, no futuro, produzir capacetes semelhantes para outros esportes. No entanto, diferentes níveis de jogo ou diferentes esportes podem precisar de avaliação por diferentes métricas e redesenvolvimento de design.

“O próximo passo para nossa equipe é traduzir o modelo de computador em um protótipo físico”, disse Cecchi. “Depois de concluir isso com sucesso, também estaríamos interessados ​​em conduzir estudos humanos que pudessem demonstrar uma redução na incidência de concussão ou uma atenuação da gravidade do impacto para impactos subconcussivos. Temos planos de expandir nossa implementação de amortecedores líquidos para mais áreas do capacete e mais aplicações de capacete, para melhorar ainda mais a segurança do cérebro para uma ampla variedade de populações.”