Jakten på en säkrare hjälm

Långt efter att vinnarna av Super Bowl XLV har tagit hem Lombardi-trofén, kommer denna säsong att bli ihågkommen för nya ansträngningar för att lindra de till synes oundvikliga huvudskadorna som så många fotbollsspelare ådragit sig.

Skadeskydd: Riddell 360 är designad för att hjälpa till att förhindra hjärnskakning genom att minska kraften från stöten mot framsidan av en spelares huvud.

Den genomsnittliga spelaren utsätts för uppskattningsvis 950 slag mot huvudet under en säsong. Dessa träffar kan inte bara resultera i hjärnskakning utan även långvariga hjärnskador. Som svar på den större medvetenheten om huvudskador, gjorde NFL betydande regeländringar den här säsongen – hårdare straff och höga böter för hjälm-till-hjälm-träffar eller träffar mot försvarslösa spelare. Men ett annat sätt att skydda spelare kommer från bättre hjälmteknik.

Riddell, den officiella utrustningstillverkaren för NFL, har släppt en ny typ av hjälm designad för att hjälpa till att minska hjärnskakning. De Riddell 360 minskar slagkraften till framsidan av en spelares huvud, där 70 procent av träffarna inträffar, säger Thad Ide, Riddells senior vice president för forskning och utveckling. Ide tillägger att 70 procent av hjärnskakningarna beror på träffar på framsidan av hjälmen.

Riddell har samlat in statistik om huvudskador med hjälp av sin egen HIT-teknik, ett system som använder sensorutrustade hjälmar för att mäta platsen, storleken och riktningen för träffar som upplevs under en match eller träning. Hittills har systemet samlat in data om över 1,5 miljoner huvudkollisioner. NFL meddelade nyligen att de kommer att använda HIT-tekniken för att mäta huvudeffekter under säsongen 2011. Ligan arbetar med att utveckla systemet och bygga nya sensorer som kan placeras inte bara runt toppen av hjälmen, utan också bakom en spelares öra och i ett munstycke för mer exakta avläsningar.

Riddell designade om nyckelaspekter av hjälmen för att bättre skydda dess främre del. Ansiktsskydd är normalt gjorda av kolstål och fästa på den övre fronten av hjälmen; så när en spelare blir träffad i ansiktet överförs energi till framsidan av huvudet. Däremot är ansiktsmasken på Riddell 360 gjord av en hybrid av kolstål och ett lätt, flexibelt material. Den är fäst på sidan av hjälmen med gångjärnsklämmor, vilket innebär att ansiktsskyddet böjs vid stöten och absorberar mer av energin innan den återgår till sin ursprungliga form.

Riddell-forskare skapade också en ansiktsramstruktur, ett kontinuerligt stoppningsarrangemang tillverkat av material som hjälper till att minska mängden kraft som överförs till spelarens huvud från en träff till framsidan av hjälmen. Vadderingen inuti hjälmen har en sexkantig design som formar sig väl mot spelarens huvud, säger Ide. Och hjälmen har ett uppblåsbart foder på sidan och baksidan för en anpassad passform. Detta förhindrar en spelares huvud från att röra sig inuti hjälmen och hindrar hjälmen från att hoppa av.

Den 10 januari bars Riddell 360 för första gången under en riktig match, när University of Oregons fotbollsstjärna LaMichael James bar hjälmen under college nationella mästerskapsmatchen mot Auburn University. Ide säger att hjälmen, prissatt till över $400, kommer att skickas till alla division 1 college-lag i vår.

En annan stor utmaning inom hjälmdesign är att skydda mot rotations- eller vinkelaccelerationer, träffar som får en spelares huvud att rotera eller snurra något, vilket oftast leder till hjärnskakning. Sedan 2007 har National Institutes of Health (NIH) finansierat studier, med hjälp av HIT-systemet, för att mäta hur denna typ av huvudstöt orsakar skador. HIT-tekniken mäter både rotations- och linjäracceleration av en spelares huvud. Linjär acceleration är resultatet av en direktträff som får en spelares huvud att röra sig fram och tillbaka. Den resulterande reaktionskraften uttrycks i g-kraft (där ett g är lika med tyngdkraften). Forskning utförd av NFL har fastställt att 98 g är tröskeln för hjärnskakning.

