Araştırma makalesi

Modern Futbol Kasklarında Darbe Azaltma: Pozisyona Özgü Tasarımların Gelişmeleri ve Sınırlamaları

713 görüntüleme

⸱

DOI:

10.3791/68278

⸱

13 Ocak 2026

 ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Biomedical Engineering, College of Engineering and Applied Science, University of Cincinnati, 2School of Mechanical Engineering, College of Engineering, Purdue University, 3Department of Materials and Mechanical Engineering, College of Engineering and Applied Science, University of Cincinnati

Bu makalede

Özet

Modern futbol kaskları kaskın arka kısmında düşük performans gösterir. Burada açıklanan ölçüm süreci, spor kaskının çeşitli büyüklüklerde çarpışmalar nedeniyle oluşan translasyonel ve dönme ivmelerini azaltma yeteneğini açıklar. Enerji dağılma mekanizmalarını sağlam bir şekilde karakterize eder ve kask tasarım sürecini geliştirmek için kullanılabilir.

Özet

Tekrarlayan kafa darbelerinin beyin fonksiyonu, yapısı ve kimyasında değişikliklere yol açtığı belirlenmiştir. Kask, Amerikan futbolu katılımcıları için birincil koruyucu ekipmandır. İlk kasklar deriden yapıldı. Çene kayışlı plastik kasklar 1950'lerde geliştirildi, ancak test standartları ancak 1973'te geliştirildi. Bu standartlar daha iyi dolgu malzemeleri sağlasa da, önceki çalışmalar modern kaskların özellikle kaskın arka tarafında, dönüş ivmelerine göre çeviri ivmelerini daha iyi azalttığını göstermiştir. Bu çalışmanın amacı, farklı enerji dağılma mekanizmalarına sahip futbol kasklarının etki azaltma yöntemini detaylandırmaktı; pozisyona özgü kasklar da dahil. Deneyler, miğferin çeşitli noktalarında nicel darbe yüklerinden kaynaklanan translasyonel ve dönüşsel ivmeleri aynı anda değerlendirebilen bir boyutsal analiz çerçevesine entegre edilmişti. Burada test edilen kasklardan birinin genel etki azaltmasında iyileşmelere rağmen, genel olarak tasarım hedeflerine ulaşamadılar.

Giriş

Amerika Birleşik Devletleri'nde her yıl 1,6-3,8 milyon sporla ilgili travmatik beyin yaralanması (TBI)olduğu (TBI) tespit edilmiştir; bunlar esas olarak futbol, buz hokeyi, futbol, lakros, ragbi ve güreş gibi temas sporlarından kaynaklanmaktadır. Futbol sürekli olarak en yüksek teşhis edilen sarsıntı oranını gösterse de, bu oranların sarsıntı belirtilerinin yeterince bildirilmemesinedeniyle dramatik şekilde hafife alındığı belirtilmelidir 5,6,7,8,9. Teşhis edilen bir sarsıntı olsun ya da olmasın, tekrarlayan baş hızlandırma olaylarının (rHAE) beyin yapısı10, fonksiyon ve kimyada belirgin değişikliklere yol açabileceğikanıtlanmıştır 11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21 . Bu rHAE'ler, oyuncular, oyuncu ile yer arasındaki doğrudan çarpışmaların veya bacaklara veya gövdeye yapılan darbelerden kaynaklanan kırpış olaylarının sonucu olabilir. Sonraki araştırmalar, rHAE'lerin bilişsel bozukluk, depresyon ve anksiyete üzerindeki etkilerinigöstermiştir 22. Hatta yıllarca rHAE'lere maruz kalmanın hem futbolda hem de futbolda Alzheimer Hastalığı (AD) ve kronik travmatik ensefalopati (CTE) gibi uzun vadeli nörodejeneratif bozukluklar riskini artırabileceğiöne sürülmüştür 24,25,26. Amerikan futbolu gibi temas sporlarında katılımcıları rHAE'lerin zararlı etkilerinden korumak için, baştan başlayarak baştan koruma ekipmanı olan kask ile başlayarak kafa darbelerinin fiziğini anlamak kritik öneme sahiptir.

İlk futbol kaskları deriden yapıldı ve 193927'de kolej futbolunda zorunlu bir ekipman haline geldi. 1950'lerde çene kayışları ve yüz maskeleri kullanılmaya başlandı, ancak 1973'e kadar Ulusal Spor Ekipmanları Standartları Komitesi (NOCSAE) tarafından bir test standardı geliştirildi. Bu drop tower tabanlı standart, yeni yastıklama malzemeleri ve yenilikçi darbe azaltma sistemleri dahil olmak üzere birçok iyileştirmedensorumluydu 28. Bu metodoloji önemli bir temel sağlasa da, Breedlove ve arkadaşları ilk olarak maske dahil edilmemenin kaskın arkasındaki zirve ivmelenmelerin yeterince tahmin edilmemesine yol açtığınıbelirten ilk kişilerdi. Test sürecindeki bu eksikliği azaltmak amacıyla, araştırmacular ilk olarak otomotiv çarpışma testlerinde kullanılmak üzere geliştirilen Hybrid III başlık formunu kullanarak temas sporlarıiçin koruyucu ekipmanları değerlendirmeye başladılar (30,31,32,33). Son çalışmalar, modern kaskların kaskın önüne gelen belirli bir darbeden kaynaklanan translasyonel ivmelenmenin %83'üne, kaskın yan kısmına %80'ine ve kaskın arkasına %75'ine kadar(34,35) hafiflettiğini göstermiştir. Dönme ivmesinin azaltılması, doku hasarı (36,37,38,39,40,41,42,43) ile birincil korelat olduğu düşünülmesine rağmen, oldukça değişkendir. Modern kasklar, kaskın önüne verilen bir darbeden kaynaklanan dönme ivmesinin %70'ine, yan tarafına ise %82'sine kadar hafifletmeye çalışırken, kaskın arkasına sadece %48'iniazaltır (34,35).

Önceki sonuçlara dayanarak, Riddell SpeedFlex (Riddell; Rosemont, IL) ve Vicis Zero 1 (Seattle, WA), hem translasyonel hem de dönme ivmeleri açısından en iyi performans gösterenkask modelleri 35 oldu. 2022 yılında, Riddell SpeedFlex'in yeni bir versiyonu ve üç yeni Vicis modeli geliştirildi: Vicis Zero 2; Özellikle linemenler için tasarlanmış Vicis Zero 2 Trench; ve özellikle oyun kurucular için tasarlanmış Vicis Zero 2 QB. Mevcut çalışma, daha önce en iyi35 kaskları değerlendirmek ve sonraki tasarım değişikliklerinin, özellikle belirli pozisyonlar için optimize edilmesi amaçlananlar, performansı önemli ölçüde artırıp artırmadığını belirlemeyi amaçladı. Bu çalışmanın genel amacı, en yeni kaskların hem translasyonel hem de rotasyonel darbelerde önceki nesilden daha iyi performans göstereceği hipotezini test etmekti.

