Vermeidung von Hirnschäden und Erschütterungen : Computermodell für Sportler und Soldaten

Gehirnerschütterungen können im Sport und im Kampf vorkommen, aber Gesundheitsexperten wissen nicht genau, welche Erschütterungen , Stöße und unbeholfen Kopfbewegungen während dieser Aktivitäten stellen die größten Risiken für das Gehirn . Um das herauszufinden, haben Johns Hopkins Ingenieure eine leistungsstarke neue computerbasierte Verfahren , die Identifizierung der gefährlichen Bedingungen, die zu einer Gehirnerschütterung bezogenen Hirnverletzungen führen hilft entwickelt. Dieser Ansatz könnte zu neuen medizinischen Behandlungsmöglichkeiten und verschiedene sportliche Regeländerungen führen zu Hirntrauma unter den Spielern zu reduzieren.

Die Forschung kommt zu einem Zeitpunkt , wenn mehr Aufmerksamkeit wird der Bewertung und die Kopfverletzungen durch Soldaten und Athleten nachhaltig verhindert bezahlt . Einige Arten von Kopfverletzungen sind schwierig, mit Standard- diagnostischen Bildgebung zu sehen, aber kann schwerwiegende langfristige Folgen haben. Gehirnerschütterungen Sobald als kurzfristige Belästigung abgewiesen wurden in jüngerer Zeit zu ernsthaften Gehirnstörungen in Verbindung gebracht.

" Gehirnerschütterung -Verletzungen können zu entwickeln , auch wenn nichts physisch den Kopf berührt und keine Schäden an der Haut offensichtlich ", sagte Ramesh KT , die Alonzo G. Decker Jr. Professor der Wissenschaft und Technik , die die Forschung an der Johns Hopkins führte . " Denken Sie über einen Soldaten, die von der Druckwelle einer Explosion oder eines Fußballspielers Kokons nach einem schweren Zusammenstoß fiel wird . Die Person kann einen gewissen Verlust der kognitiven Funktion zu zeigen , aber Sie können nicht sofort sehen, alles in einem CT - Scan oder MRI dass sagt Ihnen genau, wo und wie viel Schaden an das Gehirn getan. Sie wissen nicht, was mit dem Gehirn, so wie Sie herausfinden, wie den Patienten zu behandeln ? "

Um Ärzte diese Frage zu beantworten , führte Ramesh ein Team, das eine leistungsfähige Technik namens Diffusions-Tensor- Bildgebung verwendet werden , zusammen mit einem Computermodell des Kopfes, um verletzte Axone , die kleinen , aber wichtigen Fasern, die Informationen von einer Gehirnzelle führen zu einem anderen zu identifizieren . Diese Axone werden in einer Art von Gehirngewebe bekannt als konzentrierte " weiße Substanz ", und sie scheinen bei der sogenannten milden verletzt Schädelhirntrauma mit Gehirnerschütterungen verbunden. Ramesh Team hat gezeigt, dass die Axone sind am einfachsten durch starke Drehungen des Kopfes verletzt , und der Forscher Prozess kann berechnen, welche Teile des Gehirns am ehesten während einer bestimmten Veranstaltung verletzt werden .

Das Team beschrieben seine neue Technik in einer aktuellen Ausgabe der Journal of Neurotrauma. Der federführende Autor , Rika M. Wright, spielte eine wichtige Rolle in der Forschung , während Abschluss ihrer Promotion in Johns Hopkins ' Whiting School of Engineering , von Ramesh überwacht. Wright ist jetzt ein Forschungsstipendiat an der Carnegie Mellon University. Ramesh weiterhin Forschung mit der Technik an der Johns Hopkins mit Unterstützung der National Institutes of Health durchzuführen.

Über seine Verwendung bei der Beurteilung zu bekämpfen und Sportverletzungen könnte die Arbeit breiteren Anwendungen, wie zB Erfassung axonalen Schädigung bei Patienten, die Kopfverletzungen in Verkehrsunfälle oder schwere Stürze erhalten haben müssen . "Das ist die Art von Verletzung, die dauern kann Wochen zu manifestieren ", sagte Ramesh . " Zu der Zeit, die Symptome zu bewerten, kann es zu spät für einige Arten von Behandlung hilfreich sein. Aber wenn man sofort , was mit dem Gehirn und in dem die Schädigung wahrscheinlich stattgefunden haben sagen können , können Sie in der Lage sein erhalten Sie einen entscheidenden Vorsprung auf die Behandlung . "

Bewaffnet mit diesem Wissen , Ramesh und seine Kollegen wollen ihre neue Technologie nutzen, um Athleten , insbesondere Fußball- und Hockey- Spieler, die während der Spiele in einer Weise, dass gewalttätige Seite zu Seite Bewegung auf den Kopf zuzufügen angegangen werden oder angeschlagen zu untersuchen. In der jüngsten Zeitschriftenartikel , die Autoren darauf hin , dass viele professionelle Sport-Spiele sind in High-Definition- Video aus mehreren Winkeln aufgenommen wurde . Dies, so zu schreiben, könnte es den Forschern ermöglichen , die Bewegungen im Sport Kollisionen verwickelt , die zu den schweren Kopfverletzungen führen zu rekonstruieren.

Die Autoren auch darauf hingewiesen , dass einige Sportteams statten ihre Spieler Helme oder Mundschutz mit Instrumenten , die die Beschleunigung des Kopfes bei einem Aufprall messen kann . Diese Daten , in der Forscher Computermodell eingegeben , könnte helfen, die wahrscheinliche Position des Hirnschäden . Diese Ergebnisse , zusammen mit neuropsychologischen Tests , könnte verwendet werden, um die Behandlung und Rehabilitation der Sportler zu führen , so die Autoren , und zu helfen, eine Sportmannschaft entscheiden, wenn ein Athlet sollte gestattet werden, die Wiedergabe fortzusetzen werden. Diese Strategie kann auch dazu beitragen, das Risiko für die Athleten , die sich aus einer degenerativen Erkrankung wiederholte Gehirnerschütterungen verbunden zu reduzieren.

Mehr Forschung , Erprobung und Validierung durchgeführt werden müssen , bevor das Computermodell auch nützlich in einer klinischen Umgebung zu werden. Dazu gehört auch Tierversuche und die Korrelation von Daten aus Ereignisrekonstruktion, um sicherzustellen, das Modell Hirnverletzungen genau identifiziert .

Im Idealfall würde Ramesh wie zu digitalen Gehirn Bilder von Soldaten und Athleten zu sammeln, bevor sie zu bekämpfen geben oder sich sehr körperliche sportliche Aktivitäten. "Wir wären dann in der Lage, eine Hochrisiko-Population zu verfolgen und zu halten Aufzeichnungen, welche Arten von Kopfverletzungen die sie erfahren , " sagte er. " Dann könnten wir, wie ihr Gehirn kann sich geändert haben , da die Originalbilder wurden gesammelt . Dies wird auch dazu führen , die Ärzte und Gesundheitsberufe, die Behandlung nach kritischen Ereignissen bieten zu suchen. "