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Dec 24, 2023

Bildnachweis: Dreamstime

Von der E&T-Redaktion

Veröffentlicht am Freitag, 9. Juni 2023

Wissenschaftler der Stanford University haben einen Helm für American-Football-Spieler entwickelt, der flüssige Stoßdämpfer enthält, die die Auswirkungen von Schlägen auf den Kopf um ein Drittel reduzieren könnten.

Bei Spielen wie American Football besteht ein besonders hohes Verletzungsrisiko, das für den Einzelnen verheerende Langzeitfolgen haben kann.

Nicholas Cecchi, Doktorand an der Stanford University und Hauptautor der Studie, sagte: „Gehirnerschütterungen und wiederholte Kopfstöße sind immer noch ein großes Problem bei Kontaktsportarten und wir glauben, dass eine verbesserte Helmtechnologie eine wichtige Rolle bei der Reduzierung des Risikos von Hirnschäden spielen kann.“ Verletzung."

Das Team baute ein Finite-Elemente-Modell eines American-Football-Helms mit 21 Flüssigkeitsstoßdämpfern, mit dem Ingenieure vor der Herstellung die Leistung simulierten.

Dieser Helm wurde anhand von Simulationen des von der National Football League (NFL) verwendeten Helmleistungsbewertungsprotokolls getestet und seine Leistung mit der von vier vorhandenen Helmen verglichen.

Aufgrund zunehmender Beweise dafür, dass die kumulative Wirkung von Stößen, die keine diagnostizierten Gehirnerschütterungen verursachen, auch schwerwiegende gesundheitliche Folgen haben kann, hat das Team bei der Bewertung des Helms auch Stöße mit geringerer Geschwindigkeit berücksichtigt.

Sie haben die Kopfkinematik für jeden Aufprall gemessen, um eine Bewertung zu erstellen, die zur Bewertung der Helmleistung beim Aufprall verwendet wird. Die Daten wurden auch in ein Modell des Kopfes und des Gehirns eingespeist, um die daraus resultierende Belastung des Gehirns abzuschätzen.

Die Ergebnisse zeigten, dass der Helm mit flüssigen Stoßdämpfern die Aufprallschwere und die durch Kopfstöße verursachte Belastung des Gehirns drastisch reduzieren und so Verletzungen möglicherweise erheblich reduzieren könnte.

Der Helm mit flüssigen Stoßdämpfern schnitt besser ab als die vorhandenen Helmmodelle und schützte den Kunstkopf in 33 von 36 verschiedenen getesteten Aufprallbedingungen am besten.

Der Liquid-Helm hatte auch den besten „Helmet Performance Score“, ein Maß, das in der jährlichen Helmsicherheits-Rangliste der NFL verwendet wird und eine Gewichtung dafür beinhaltet, wie gut ein Helm vor Schlägen in verschiedenen Bereichen des Kopfes schützt.

Die am höchsten gewichtete Stelle ist der seitliche obere Teil des Helms, da Stöße hier am wahrscheinlichsten zu Gehirnerschütterungen führen. Der Helm mit flüssigen Stoßdämpfern reduzierte Stöße in diesem Bereich bei allen Geschwindigkeiten um 39–50 Prozent, ohne den Schutz in anderen Bereichen des Helms zu beeinträchtigen.

„Die Flüssigkeitstechnologie bot eine durchschnittliche Verbesserung von über 30 Prozent sowohl bei niedrigen als auch bei hohen Geschwindigkeiten“, sagte Dr. Yuzhe Liu, korrespondierender Autor. „Es kann die Belastung des Gehirns, die bei allen Arten von American-Football-Einschlägen auftritt, drastisch reduzieren.“

Das Team will das Modell deutlich weiterentwickeln, um die Spieler besser zu schützen – beispielsweise durch Verbesserungen an der Gesichtsmaske und am Kinnriemen. Sie planen außerdem, das Modell zu einem physischen Helm weiterzuentwickeln, der unter realen Bedingungen getestet werden kann, und in Zukunft ähnliche Helme für andere Sportarten herzustellen.

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