Protokol

Kullanılan malzemeler ve ekipmanlar Malzeme Tablosu'nda listelenmiştir.

1. Veri toplama genel bakışı

Burada, iki üreticiden dört farklı kask modeli kullanıldı. Bunlar arasında H1 ile belirtilen 2022 SpeedFlex (Riddell, Rosemont, IL) baskısı; Zero 2 (Vicis, Seattle, WA), H2 ile işaretleniyor; Zero 2 Trench (Vicis, Seattle, WA), H2T ile işaretlenen, hücum ve savunma hattı oyuncuları için tasarlanmıştır; ve H2Q ile belirtilen Zero 2 Quarterback (Vicis, Seattle, WA), oyun kurucular için tasarlandı, ancak H2 ile H2Q arasındaki farkların belirgin olmadığı belirtilmelidir. Her kask modeli için üç ayrı kask test edildi ve toplamda 12 kask kullanıldı.

Mevcut çalışma, Cummiskey ve ark.34,44 ve McIver ve ark.35 tarafından geliştirilen temel prosedürü takip etti. Bu önceki çalışmalarla uyumlu olarak, çelik taban plakasına sabitlenmiş yüzde50'lik Hybrid Hybrid baş ve boyun montaj test donanımı, çıplak baş formuna ve her test edilen modelin üç kaskına doğrudan çarpışmanın sonucu oluşan kuvvet ve ivmeleri niceltmek için kullanıldı. Burada tanımlanan darbe azaltma, kaskın varlığı nedeniyle ivmelenmedeki azalmanın bir ölçüsüdür.

2. Veri toplama sürecinin detaylı süreci

DAQ ve LabView kodunu çalıştıran bilgisayarın düzgün şekilde güç kaynağına bağlandığından emin olunduktan sonra, tüm sensörler DAQ'ya takıldı.

3. Yazılım başlatma

Özel LabView programı olan "Hammer_Time_2017.vi" veri toplama başlangıcına çift tıklandı. Temel veriler daha sonra son veri dosyasının yolu, dosya başına tıklama sayısı (genellikle beş), konum başına dosya sayısı (genellikle dört) ve başlık profili gibi uygun alanlara girildi. Veri girildikten sonra, Çalıştır tuşuna basarak LabView kodu başlatılırdı.

Tüm sistemin ön değerlendirmesi olarak, modal impuls çekiç ön tarafa, üst ve yana vurarak çekiç ve dokuz ivmeölçerin tamamının veri topladığını doğrulamak için kullanıldı.

4. Etki teslimatı

Her çarpmanın teslimi sırasında, Padgaonkar ve ark.45 tarafından tanımlandığı şekilde, 3-2-2-2 düzeninde dokuz ivmeölçer dizisi kullanılarak kütle merkezindeki (CoM) ivmelenmeler ölçüldü. Her normal ve eğik çarpışma için 200 ms bir zaman serisi toplandı ve 70 ms ön tetik ile 130 ms ivme ve darbe kuvveti ölçümü sağlandı; tüm sinyaller 5120 Hz'de toplandı.

5. Çarpma türleri

Tüm test vakaları için (çıplak baş formu ve her kask modeli) on dört darbe türü (Şekil 1) değerlendirildi; bu durum, yedi çarpma noktasının her birinde (Ön, Ön Patron, Yan, Arka Patron, Arka, Üst ve SpeedFlex Kesimi) iki insinasyon açısını temsil ediyordu. Normal çarpışmalar yüzeye dik olarak verildi ve eğik çarpışmalar normal yöne yaklaşık 45o açıda verildi. Bu darbe türleri bundan sonra şu şekilde belirtilir: (1) Ön-Normal, (2) Ön-Eğik, (3) Ön Boss-Normal, (4) Ön Patron-Eğik, (5) Yan-Normal, (6) Yan-Eğik, (7) Arka Patron-Normal, (8) Arka Boss-Eğik, (9) Arka-Normal, (10) Arka Eğik, (11) Üst-Normal, (12) Üst-Eğik ve SpeedFlex Kesim Çıkışı yerinde, her ikisi de (13) Kesik Normal ve (14) Kesik Eğik (Şekil 1). Pozisyona özgü etki azaltma özelliklerinin tartışmasını basitleştirmek için iki toplu bölge de tanımlandı: kaskın Ön Yönü 1, 2, 3, 4, 13 ve 14 darbe türlerini kapsıyordu; ve kaskın arka kısmı darbe tipleri 7, 8, 9 ve 10'dan oluşuyordu.

Darbeler ilk olarak mod olarak ayarlanmış bir impuls çekiç kullanılarak çıplak kafa formuna uygulandı (PCB Piezotronics, Inc.; Depew, NY) Cummiskey ve ark.34,44 tarafından tanımlandığı gibi, çarpışma sırasında uygulanan kuvveti kaydetmek için.

Her darbe için, modal impuls çekicin etkisi 200 ms toplama penceresini tetikliyordu. Veriler görsel olarak incelendikten ve kayıt hatası olmadığından emin olunduktan sonra, Kaydet butonuna basılır ve veri bir dosyaya yazılırdı. Deneylerin şiddeti nedeniyle, çoğu kayıt hatası gevşek kablolardan, kırık bir çekiç kablosundan veya kırık ivmeölçer tellerinden kaynaklanır. Her dosya başına beş isabet ve her konum başına dört dosya için, her konumda toplamda yirmi çarpışma kaydedildi; seviyeler 1 (2-4 Ns), 2 (5-7 Ns), 3 (8-10 Ns), 4 (11-13 Ns), 5 (> 14 Ns), üç tekrar kaydedildi.

Çıplak kafa formu referans seti edinildikten sonra, üretici spesifikasyonlarına göre her kasktan üç örnek seri olarak baş formuna takıldı. Tüm 14 darbe tipi üç kaskın her birine teslim edildi (Şekil 2). Bu prosedürler, her kask modeli için toplam 840 veri noktasının toplanmasını sağladı. Her konumdaki son ve en büyük çekiç darbesinin toplanması için, darbeyi 959 Hz kare hızında belgelemek için yüksek hızlı bir kamera kullanıldığını unutmayın (Şekil 3).

