自行车头盔的新测试占速度的头部伤害

一种新方法首次测试了头盔对骑车时最常见和最严重的脑损伤的防护效果:运动造成的脑损伤

创伤性脑损伤(tbi)是由头部的突然撞击或震动引起的，可导致出血、失去意识和大脑的潜在变化，导致记忆丧失、情绪和性格变化以及注意力不集中——有时在最初的损伤发生多年后。近年来出现了新的头盔技术，以减少自行车碰撞中的脑损伤，但目前对自行车头盔的有效性进行测试的方式仍有改进的空间。

在现实世界中，大多数基于自行车的脑损伤都是由大脑的旋转力引起的，这种力是由头部以非右(斜)角度撞击地面而产生的，这主要是在骑行者在运动时摔倒或碰撞时出现的。然而，目前的方法是测试头部是否受到保护，以直角下落，这通常发生在自行车是静止的，没有考虑到旋转力量，当自行车摔倒在地上时发挥作用。

现在，伦敦帝国理工学院发表了一篇新的论文生物医学工程史册演示了一种新的模拟头盔测试技术，测试头盔如何更好地保护头部免受旋转力。

该研究的主要作者、帝国理工大学戴森设计工程学院的博士生法迪·阿巴亚齐德(Fady Abayazid)表示:“自COVID-19大流行开始以来，英国部分地区骑车人数在工作日翻了一番，在周末翻了两番。”为了保证自己的安全，重要的是骑车人要知道摔倒或碰撞时保护头部的最佳方法。

“骑车者从运动中坠落时，通常会以非直角的角度撞向地面。这些角度产生的旋转力使大脑受到扭曲和剪切力的影响——这些因素导致了严重的创伤性脑损伤，这可能会改变生活。然而，目前的自行车头盔测试标准并没有考虑到这个问题，所以我们设计了一种新的分析方法来解决这个问题，通过结合实验斜碰撞和高度详细的人脑计算模型。”

为了开展研究，研究人员旨在开发一种方法来比较27种不同更新和更传统的头盔的有效性，包括配有冲击式安全气囊，摩擦还原层，剪切垫和波浪蜂窝衬里的效果。

在瑞典研究机构使用目的内置钻机，将头盔放在碰撞测试假头上，这是可用的平均男性人类头的最近复制品。它们用加速度计安装了它们，并将其倾斜，侧第一，并返回到砂纸覆盖的45°倾斜的砧座上，以模拟每小时14英里的沥青，这是一种常见的循环速度。基于1,024前一自行车事故的重建选择了冲击点，这是新头盔测试标准提案的一部分。

假人的头部装有传感器，可以测量并记录撞击过程中的旋转加速度。这些记录随后被应用到研究小组开发的人脑有限元模型中，以分析其对大脑的潜在损害。大脑模型包括主要受创伤性脑损伤影响的区域，如胼胝体(分隔半球的膜)和脑沟(大脑表面的沟槽)。

研究人员使用了这种详细的创伤性脑损伤解剖模型，该模型与以前的尸体研究相对照，来预测每一种头盔类型斜向撞击时大脑的应变分布。

他们发现更新的技术减少了整个大脑与旧头盔相比，这种损伤在胼胝体和脑沟中也可以看到。然而，他们也发现，新头盔的有效性取决于其技术和撞击地点。

此外，一些专门为减少旋转力而设计的头盔似乎并没有达到目的。法迪说:“没有一种强有力的、适用于目的的测试方法和科学支持，消费者仍然了解不足，设计师也没有具体的措施来改善他们的设计决策。”

研究人员指出，虽然他们的研究预示着一个更好的头盔测试系统，但这篇论文为进一步的研究奠定了基础。例如，通过只使用假头，研究结果没有考虑到身体其他部位的运动可能如何影响自行车手摔倒或碰撞的方式。因此，新的研究应该在全身碰撞测试假人身上测试这些头盔的有效性。

资深作者、帝国理工大学戴森设计工程学院的Mazdak Ghajari博士说:“随着自行车的普及，我们看到越来越多的公众和自行车社区要求对新头盔技术进行彻底审查，以告知他们的购买。”然而，如果不测试旋转力，这是很难做到的。

“我们的研究可以帮助解决这一差距，告知客户，提高安全性，降低骑自行车的TBI的频率和严重程度。”

作者现在正在研究摩托车和工业头盔的测试标准。法迪补充说:“在需要什么头盔以及如何确保最佳防护方面，每一项危险活动都有自己的挑战。”

戴森设计工程学院也建造了自己的钻机来进行未来的头盔冲击试验。

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