사이클링 헬멧의 최대 회전 가속도를 줄이기 위한 두 가지 회전 헬멧 기술 평가

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 7735(2022) 이 기사 인용

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뇌 외상의 위험은 다양한 회전 관리 기술을 갖춘 헬멧의 개발로 이어지는 회전 운동학과 관련되어 있습니다. 본 문서의 목적은 회전별 테스트 프로토콜을 사용하여 이러한 기술 중 두 가지의 효율성을 평가하는 것이었습니다. 각 기술의 성능을 평가하기 위해 헤드의 동적 반응을 측정했습니다. 이 연구에는 동일한 구조의 사이클링 헬멧 3개가 포함되었습니다. 회전 기술이 없는 하나의 헬멧, 확립된 상용 기술 및 저자가 설계하고 조립한 새로운 헬멧 회전 기술을 테스트했습니다. 일련의 충격 동안 머리 형태의 동적 반응을 관리하는 각 헬멧의 능력을 측정하기 위해 45° 모루에 대한 낙하 테스트를 사용했습니다. 결과에 따르면 두 회전 헬멧 기술 모두 최대 회전 가속도와 뇌 피로가 낮아지는 것으로 나타났습니다. 그러나 각 기술은 충격 조건에 따라 고유한 성능 특성을 보여주었습니다.

미국의 의료 시스템은 일반 인구의 두부 손상을 치료하고 관리하는 데 연간 20억 달러가 필요합니다1,2. 어린이와 청소년 입원의 30~40%를 차지하는 뇌진탕은 자전거를 타는 동안 어린이에게 발생하는 머리 부상의 가장 흔한 원인입니다. 일반적으로 스포츠 관련 뇌진탕은 "조용한 전염병"으로 묘사되어 왔으며, 이러한 부상의 유병률과 영향은 완전히 설명되지 않았습니다1,2,3,4,5. 헬멧 기술은 스포츠에서 머리 충격으로 인한 뇌진탕을 포함한 머리 외상 위험을 최소화하기 위해 개발되었습니다5,6,7,8. 사이클링 시 머리 부상을 줄이는 데 유용한 것으로 입증되었지만 뇌진탕과 관련된 부상 메커니즘은 현재 헬멧 테스트 프로토콜9,10,11,12에 완전히 반영되지 않았습니다. 충격 중 머리 역학을 설명하는 회전 운동학은 뇌진탕9,10,11,13,14,15,16,17을 포함한 확산성 뇌 손상과 관련이 있습니다. 그러나 머리 외상을 관리하기 위한 스포츠 헬멧의 효과에는 일반적으로 평평한 모루18에 대한 수직 낙하 테스트를 사용하여 선형 가속도를 측정하는 것이 포함됩니다. Post et al.19와 Rowson et al.20은 머리 충격에 대한 최대 회전 가속도와 선형 가속도 사이의 약한 관계를 보고했습니다. 여러 테스트 방법이 사용되었지만 현재까지 사이클링 헬멧 테스트 표준에는 회전 성능 기준10,12,14,21,22,23,24,25,26,27이 포함되어 있지 않습니다. 제안된 고마찰 충격 테스트 프로토콜은 회전 가속도를 관리하기 위한 헬멧 용량을 측정하는 데 사용되었습니다. 여기에는 고마찰 사포가 장착된 각진 충격 모루에 자유 낙하하는 헬멧 머리 형태가 포함되었습니다.

자전거 헬멧 제조업체는 회전 충격 특성이 뇌진탕 부상 위험을 예측하는 중요한 지표라는 보고에 따라 효과적인 회전 관리 기술을 자전거 헬멧에 통합하는 데 대한 관심이 높아졌습니다6,10,11,12.

이 연구의 목적은 고마찰 충격 테스트 프로토콜을 사용하여 충격 외상을 관리하기 위해 동일한 제조사 및 모델의 사이클링 헬멧에 장착된 두 가지 회전 헬멧 기술의 용량을 평가하는 것이었습니다.

이 연구에는 3개의 동일한 중간 크기 사이클링 헬멧이 포함되었습니다: 회전 기술이 없는 시중에서 판매되는 사이클링 헬멧, 회전 기술 저마찰층(MIPS, 다방향 충격 보호 시스템, 스웨덴)이 있는 시중에서 판매되는 사이클링 헬멧, 유체로 채워진 주머니로 구성된 새로운 회전 기술이 적용된 사이클링 헬멧이 출시되었습니다(그림 1). 세 헬멧 모두 폴리카보네이트 마이크로 쉘, 발포 폴리스티렌 라이너, Koroyd® 인서트, 핏 패드 및 턱끈으로 구성되었습니다. 표본 크기에는 각 헬멧 유형별로 4개의 헬멧이 포함되어 총 12개의 헬멧이 포함되었습니다.