6. Sonradan işleme

Bu çalışma, Hybrid III baş formuna iletilen çarpışmalardan kaynaklanan iki önemli çıktı parametresine odaklanır: tepe translasyonel ve tepe dönme ivmeleri, sırasıylap ve figure-protocol-1, Karşılaştırma amacıyla, bu parametreler Cummiskey ve ark.34 tarafından tanımlandığı gibi sırasıyla boyutsuz formda figure-protocol-2, ve figure-protocol-3, şeklinde yeniden şekillendirildi.
figure-protocol-4(1)
figure-protocol-5(2)

burada t* , bir referans süresi (100 ms) ile darbe süresi arasındaki farktır, ve wn boynun genişliğidir. Baş formuna (çıplak veya kasklı) verilen impuls da boyutsuz bir giriş değişkenine dönüştürülür ve figure-protocol-6şöyle verilir:

figure-protocol-7(3)

burada mh baş formunun kütlesi ve F(t) darbe süresi boyunca entegre edilmiş zamanın bir fonksiyonu olarak çarpma kuvvetidir.

Hızlandırma izleri özel bir MATLAB programı kullanılarak toplanıp işlendi. Toplandıktan sonra, tüm izler gürültüyü azaltmak için dördüncü dereceden Butterworth alçak geçirim filtresinden (750 Hz kesme frekansı) geçirildi. Kinematik denklemler daha sonra CoM 44,45'te sonuç olarak translasyonel ve dönme ivmesinin hesaplanmasını sağladı. Bu değerler,34 formunun baş tepkisini değerlendirmek için boyutsuz büyüklükler olarak çıktı. Pik Translasyonel Ivme (PTA) ve Zirve Dönme Ivmesi (PRA), kaydedilen her çarpışma için iz veri olarak çıktı.

7. İstatistiksel analiz

Mevcut çalışma ayrıca daha önce geliştirilen veri azaltma ve istatistiksel analizsürecini takip etti (34,35). Kısaca, hem figure-protocol-8, hem de figure-protocol-9, boyutsuz dürtü figure-protocol-10ile bir güç yasasıilişkisi 46 ile ilişkilendirilmiştir. Çeviri ivmesi için bu model şu biçime sahiptir:

figure-protocol-11(4)

Boyutsuz dönme ivmesini modellemek için benzer bir yaklaşım kullanıldı. Grubb'un yönteminin değiştirilmiş bir versiyonu daha sonra istisnaları kaldırmak için kullanıldı ve son bir eğriuyumu 34 oluşturuldu. Her kaskın regresyon katsayıları arasındaki farkları incelemek için 0.05 α seviyesine sahip bir ANCOVA testi kullanıldı; Tukey sonrası testi ve Holm-Sidak p-değer düzeltmesi34,47 oldu.

Bu süreçle oluşturulan son ara asimptotik eğriler, her kask için darbe azaltma miktarını belirlemek için kullanıldı. Her eğrin altındaki alan, minimum ve maksimum değerler figure-protocol-12arasındaki mesafeyi kapsayan toplam 100 eşit aralıklı değer kullanılarak hesaplandıktan sonra, her konumda kaskın etkinliği belirlenebildi (Şekil 4),

figure-protocol-13(5)

Bu süreç, zirve dönme ivmeleri için tekrarlandı. Maksimum bir değeri (%100 zayıflamayı temsil eder) olduğunda, darbe zayıflaması ne kadar yüksekse, kask o kadar iyi performans gösterirdi. 0.05'lik bir azaltma değişikliği, fiziksel olarak anlamlı bir etki boyutunu temsil eden eşik değeri olarak kullanıldı. Böyle bir artış, maksimum olası azaltmanın %5'ine karşılık gelir ve tipik bir sporcu için tüm sezon temas süresince 25-50 kafa darbesinin etkilerini yaklaşık olarak ortadan kaldırır ve tipik olarak 500-1.000 kafa darbesi maruziyetibiriktirir; 1,12.

Sonuçlar

Burada test edilen dört kaskın kütleleri H2Q için 1.986 kg'dan H2T için 2.243 kg'a kadar değişiyordu (Tablo 1), bu da bugüne kadar bildirilen en büyük miğferdir.

Deney boyunca, modal itki çekiciyle üretilen zirve kuvvet 5.307 N idi.

Çeviri ivmeleri

Daha öncegösterildiği gibi, 34,35, çıplak kafa formuna herhangi bir kaskın eklenmesi, boyutsuz ivmelenmede önemli bir azalmaya ve buna karşılık gelen gerginlik katsayılarında da verilen impulsa karşılık gelen geri dönüş katsayılarında bir azalmaya neden olmuştur. Bu çalışma için test edilen dört kaskın arasında translasyonel etki azaltma 0.643 ile 0.872 arasında değişiyordu (Tablo 2). Temel modeller için, H1 beş çarpma tipi (5 - 8 ve 10) için translasyonel etki azaltmasında en az 0,05 azalma gösterdi ve herhangi bir etki türü için en az 0,05 artış göstermedi. Buna karşılık, H2 beş darbe tipi (5 - 8 ve 10) için translasyonel etki hafifletmesinde en az 0,05 artış gösterdi ve bu büyüklükte bir azalma olmadı.

Çarpma türü bazında, H2T 14 çarpma konum/insidans türünün sekizinde maksimum azaltımı sağlamıştır (Tablo 2). H2Q, iki tipte en iyi performans gösterdi: Impact type 7 - H2T ile eşit - ve impact type 9. İlginçtir ki, önceki bir çalışmadan elde edilen iki kask, Vicis Zero 1 ve Riddell SpeedFlex 18, iki darbe tipi (darbe tipleri 1 ve 2) için en iyi performans gösterdi. H2, çarpma tipi 6 için maksimum azaltma oranını sağladı, H1 ise en iyi performansların hiçbirini kaydedemedi.

Dönme ivmeleri

Dönme hızlanmaları için darbe azaltma, çarpma tipi 14 için 0.444 ile 0.882 arasında değişiyordu (Tablo 3). Temel modeller için, H1 beş çarpma tipi (çarpma tipleri 2, 5, 7, 10 ve 13) için rotasyonel etki azaltmasında en az 0,05 azalma ve yalnızca çarpma tipi 12 için en az 0,05 artış göstermiştir. Buna karşılık, H2, dokuz darbe tipi (çarpma tipleri 3-6, 8, 9 ve 12-14) için rotasyonel etki azaltmasında en az 0,05 artış gösterdi ve yalnızca çarpma tipi 11 için bu büyüklükte bir azalma gösterdi.

H2, 14 darbe türünden yedisinde maksimum azaltımı sağladı (Tablo 3). H2Q, iki darbe türü için en iyi performans gösterdi: (çarpma tipleri 2 ve 4). H2T, çarpma tipi 12 için en iyi performans gösterdi. İlginç bir şekilde, daha önce test edilen iki model her biri iki darbe tipi için en iyi performans gösterdi: Schutt Pro VTD II, çarpma tipleri 7 ve 10 için en yüksek darbe azaltma gösterdiken, Vicis Zero 1 darbe tipleri 1 ve 1135 için en iyi performans gösterdi.

