帝国理工学院的专家们即将发现一些人在运动相关的头部损伤后失去意识的原因。

伦敦帝国理工学院的这项研究分析了美国橄榄球运动员头部撞击的视频，并模拟了受伤后大脑的应变和应变率。

脑应变测量的是受伤后大脑变形的程度，而应变率是撞击发生的速度。

这些模型被用来比较失去意识的运动员和那些保持清醒的运动员的受伤情况，以找出大脑的哪个部分负责失去意识的事件。

他们发现，失去意识的运动员在高速运动时头部受到撞击而受伤。在这些冲击中，大脑的脑干区域也经历了更高的力量或“脑紧张”，这表明该区域在头部受伤后失去意识中起着作用。

帝国理工大学脑科学系的卡尔·齐默尔曼博士是这项研究的主要作者，他说:“我们使用脑损伤计算模型的结果与观察真实受损大脑时所看到的结果相吻合。”这些结果为大脑结构负责意识提供了进一步的证据，并强调了计算模型在观察大脑损伤后的结果时的使用。”

“这些结果为大脑结构负责意识提供了进一步的证据。”

卡尔·齐默尔曼博士，伦敦帝国理工学院

资深作者、英国DRI护理研究与技术中心中心主任、帝国损伤研究中心副主任大卫·夏普教授说:

“研究结果有助于我们理解为什么一些球员在头部受到撞击后失去意识的神经学原因。研究表明，一个关键因素是大脑中负责维持唤醒的区域承受了多大的压力。展望未来，我们也许能够预测哪种类型的头部撞击可能会产生神经问题，并利用这些信息来降低这种风险。”

模拟脑损伤

这项研究回顾了超过5年的1000多场国家橄榄球联盟美式橄榄球比赛的录像，找到了41个神经系统事件，如意识丧失或严重头部损伤。

这些视频指导渥太华大学神经创伤撞击科学实验室对撞击进行物理重建，在那里，一个戴着美式橄榄球头盔和垫肩的男性头部模型被用来产生头对头的碰撞。这个模型被用来捕捉头部在撞击过程中的运动。

机械臂的图片，假头装在末端，美式橄榄球头盔覆盖头部。

渥太华大学头部撞击的物理重建实例。

 
这些物理头部撞击的数据被输入到伦敦帝国理工学院的人类头部三维有限元模型中，以测量大脑受到了多大的压力，以及哪些区域与意识丧失有关。

戴森设计工程学院HEAD实验室的合著者Mazdak Ghajari博士说:“这项工作是工程学院和医学院之间强有力的跨学科合作的一个明显例子。

“我们的工程计算模型提供了头部碰撞几毫秒内大脑变形的新预测，但将这些预测与神经症状联系起来，只能由我们的顶级神经科学家通过数小时的热烈讨论和采用共同语言来完成。”

对身体接触运动的影响

这项研究还表明，就所涉及的力量而言，导致意识丧失的头部撞击更为严重，因此，橄榄球等接触性运动应该考虑是否有其他治疗方法来治疗这些损伤的运动员。

大脑成像的图片

 
用于检查受伤后大脑的3D建模系统的图像。

英国国家橄榄球联盟(RFU)医疗服务主任、论文合著者西蒙·坎普博士表示，这项研究已经对这项运动的指导方针产生了影响:

“这些计算研究结果是影响世界橄榄球联合会(国际联合会)在2022年更新《毕业后重返赛场指南》的一个因素，特别是决定要求所有失去意识的球员(标准1例)至少在12天内重返赛场，并且不允许他们至少在7天内重返赛场。”

意识丧失的生物力学特征:精英运动员脑损伤的计算建模。

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注：本文由院校官方新闻直译，仅供参考，不代表指南者留学态度观点。