Nuevos cascos de alta tecnología pueden proteger a los jugadores de fútbol americano de conmociones cerebrales debilitantes

Millones de personas en los EE. UU. sufren conmoción cerebral todos los años practicando deportes. Los jugadores de juegos como el fútbol americano corren un riesgo particularmente alto de sufrir lesiones que pueden tener consecuencias devastadoras a largo plazo. Los científicos de la Universidad de Stanford que trabajan con la empresa Savior Brain ahora han diseñado una forma potencial de proteger a los jugadores: un casco que contiene amortiguadores líquidos que podrían reducir el impacto de los golpes en la cabeza en un tercio.

«La mayoría de los miembros de nuestro equipo tienen una conexión personal con las lesiones cerebrales traumáticas y nos preocupamos profundamente por garantizar la salud cerebral de los atletas a largo plazo», dijo Nicholas Cecchi, Ph.D. candidato en la Universidad de Stanford y autor principal del estudio en Fronteras en Bioingeniería y Biotecnología. «Las conmociones cerebrales y los impactos repetidos en la cabeza siguen siendo un problema importante en los deportes de contacto, y creemos que la mejora de la tecnología de los cascos puede desempeñar un papel importante en la reducción del riesgo de lesiones cerebrales».

Reducción de daños

Investigaciones anteriores realizadas por Camarillo Lab en la Universidad de Stanford habían sugerido que los amortiguadores líquidos podrían brindar una mejor protección en los cascos deportivos. Para investigar esto, el equipo construyó un modelo de elementos finitos, utilizado por ingenieros para simular el rendimiento antes de la fabricación, de un casco de fútbol americano que incorpora 21 amortiguadores líquidos. Este casco se probó con simulaciones del protocolo de evaluación del rendimiento del casco utilizado por la Liga Nacional de Fútbol Americano (NFL), y su rendimiento se comparó con el de cuatro cascos existentes.

Debido a la creciente evidencia de que el efecto acumulativo de los impactos que no causan conmociones cerebrales diagnosticadas también pueden tener consecuencias graves para la salud, el equipo agregó impactos de menor velocidad al protocolo de evaluación. Midieron la cinemática de la cabeza para cada impacto para producir una puntuación de Head Accelerate Response Metric (HARM), que se utiliza para evaluar el rendimiento del casco bajo impacto. La cinemática también se introdujo en un modelo de la cabeza y el cerebro para medir la tensión resultante en el cerebro.

Reducción del impacto en un 33 %

Los resultados mostraron que el casco con amortiguadores líquidos podría reducir drásticamente la gravedad del impacto y la tensión en el cerebro causada por los impactos en la cabeza, lo que podría reducir significativamente las lesiones. El casco con amortiguadores líquidos funcionó mejor que los modelos de casco existentes, produciendo el valor HARM más bajo en 33 de las 36 condiciones de impacto diferentes probadas, con una reducción promedio en la puntuación de un tercio.

El casco líquido también obtuvo la mejor «puntuación de rendimiento del casco», una medida utilizada en las clasificaciones anuales de seguridad de cascos de la NFL, que incluye una ponderación de qué tan bien protege un casco contra golpes en diferentes áreas de la cabeza. La ubicación de mayor ponderación es la parte ‘superior lateral’ del casco porque es más probable que los impactos causen conmociones cerebrales: el casco con amortiguadores líquidos redujo la puntuación HARM en esta área en un 39-50 % en todas las velocidades de impacto sin comprometer la protección en otras zonas del casco.

«La tecnología líquida ofreció una mejora promedio de más del 30 % para velocidades bajas y altas», dijo el Dr. Yuzhe Liu, autor correspondiente, quien completó el trabajo como becario postdoctoral en la Universidad de Stanford. «Puede reducir drásticamente la carga en el cerebro que se experimenta durante todo tipo de impactos de fútbol americano».

El equipo tiene la intención de desarrollar el modelo de manera significativa para proteger mejor a los jugadores, por ejemplo, incorporando mejoras en la máscara facial y la correa de la barbilla. También planean convertir el modelo en un casco físico que pueda probarse en condiciones de la vida real y, en el futuro, producir cascos similares para otros deportes. Sin embargo, los diferentes niveles de juego o diferentes deportes pueden necesitar una evaluación por diferentes métricas y rediseño del diseño.

«El próximo paso de nuestro equipo es traducir el modelo de computadora a un prototipo físico», dijo Cecchi. «Después de completar con éxito eso, también estaríamos interesados ​​en realizar estudios en humanos que pudieran demostrar una reducción en la incidencia de conmoción cerebral o una atenuación de la gravedad del impacto para impactos subconmocionales. Tenemos planes para expandir nuestra implementación de amortiguadores líquidos a más áreas. del casco y más aplicaciones con casco, para mejorar aún más la seguridad del cerebro para una amplia variedad de poblaciones».