Bu çalışma, bu protokole göre test edilen herhangi bir futbol kaskının çarpma tipi 9 için etkisi azaltmanın %50'den fazla olduğunu ilk kez gösterdiğini temsil etmektedir. H1, H2 ve H2T olmak üzere üç kask, bu sınırı aştı; H2 en iyi yanıtı 0.529 ile gösterdi (Tablo 3). İlginç bir şekilde, H2Q bu çarpma tipi için sadece 0.473'e ulaştı ki, bu da temel modelin değerinden oldukça daha düşüktür.

Frontal Aspect (etki tipleri 1-4, 13 ve 14) olarak, hücum ve savunma hattı oyuncuları için başlıca önemli bölge olan H2T, translasyonel hızlanmaları azaltmada açıkça en iyiydi ve altı konumdan dördünde en yüksek azaltma puanlarına sahip oldu (Tablo 2). Buna karşılık, H2T Frontal Aspekt'te dönme ivmelerini azaltmada daha az etkiliydi ve ilgili tüm darbe türü için (Tablo 3) Vicis Zero 1, H2 veya H2Q tarafından geride kaldı.

Arka Aspect (darbe tipleri 7-10) boyunca, oyun kurucular ve bazı alıcılar için birincil ithalat bölgesi olarak, en iyi performans gösteren kasklar H2 ve daha önce test edilmiş Schutt Pro VTD II idi.

VERİ ERIŞILEBILIRLIĞI:

Burada açıklanan hesaplamalar için kullanılan tüm veriler UC Figshare (DOI: 10.60696/uc.30661718) aracılığıyla sunulacaktır.

figure-results-1
Şekil 1: Mod olarak ayarlanmış bir impuls çekiç aracılığıyla Hybrid III kafa formuna on dört farklı darbe türü iletildi. Ön görünüm (A) ve arka görüşte (B), normal çarpışmalar siyah oklarla gösterilirken, gri oklar eğik çarpmaları temsil eder ve yüzey normaline yaklaşık 45 derece açı ile vurulur. Çarpma noktaları ve tipleri şu şekilde gösterildi: (1) Ön-Normal, (2) Ön-Eğik, (3) Ön Boss-Normal, (4) Ön Boss-Eğik, (5) Yan-Normal, (6) Yan-Eğik, (7) Arka Boss-Normal, (8) Arka Boss-Eğik, (9) Arka-Normal, (10) Arka Eğik, (11) Üst-Normal, (12) Üst-Eğik ve SpeedFlex Kesim Noktası konumunda, her ikisi de (13) Kesik Normal ve (14) Kesilmiş Eğik. Bu figürün daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.

figure-results-2
Şekil 2: Ortak bir futbol kaskı ile yapılan Ön-Normal çarpışma, zirve deformasyonu, karşılık gelen kuvvet (A), çeviri ivmesi (B) ve dönme ivmesini (C) göstererek, zaman fonksiyonları olarak gösterilmiştir. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.

figure-results-3
Şekil 3: Burada incelenen dört miğferin her birine uygulanan Front-Normal çarpışma sırasında gözlemlenen zirve deformasyon. Görüntüler, H1 kask kabuğunun göreceli sertliğini ve H2 ile H2Q'nun üretiminde kullanılan mermilerin göreceli uyumunu gösteriyor. Aynı çarpma büyüklüğü için, H2T, H2 veya H2Q'ya göre kask kabuğunun daha az kısmını kullanır. Bu figürün daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.

figure-results-4
Şekil 4: Translasyonel darbe azaltma, çıplak baş formu için zirve translasyonel ivmelenmeler (A) ve her kask tipi için miğferli baş formu için karşılık gelen translasyon ivmeleri (B) kullanılarak ölçüldü. Kaskın varlığı ölçülen her iki ivmeyi de dramatik şekilde azalttı. Çarpma azaltma hesaplamak için, çıplak ve miğferli başlık formlarının zirve ivmeleri ölçüldü ve boyutsuz impuls figure-results-5ile boyutsuz transleksel ivmelenme hesaplamak için kullanıldı. figure-results-6 Çıplak baş formu için eğri altındaki alanların entegre edilmesi, miğferli baş formunun karşılık gelen alanının çıkarılması ve çıplak baş formunun altındaki alanla normalleştirme, sıfır ile bir arasında bir değer elde etti. Dönme etkisi azaltımı da benzer şekilde hesaplandı. Bu figürün daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.

figure-results-7
Şekil 5: Burada incelenen 14 farklı etki tipinden ikisi için bu yöntemle test edilen tüm kasklar için translasyonel ve rotasyonel etki azaltımının özeti. Ön Normal (Tip 1) çarpışmalarında (A) translasyonel ivmelenmelerin azaltılması, Riddell SpeedFlex'te hafif bir iyileşme ve Vicis kasklarında çok az değişiklik göstermektedir. Arka Normal (Tip 9) çarpışmalarında (B) translasyonel ivmelenmelerin azaltılması, Riddell için benzer değişiklikler ve Vicis kasklarında ince iyileştirmeler gösterdi. İlginç bir şekilde, her iki kask tipi de ön çarpışmalarda dönüş hızlanmalarını azaltma konusunda biraz geriledi (C). Dönme darbesi azaltmasında en dramatik gelişmeler arka çarpışmalarda (D) gözlemlendi; hem Riddell SpeedFlex hem de Vicis Zero 2 bugüne kadarki en yüksek değerleri gösterdi. Bu figürün daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.

Kask TipiKütle (kg)Kabuk Malzemesi
H12.074Polikarbonat
H22.015Termoplastik elastomer
H2T2.243Termoplastik elastomer
H2Q1.986Termoplastik elastomer

Tablo 1: Test edilen her kask için kütle ve mermi malzemesi.

Çarpma TipiSpeedFlexH1VicisH2H2TH2Q
Yön18Sıfır 1
1Ön Cephe0.7050.7060.8320.8210.820.799
2Ön Cephe0.7440.7330.8170.8030.8040.791
3Ön Cephe0.750.7510.7860.7980.8050.779
4Ön Cephe0.7410.7560.7590.7920.8040.78
50.8040.7030.7260.7810.7730.801
60.8080.7560.7130.8110.810.807
7Arka0.7470.6430.6980.7480.7540.754
8Arka0.7790.7030.6990.7580.7660.762
9Arka0.7470.6990.7410.7770.7640.795
10Arka0.7560.70.7150.7870.7880.775
110.7010.6970.8320.8040.8320.783
120.7530.7480.8230.8660.8720.848
13Ön Cephe0.7410.7190.8170.8340.8360.819
14Ön Cephe0.7670.770.8080.8460.8530.824

Tablo 2: Çarpma türüne göre translasyonel ivmelenmelerin azaltılması. Gri gölgeleme, mevcut çalışmanın bir parçası olarak test edilen kaskları gösteriyor. Kalın sayılar, belirli bir çarpma tipi için bugüne kadarki en iyi performansı gösterir.