[Riddells] hjälmkoncept och design är verkligen unik, säger Joseph Maroon , en professor i neurokirurgi vid University of Pennsylvania Medical Center och teamets neurokirurg för Pittsburgh Steelers. Men problemet är att det är mycket om hjärnskakning och huvudskador som vi inte helt förstår.

Detta är en nyckelfråga för dem som forskar om sätt att skydda fotbollsspelare. En studie publicerad i J ournal of Athletic Training i December 2010 fann att hjärntrauma inte bara kan orsakas av träffar som gör en spelare vinglig, utan också av ansamling av mindre träffar.

Diskussionen som pågår nu är vilka träffar du vill skydda dig mot? De enorma katastrofala hjärnskakningarna, eller de mindre träffarna som en spelare tar 50 gånger om dagen? säger Chris Nowinski , ordförande för Sports Legacy Institute, en ideell organisation baserad i Waltham, Massachusetts, som studerar hjärnskador hos idrottare. Ärligt talat tror jag inte att folk vet vilken väg de ska gå just nu, säger Nowinski.

Rick Greenwald, VD för Simbex, ett forsknings- och produktutvecklingsföretag i Libanon, New Hampshire, och huvudutredare av NIH-studier som använder HIT-systemet, säger att forskare fortfarande inte vet hur mycket rotationsrörelse som orsakar hjärnskakning, och att de därför inte veta hur mycket de behöver minska det för att förhindra hjärnskakning. (Simbex är specialiserat på biomekaniska återkopplingssystem och utvecklade ursprungligen HIT-tekniken, som förvärvades av Riddell 2004.)

Behovet av bättre skyddsutrustning har också inspirerat till några mer experimentella design. Michael Princip, en industridesigningenjör, fick nyligen uppmärksamhet för sin Bulwark-hjälm, som innehåller lager av stoppning med varierande tjocklek och densitet under ett hårt yttre skal av polykarbonat. De inre lagren är kalibrerade för att minska mängden energi som når det inre skalet som omger spelarens huvud. Hjälmen är också segmenterad så att delar av hjälmen kan vadderas på olika sätt beroende på spelarens position - quarterbacks, till exempel, uthärdar de flesta krafter på baksidan av huvudet. Princip bygger för närvarande en andra prototyp för testning.

En annan design som har varit under utveckling i åtta år är Gladiator, byggd av Brett Straus, en industriell designer på Protective Sports Equipment, ett privat företag i Pennsylvania. Hjälmen har ett mjukt ytterskal av polyuretanskum över en hård ytterhjälm. Den innehåller också flera inre lager utformade för att hantera energin från träffar.

Alla ansträngningar för teknisk innovation bör applåderas, säger Greenwald. Men, säger han, alla dessa konstruktioner måste studeras noggrant i labbet och på fältet och utvärderas av den nationella operativa kommittén för standarder för atletisk utrustning.

Det finns en växande oro över hur alla hjälmar testas och värderas för säkerhet. Sen. Tom Udall (D-New Mexico) ber U.S.A. Federal Trade Commission att undersöka vilseledande säkerhetspåståenden och bedrägliga metoder vid försäljning av nya fotbollshjälmar och renoverade begagnade.

Nowinski säger att hjärntrauma och hjärnskakning alltid kommer att vara ett problem i hjälmsporter. Det är mycket om huvudskador som vi inte vet och inte förstår, säger han, och det kommer att vara sant under väldigt lång tid.

Brittany Sauser är reporter och senior webbproducent för Teknikgranskning.

Dölj