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，以闡明大腦對顱骨運動反應(yīng)的關(guān)鍵機械特征。
在7月11日在線發(fā)表在《生物機械工程雜志》上的新研究中，岡本和李·亨特杰出教授、機械工程與材料科學(xué)系系主任菲利普·V·貝利(PhilipV.Bayly)及其合作者提供了有關(guān)頭部時會發(fā)生什么情況的新數(shù)據(jù)。在兩個方向上以不同的頻率抖動。
岡本說：“在這個實驗中，我們正在進行一項安全測試——像一碗明膠一樣輕輕地來回振動你的頭部——以收集有關(guān)大腦僵硬程度及其運動方式的信息，以便我們可以制作更好的計算機模型。”。“當(dāng)我們在MRI機器中搖動你的頭部時，我們實際上可以看到大腦的運動，它看起來像波浪，就像你在水中扔一塊卵石，波浪向外移動。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。”
在實驗過程中，志愿者的頭骨要么從后腦勺振動，如“是”點頭動作，要么從頭部右側(cè)振動，如“否”頸部旋轉(zhuǎn)。研究小組對不同振動頻率產(chǎn)生的波進行成像，并確定動能(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。
橫向運動或搖頭“不”(C)的應(yīng)變能與動能之比(SE/KE)高于枕骨運動或點頭“是”(B)。SE/KE在低頻振動時也較高。圖片來源：貝利實驗室
岡本和她的合著者發(fā)現(xiàn)，SE/KE比率是大腦對頭骨運動的脆弱程度的一個揭示性指標(biāo)。該比率表明，與枕骨興奮(“是”點頭)相比，對橫向顱骨運動(“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，SE/KE比率大約是點頭“是”時的四倍，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)測背景下，這是有道理的——這與其他研究人員在計算機模擬中觀察到的情況并不相反——但它確實表明我們?nèi)匀恍枰獙Σ煌后w和不同條件進行更多研究。”
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動的方向，而不僅僅是影響的大小或強度。他們還發(fā)現(xiàn)，大腦對低頻運動很敏感，因此通過降低力量但持續(xù)更長時間來“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于確定大腦的脆弱程度也很重要，”貝利說。“脆弱性是否會隨著年齡而變化，例如兒童或老年人?機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)果可能會影響我們?nèi)绾晤A(yù)防創(chuàng)傷性腦損傷，”貝利補充道。“我們是否應(yīng)該更多地關(guān)注針對某些類型或方向的沖擊的保護?我們是否應(yīng)該重新考慮如何設(shè)計或測試頭盔，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一步研究。”
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