Çarpma TipiSpeedFlexH1VicisH2H2TH2Q
Yön18Sıfır 1
1Ön Cephe0.4790.4720.6980.6690.6690.653
2Ön Cephe0.550.4440.7270.7160.6960.738
3Ön Cephe0.6840.6760.7690.8420.8320.814
4Ön Cephe0.7280.7380.7730.8480.8430.853
50.8110.7580.7830.8630.840.846
60.8110.7750.8010.8710.8530.858
7Arka0.730.5850.6980.7470.7360.666
8Arka0.5780.6130.4790.6220.5940.595
9Arka0.4830.520.3910.5290.5050.473
10Arka0.7010.6210.6930.7060.6920.688
110.5640.570.7230.670.6980.642
120.6190.750.7690.8460.8530.762
13Ön Cephe0.530.4770.7550.8110.7890.795
14Ön Cephe0.6850.690.7780.8820.8780.855

Tablo 3: Çarpma türüne göre dönüş ivmelerinin azaltılması. Gri gölgeleme, mevcut çalışmanın bir parçası olarak test edilen kaskları gösteriyor. Kalın sayılar, belirli bir çarpma tipi için bugüne kadarki en iyi performansı gösterir.

Tartışma

Son nesil kaskların translasyonel ivmelenmelerin %64-87'sini ve dönme ivmelerinin %44-%88'ini azalttığı tespit edilse de, modern futbol kasklarının Arka Aspekti genel olarak, özellikle darbe tipi 9 için, zayıf darbe azaltma göstermeye devam ediyor. Ayrıca, daha yeni H1 genel olarak bu test protokolüne göre SpeedFlex 18'den daha iyi performans göstermese de, yeni Vicis kaskları genel bir iyileşme gösterdi ve kaskın arkasındaki dönme darbesi azaltma ilk kez %50'yi aştı.

Ancak kritik olarak, kaskın Ön Aspekti ile Arka Aspekti arasındaki darbe azaltma puanlarındaki devam eden tutarsızlık, belirli bir miğferin kalitesini belirlemek için tek bir metrik kullanılmasını ortadankaldıran olarak kabul edilmelidir 34,35,48,49,50. H2T, translasyonel ivmeleri hafifletmede iyi performans gösteren ancak dönme ivmelerini hafifletmede zayıf olan bu tür karmaşık bir davranışsal profil için tekil bir metrik kullanmanın ne kadar net bir tuzakta olduğunu açıklıyor. Tarihsel olarak, modern futbol kaskları translasyonel ivmeleri azaltmada başarılı olmuştur, ancak dönme ivmeleri34,35 dikkate alındığında performansları oldukça değişken göstermiştir (Şekil 5).

Ayrıca, pozisyona özgü kaskların tasarım hedeflerinin mevcut kask versiyonuyla karşılanmadığı da belirtilmelidir. Pozisyona özgü kasklar için, yıllarca NOCSAE tarafından tek test modu olan translasyonel ivmeler ile beyin travmasının gelişimi için en önemli olarak kabul edilen rotasyon ivmeleri arasında ayrım yapmakönemlidir (36,37,38,39,40,41. Burada kullanılan metodolojinin güçlü yönlerinden biri, translasyonel ve dönme ivmelerinin ayrı ayrı karakterize edilmesi, normalleştirilmesi ve boyutsuzlaştırılmasıdır; bu da kask performansının genel değerlendirmesi ve tasarımında her ikisinin de dikkate alınmasını mümkün kılar. Bir diğer güçlü yönü, veri setini normalleştirmek için çıplak kafa darbelerinin kullanılmasıdır; bu da Hybrid III boyun yapısındaki asimetriler nedeniyle gözlemlenebilen boyun sertliğindeki farkları etkili bir şekilde ortadan kaldırır ve her konumda sıfırdan bire kadar değişen basit sonuç olarak translasyonel ve rotasyonel önlemler sağlar. Bu analiz, kuvvetin baş formuna verilen zamanın fonksiyonu olarak ölçmek için bir impuls çekiç ve ortaya çıkan ivmeleri ölçmek için bir ivmeölçer dizisi ile eşzamanlı entegrasyonu sayesinde mümkündür.

Antrenmanlar ve maçlar sırasında kafa hızlanmalarını karakterize etmek için önemli çabalar olsa da, birçok farklı oyunseviyesinde 21,51,52,53,54,55,56,57,58,59,60,61,62, kafa çarpması sırasında oluşan kuvvetlerin büyüklüğü in situ olarak tanımlanmamıştır. Futbolda yaşanan tepe temas kuvvetlerinin bir tahminini sağlamak için, lise futbolcuları ile kadın futbolcuların baş hızlandırma olaylarının neredeyse aynıdağılımlarını sergilediği belirtilmiştir 61. Soccer 63'te ölçülen tepe darbe kuvvetinin yaklaşık 4.600 N olduğu laboratuvar temelli bir çalışma. Kaskın ek kütlesi hesaba alındığında, tepe kuvvetlerin yaklaşık %30 daha yüksek olması beklenebilir. Bu çalışma sırasında oluşturulan maksimum temas kuvveti 5.307 N olup, beklenen 6.000 N aralığındadır.

Linemenler genellikle frontal bölgeye en yüksek çarpma oranınıyaşar: 1,12,59,64,65. H2T, Frontal Aspect translasyonel ivmelerini azaltmada en iyiydi, ancak dönme ivmeleri göz önüne alındığında diğer kasklar tarafından geride kaldı. Kaskın önüne eklenen ekstra malzeme kütlesini artırdı, muhtemelen translasyonel ivmeleri hafifletmesine yardımcı oldu, ancak kabuğun deformasyon yeteneğini engelliyor ve daha yüksek dönme ivmelerine neden oldu. Bu, şaşırtıcı bir tasarım stratejisidir çünkü Vicis kaskının birincil enerji dağıtma mekanizmasının kabuğun esnekliği olduğu iyi belgelenmiştir.

