研究人员正在更多地了解导致创伤性脑损伤的原因，尽管他们必须具有创造性来解决大脑接触受限的问题。
圣路易斯华盛顿大学麦凯维工程学院机械工程与材料科学教授露丝·冈本(RuthOkamoto)表示：“你不能通过跑来跑去打人的头部来研究创伤性脑损伤。”相反，冈本和她的同事使用磁共振弹性成像(MRE)，这是一种非侵入性成像技术，可以绘制软组织的弹性特性和刚度，以阐明大脑对颅骨运动反应的关键机械特征。
在7月11日在线发表在《生物机械工程杂志》上的新研究中，冈本和李·亨特杰出教授、机械工程与材料科学系系主任菲利普·V·贝利(PhilipV.Bayly)及其合作者提供了有关头部时会发生什么情况的新数据。在两个方向上以不同的频率抖动。
冈本说：“在这个实验中，我们正在进行一项安全测试——像一碗明胶一样轻轻地来回振动你的头部——以收集有关大脑僵硬程度及其运动方式的信息，以便我们可以制作更好的计算机模型。”。“当我们在MRI机器中摇动你的头部时，我们实际上可以看到大脑的运动，它看起来像波浪，就像你在水中扔一块卵石，波浪向外移动。这是同一类事情，除了在在我们的例子中，波是从头骨向内发出的。”
在实验过程中，志愿者的头骨要么从后脑勺振动，如“是”点头动作，要么从头部右侧振动，如“否”颈部旋转。研究小组对不同振动频率产生的波进行成像，并确定动能(KE)，即有多少能量转移到头部，以及应变能(SE)，即大脑变形的能量。
横向运动或摇头“不”(C)的应变能与动能之比(SE/KE)高于枕骨运动或点头“是”(B)。SE/KE在低频振动时也较高。图片来源：贝利实验室
冈本和她的合著者发现，SE/KE比率是大脑对头骨运动的脆弱程度的一个揭示性指标。该比率表明，与枕骨兴奋(“是”点头)相比，对横向颅骨运动(“否”旋转)的大脑变形反应存在显着差异。当摇头表示“不”时，SE/KE比率大约是点头“是”时的四倍，这表明侧面或侧面的撞击比枕骨或额头撞击更容易造成脑损伤。严重程度。
冈本说：“效果比我们预期的要大得多，无论年龄和性别等其他因素如何，‘是’和‘不是’之间的差异都非常明显。”“在其他人的预测背景下，这是有道理的——这与其他研究人员在计算机模拟中观察到的情况并不相反——但它确实表明我们仍然需要对不同群体和不同条件进行更多研究。”
根据他们的观察，研究小组得出结论，大脑的脆弱性在很大程度上取决于头部运动的方向，而不仅仅是影响的大小或强度。他们还发现，大脑对低频运动很敏感，因此通过降低力量但持续更长时间来“软化”打击可能并不能有效防止大脑变形和损伤。
“接下来，我们想找出哪些其他因素对于确定大脑的脆弱程度也很重要，”贝利说。“脆弱性是否会随着年龄而变化，例如儿童或老年人?机械脆弱性是否取决于性别?大脑的大小或形状重要吗?”
“这些结果可能会影响我们如何预防创伤性脑损伤，”贝利补充道。“我们是否应该更多地关注针对某些类型或方向的冲击的保护?我们是否应该重新考虑如何设计或测试头盔，例如减少传输到大脑的能量，而不是专注于减少最大加速度?这些都是需要解决的开放性问题进一步研究。”
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