Buna karşılık, oyun kurucular ve birçok alıcı genellikle kafanın arkasına şiddetli darbeler yaşar. H2Q, translasyonel ivmelenmeler göz önüne alındığında dört Arka Aspekt darbe tipinden ikisinde en iyi performans göstermişti, ancak dönme ivmeleri göz önüne alındığında Arka Aspekt darbe tiplerinin hiçbiri kullanılmamıştır. H2Q'nun neden Arka Aspekt'te temel H2'ye kıyasla daha iyi performans göstermediği net değil. Kaskların yapısında belirgin bir fark yoktu, ancak üretici bazı belirsiz yerlerde dolgu malzemesinde bir fark olduğunu belirtti. Gelecekteki çalışmalar, tüm H2 modellerini daha ayrıntılı incelemekte, özelliklekabukların mekanik-kimyasal analizine ve 66 ve dolgunun analizine, ayrıca dinamik yapısal özellikleri analiz etmek için yüksek çözünürlüklü hesaplamalımodellerin geliştirilmesine odaklanmalıdır 67,68,69,70,71,72,73. Burada toplanan veriler, ideal olarak kask66'yı oluşturan çeşitli malzemelerin önceki mekanik karakterizasyonuyla birleştirilerek sonlu eleman analizlerinin oluşturulması için kullanılır; çünkü modal olarak ayarlanmış impuls çekicinin kullanımı, ortaya çıkan ivmelenmeye eşlik eden iyi tanımlanmış bir kuvvet girdisi sağlar. İdeal olarak, bu analiz 74,75,76,77 hassasiyet çerçevesi bağlamında yapılacaktır.

Mevcut yöntemin, bir insanın her darbeyi önceden belirlenmiş bir aralıkta indirmesi nedeniyle bazı değişkenlik gösterdiği kabul edilmektedir. Bunu telafi etmek için, her azaltma metriğinin belirlenmiş bir impuls aralığında dağıtılmış 60 bağımsız darbenin sonucu olması sağlandı. Sonuç olarak, bu test protokolünün bir özelliği olarak görülebilir çünkü sahadaki çarpışmalar, büyüklüğü, konumu ve kaskın yüzeyine eğim açısı açısından doğal bir rastgelelik düzeyiyle verilir. Bir diğer önemli nokta ise çekiç yüzeyinin boyutudur. Kask-kask temasında, çekiç yüzeyi kasktan daha geniş bir alana etki eder. Buna karşılık, kasktan yere sahaya eriştiğinde, çime göre daha küçük bir temas alanı oluşturur. Gelecekteki çalışmalar bu etkilerin doğasını daha ayrıntılı şekilde incelemelidir. Herhangi bir kask test protokolünün daha genel bir zayıflığı, sahada yaşanan gerçek çarpma kuvvetlerini niceleyen verilerin eksikliğidir. Gelecekteki çalışmalar bu sorunu deneysel olarak ele almalıdır; çünkü bu, kaskın her noktası için darbe azaltma için hesaplanması gereken impuls aralığını daha da belirsizleştirecektir.

Açıklamalar

Yazarlar, bu çalışmayla ilgili çıkar çatışması olmadığını onaylamaktadır.

Teşekkürler

Bu çalışmaya destek kısmen Ohio İşçi Tazminat Bürosu, Proje #WSIC25-240315-028 tarafından sağlandı.

Malzemeler

Bu makalede kullanılan malzemelerin listesi
AdŞirketKatalog numarasıYorumlar
Ivmeölçer teliPCB PiezotronikModel 030C10Altı tane gerekiyor.
Yetişkin futbol kask boyutu büyükAşağıda Listelenen Kask TipleriNAHer modelden üç tane harici geçerliliği korumak için kullanılır.
Veri toplama modülüUlusal Enstrümanlar9234
Hibrit III 50. persilde erkek başlık montajıHumanetik78051-61X-H
Hibrid III 50. persilde erkek sap montajıHumanetik78051-90-H
LabView YazılımıUlusal EnstrümanlarNA
Dizüstü bilgisayarDellXPS 16Diğer modeller kabul edilebilir.
Büyük kızak yumuşak kauçuk uçPCB PiezotronikModel 084A30. 
Düşük gürültülü çekiç kablosuPCB PiezotronikModel 003D20
Modal ayarlı impuls çekiçPCB PiezotronikModel 086D20
Çelik plakalarOrta Batı Çelik ve Alüminyum12"x12"x1"Beş plaka delinip cıvatalandı, boyun için taban oluşturdu.
Üç eksenli ivmeölçerPCB PiezotronikModel 356A03
Üç eksenli ivmeölçer kablosuPCB PiezotronikModel 034G05
Tek eksenli ivmeölçerPCB PiezotronikModel 352C22/NCAltı tane gerekiyor.
Riddell Speedflex"H1" ile işaretleniyor
Vicis Zero 2"H2" ile gösterilir
Vicis Zero 2 Hendeği"H2T" ile işaretlenir
Vicis Zero 2 QB"H2Q" ile işaretlenir

Kaynaklar

  1. Breedlove, E. L., et al. Biomechanical correlates of symptomatic and asymptomatic neurophysiological impairment in high school football. J Biomech. 45 (7), 1265-1272 (2012).
  2. Langlois, J. A., Rutland-Brown, W., Wald, M. M. The epidemiology and impact of traumatic brain injury: A brief overview. J Head Trauma Rehabil. 21 (5), 375-378 (2006).
  3. Langlois, J. A., Rutland-Brown, W., Thomas, K. E. Traumatic Brain Injury in the United States: Emergency Department Visits, Hospitalizations, and Deaths. , (2006).
  4. Black, A. M., Sergio, L. E., Macpherson, A. K. The epidemiology of concussions: Number and nature of concussions and time to recovery among female and male Canadian varsity athletes. Clin J Sport Med. 27 (1), 52-56 (2008).
  5. Baugh, C. M., et al. Frequency of head-impact-related outcomes by position in NCAA Division I collegiate football players. J Neurotrauma. 32 (5), 314-326 (2015).
  6. McCrea, M., Hammeke, T., Olsen, G., Leo, P., Guskiewicz, K. Unreported concussion in high school football players: Implications for prevention. Clin J Sport Med. 14 (1), 13-17 (2004).
  7. Baugh, C. M., Kroshus, E., Meehan, W. P. III, McGuire, T. G., Hatfield, L. A. Accuracy of US college football players' estimates of their risk of concussion or injury. JAMA Netw Open. 3 (12), e2031509(2020).
  8. Baugh, C. M., Kroshus, E., Meehan, W. P., Campbell, E. G. Trust, conflicts of interest, and concussion reporting in college football players. J Law Med Ethics. 48 (2), 307-314 (2020).
  9. Baugh, C. M. Athlete concussion reporting: It is time to think bigger. J Adolesc Health. 66 (6), 643-644 (2020).
  10. Logsdon, A. F., et al. Role of microvascular disruption in brain damage from traumatic brain injury. Compr Physiol. 5 (3), 1147-1160 (2015).
  11. Bailes, J. E., Petraglia, A. L., Omalu, B. I., Nauman, E., Talavage, T. Role of subconcussion in repetitive mild traumatic brain injury. J Neurosurg. 119 (5), 1235-1245 (2013).
  12. Talavage, T. M., et al. Functionally-detected cognitive impairment in high school football players without clinically-diagnosed concussion. J Neurotrauma. 31 (4), 327-338 (2014).
  13. Poole, V. N., et al. MR spectroscopic evidence of brain injury in the non-diagnosed collision sport athlete. Dev Neuropsychol. 39 (6), 459-473 (2014).
  14. Abbas, K., et al. Effects of repetitive sub-concussive brain injury on the functional connectivity of default mode network in high school football athletes. Dev Neuropsychol. 40 (1), 51-56 (2015).
  15. Abbas, K., et al. Alteration of default mode network in high school football athletes due to repetitive subconcussive mild traumatic brain injury: A resting-state functional magnetic resonance imaging study. Brain Connect. 5 (2), 91-101 (2015).
  16. Poole, V. N., et al. Sub-concussive hit characteristics predict deviant brain metabolism in football athletes. Dev Neuropsychol. 40 (1), 12-17 (2015).
  17. Bari, S., et al. Dependence on subconcussive impacts of brain metabolism in collision sport athletes: An MR spectroscopic study. Brain Imaging Behav. 13 (3), 735-749 (2019).
  18. Svaldi, D. O., et al. Cerebrovascular reactivity changes in asymptomatic female athletes attributable to high school soccer participation. Brain Imaging Behav. 11 (1), 98-112 (2017).
  19. Chun, I. Y., et al. DTI detection of longitudinal WM abnormalities due to accumulated head impacts. Dev Neuropsychol. 40 (2), 92-97 (2015).
  20. Diekfuss, J. A., et al. Evaluation of the effectiveness of newer helmet designs with emergent shell and padding technologies versus older helmet models for preserving white matter following a season of high school football. Ann Biomed Eng. 49 (10), 2863-2874 (2021).
  21. Jang, I., et al. Every hit matters: White matter diffusivity changes in high school football athletes are correlated with repetitive head acceleration event exposure. Neuroimage Clin. 24, 101930(2019).
  22. Montenigro, P. H., et al. Cumulative head impact exposure predicts later-life depression, apathy, executive dysfunction, and cognitive impairment in former high school and college football players. J Neurotrauma. 34 (2), 228-340 (2016).
  23. Turner, R. C., et al. Repetitive traumatic brain injury and development of chronic traumatic encephalopathy: A potential role for biomarkers in diagnosis, prognosis, and treatment. Front Neurol. 3, 186(2012).
  24. McKee, A. C., et al. Chronic traumatic encephalopathy in athletes: Progressive tauopathy after repetitive head injury. J Neuropathol Exp Neurol. 68 (7), 709-735 (2009).
  25. Omalu, B. I., Hamilton, R. L., Kamboh, M. I., DeKosky, S. T., Bailes, J. Chronic traumatic encephalopathy (CTE) in a National Football League player: Case report and emerging medicolegal practice questions. J Forensic Nurs. 6 (1), 40-46 (2010).
  26. Stern, R. A., et al. Long-term consequences of repetitive brain trauma: chronic traumatic encephalopathy. PM R. 3 (10 Suppl 2), S460-S467 (2011).
  27. Levy, M. L., Ozgur, B. M., Berry, C., Aryan, H. E., Apuzzo, M. L. Birth and evolution of the football helmet. Neurosurgery. 55 (3), discussion 661-652 661-652 (2004).
  28. Bartsch, A., Benzel, E., Miele, V., Prakash, V. Impact test comparisons of 20th and 21st century American football helmets. J Neurosurg. 116 (1), 222-233 (2012).
  29. Breedlove, K. M., Breedlove, E. L., Bowman, T. G., Arruda, E. M., Nauman, E. A. The effect of football helmet facemasks on impact behavior during linear drop tests. J Biomech. 79, 227-231 (2018).
  30. Bartsch, A., Benzel, E., Miele, V., Morr, D., Prakash, V. Hybrid III anthropomorphic test device (ATD) response to head impacts and potential implications for athletic headgear testing. Accid Anal Prev. 48, 285-291 (2012).
  31. Post, A., Dawson, L., Hoshizaki, T. B., Gilchrist, M. D., Cusimano, M. D. Development of a test method for adult ice hockey helmet evaluation. Comput Methods Biomech Biomed Engin. , 1-13 (2020).
  32. Clark, J. M., Hoshizaki, T. B., Gilchrist, M. D. Protective capacity of an ice hockey goaltender helmet for three events associated with concussion. Comput Methods Biomech Biomed Engin. 20 (12), 1299-1311 (2017).
  33. Hoshizaki, T. B., Post, A., Oeur, R. A., Brien, S. E. Current and future concepts in helmet and sports injury prevention. Neurosurgery. 75 (Suppl 4), S136-S148 (2014).
  34. Cummiskey, B., et al. Quantitative evaluation of impact attenuation by football helmets using a modal impulse hammer. Proc IMechE Part P: J Sports Eng Technol. 233 (2), 301-311 (2019).
  35. McIver, K. G., et al. Design considerations for the attenuation of translational and rotational accelerations in American football helmets. J Biomech Eng. 145 (6), 061008(2023).
  36. Ommaya, A. K., Hirsch, A. E., Flamm, E. S., Mahone, R. H. Cerebral concussion in the monkey: an experimental model. Science. 153 (3732), 211-212 (1966).
  37. Ommaya, A. K., Grubb, R. L. Jr, Naumann, R. A. Coup and contre-coup injury: observations on the mechanics of visible brain injuries in the rhesus monkey. J Neurosurg. 35 (5), 503-516 (1971).
  38. Ommaya, A. K., Boretos, J. W., Beile, E. E. The Lexan calvarium: an improved method for direct observation of the brain. J Neurosurg. 30 (1), 25-29 (1969).
  39. Ommaya, A. K., Faas, F., Yarnell, P. Whiplash injury and brain damage: An experimental study. JAMA. 204 (4), 285-289 (1968).
  40. Goldsmith, W., Monson, K. L. The state of head injury biomechanics: past, present, and future Part 2: physical experimentation. Crit Rev Biomed Eng. 33 (2), 105-207 (2005).
  41. Goldsmith, W. The state of head injury biomechanics: past, present, and future: Part 1. Crit Rev Biomed Eng. 29 (5-6), 441-600 (2001).
  42. Holbourn, A. Mechanics of head injuries. Lancet. 242 (6267), 438-441 (1943).
  43. Ommaya, A. K., Hirsch, A. E., Yarnell, P., Harris, E. H. Technical Report 670906: Scaling of experimental data on cerebral concussion in sub-human primates to concussion threshold for man. SAE Tech Paper. , (1967).
  44. Cummiskey, B., et al. Reliability and accuracy of helmet-mounted and head-mounted devices used to measure head accelerations. Proc IMechE Part P: J Sports Eng Technol. 231 (2), 144-153 (2017).
  45. Padgaonkar, A. J., Krieger, K. W., King, A. I. Measurement of angular acceleration of a rigid body using linear accelerometers. ASME J Appl Mech. 42 (3), 552-556 (1975).
  46. Barenblatt, G. I. Scaling, self-similarity, and intermediate asymptotics: Dimensional analysis and intermediate asymptotics. , Cambridge University Press. (1996).
  47. McIver, K. G., et al. Impact attenuation of male and female lacrosse helmets using a modal impulse hammer. J Biomech. 95, 109313(2019).
  48. Leiva-Molano, N., et al. Evaluation of impulse attenuation by football helmets in the frequency domain. J Biomech Eng. 142 (6), 061012(2020).
  49. Rowson, B., Rowson, S., Duma, S. M. Hockey STAR: a methodology for assessing the biomechanical performance of hockey helmets. Ann Biomed Eng. 43 (10), 2429-2443 (2015).
  50. Rowson, S., Duma, S. M. Development of the STAR evaluation system for football helmets: integrating player head impact exposure and risk of concussion. Ann Biomed Eng. 39 (8), 2130-2140 (2011).
  51. Linder, A. A new mathematical neck model for a low-velocity rear-end impact dummy: evaluation of components influencing head kinematics. Accid Anal Prev. 32 (2), 261-269 (2000).
  52. Guskiewicz, K. M., et al. Measurement of head impacts in collegiate football players: relationship between head impact biomechanics and acute clinical outcome after concussion. Neurosurgery. 61 (6), discussion 1252-1243 1244-1252 (2007).
  53. McCaffrey, M. A., Mihalik, J. P., Crowell, D. H., Shields, E. W., Guskiewicz, K. M. Measurement of head impacts in collegiate football players: clinical measures of concussion after high- and low-magnitude impacts. Neurosurgery. 61 (6), discussion 1243 1236-1243 (2007).
  54. Greenwald, R. M., Gwin, J. T., Chu, J. J., Crisco, J. J. Head impact severity measures for evaluating mild traumatic brain injury risk exposure. Neurosurgery. 62 (4), 789-798 (2008).
  55. Duma, S. M., et al. Analysis of real-time head accelerations in collegiate football players. Clin J Sport Med. 15 (1), 3-8 (2005).
  56. Brolinson, P. G., et al. Analysis of linear head accelerations from collegiate football impacts. Curr Sports Med Rep. 5 (1), 23-28 (2006).
  57. Siegmund, G. P., Guskiewicz, K. M., Marshall, S. W., DeMarco, A. L., Bonin, S. J. A headform for testing helmet and mouthguard sensors that measure head impact severity in football players. Ann Biomed Eng. 42 (9), 1834-1845 (2014).
  58. Lee, T. A., et al. Distribution of head acceleration events varies by position and play type in North American football. Clin J Sport Med. , (2020).
  59. Robinson, M. E., et al. The role of location of subconcussive head impacts in fMRI brain activation change. Dev Neuropsychol. 40 (2), 74-79 (2015).
  60. Broglio, S. P., et al. Cumulative head impact burden in high school football. J Neurotrauma. 28 (10), 2069-2078 (2011).
  61. Lee, T., et al. Head acceleration event metrics in youth contact sports more dependent on sport than level of play. Proc Inst Mech Eng H. 235 (2), 208-221 (2021).
  62. Walter, A. E., et al. Head acceleration event exposure and cognitive and functional outcomes: A comparison of multiple football seasons. Res Sports Med. 32 (1), 122-131 (2024).
  63. Auger, J., et al. Factors affecting peak impact force during soccer headers and implications for the mitigation of head injuries. PLoS One. 15 (10), e0240162(2020).
  64. Broglio, S. P., Eckner, J. T., Kutcher, J. S. Field-based measures of head impacts in high school football athletes. Curr Opin Pediatr. 24 (6), 702-708 (2012).
  65. Broglio, S. P., et al. Head impacts during high school football: A biomechanical assessment. J Athl Train. 44 (4), 342-349 (2009).
  66. Bower, D., et al. Mechanical characterization of athletic helmet shells. Sports Biomech. 23 (2), 241-252 (2024).
  67. Giudice, J. S., et al. Finite element model of a deformable American football helmet under impact. Ann Biomed Eng. 48 (5), 1524-1539 (2020).
  68. Bruneau, D. A., Cronin, D. S. Head and neck response of an active human body model and finite element anthropometric test device during a linear impactor helmet test. J Biomech Eng. 142 (2), (2020).
  69. Darling, T., Muthuswamy, J., Rajan, S. D. Finite element modeling of human brain response to football helmet impacts. Comput Methods Biomech Biomed Engin. 19 (13), 1432-1442 (2016).
  70. Sport helmet design and virtual impact test by image-based finite element modeling. Luo, Y., Liang, Z. Annu Int Conf IEEE Eng Med Biol Soc, 2013, 7237-7240 (2013).
  71. Clark, J. M., Hoshizaki, T. B., Gilchrist, M. D. Assessing women's lacrosse head impacts using finite element modelling. J Mech Behav Biomed Mater. 80, 20-26 (2018).
  72. Post, A., Oeur, A., Walsh, E., Hoshizaki, B., Gilchrist, M. D. A centric/non-centric impact protocol and finite element model methodology for the evaluation of American football helmets to evaluate risk of concussion. Comput Methods Biomech Biomed Engin. 17 (16), 1785-1800 (2014).
  73. Post, A., Hoshizaki, B., Gilchrist, M. D. Finite element analysis of the effect of loading curve shape on brain injury predictors. J Biomech. 45 (4), 679-683 (2012).
  74. Cotter, S. A screening design for factorial experiments with interactions. Biometrika. 66 (2), 317-320 (1979).
  75. Cook, D., Julias, M., Nauman, E. Biological variability in biomechanical engineering research: significance and meta-analysis of current modeling practices. J Biomech. 47 (6), 1241-1250 (2014).
  76. Cook, D. D., Nauman, E., Mongeau, L. Ranking vocal fold model parameters by their influence on modal frequencies. J Acoust Soc Am. 126 (4), 2002-2010 (2009).
  77. Schuff, M. M., Gore, J. P., Nauman, E. A. A mixture theory model of fluid and solute transport in the microvasculature of normal and malignant tissues. II: factor sensitivity analysis, calibration, and validation. J Math Biol. 67 (6-7), 1307-1337 (2013).

Yeniden basım ve izinler

Etiketler

Rotasyonel vmelenmeTranslasyonel vmelenmePozisyona zel KasklarKafa Darbe TestleriEnerji Da l mHybrid III KafaKask PerformansBeyin Hasar n n nlenmesi
Modern Futbol Kasklarında Darbe Azaltma: Pozisyona Özgü Tasarımların Gelişmeleri ve Sınırlamaları
Bize ulaşın
Kütüphaneye tavsiye et

Gizlilik

Kullanım Şartları

İlkeler

Telif hakkı © 2026 MyJoVE Corporation. Tüm hakları saklıdır.