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Los cascos son esenciales para los atletas y los adictos a la adrenalina al aire libre, pero no todos los cascos en el mercado actual brindan una buena protección. El neurólogo de UC Berkeley, Robert Knight, ideó un diseño mejorado que ayudará a proteger a todos los usuarios de cascos de las fuerzas que tuercen y rompen la cabeza y podrían dañar el cerebro. (Video de UC Berkeley por Roxanne Makasdjian y Stephen McNally)

Como neurólogo, Robert Knight ha visto lo que sucede cuando el cerebro choca violentamente dentro del cráneo. Y es consciente de las consecuencias a menudo trágicas.

A lo largo de sus 40 años como investigador académico y médico, la Universidad de California, Berkeley, profesor de psicología y neurociencia, ha conocido a estudiantes y amigos cuyas vidas y carreras se vieron descarriladas por lesiones en la cabeza por accidentes de bicicleta y automovilísticos. Tiene en sus manos sesos destruidos por golpes accidentales en la cabeza.

No es sorprendente que se estremezca cuando imagina a sus nietos pequeños cayéndose de una bicicleta y golpeándose la cabeza.

Entonces, Knight inventó un casco mejor, uno con un acolchado más efectivo para amortiguar los efectos de un golpe directo, pero más importante aún, una capa exterior innovadora que gira para absorber las fuerzas de torsión contra las que los cascos actuales no protegen.

Su diseño es lo suficientemente flexible como para brindar protección a los jugadores de fútbol y hockey, que reciben los golpes más severos y frecuentes en la cabeza, así como a policías, soldados, practicantes de snowboard y cualquier persona que use un casco o casco. Y sí, los ciclistas también.

La mayoría de la gente piensa que una conmoción cerebral, un hematoma en el cerebro, es el tipo de trauma más peligroso, pero un movimiento de torsión es igual de malo, porque puede desgarrar las fibras cerebrales. Mientras que los linieros fornidos desarrollan cuellos fuertes que pueden soportar una cantidad limitada de torsión, los niños y adolescentes, incluida la mayoría de los jugadores de fútbol americano de la escuela secundaria, no lo hacen.

“Un impacto lineal directo en la cabeza ciertamente no es bueno, pero además, hay fuerzas de rotación que tuercen el cerebro. Es como en el boxeo, donde entra un golpe circular, la cabeza gira y están fuera”, dijo Knight. “Eso se debe a que el cerebro simplemente no está diseñado para rotar; terminas con daño a las fibras de conexión críticas en el cerebro”.

Brainguard

Hace ocho años, fundó una empresa, BrainGuard, para desarrollar el nuevo diseño de casco y atraer el interés de los principales fabricantes de cascos. Hasta ahora, él y su equipo de cuatro personas han producido prototipos de cascos de fútbol, ??hockey, béisbol, bicicleta, motocicleta, utilitarios deportivos y deportes de nieve.

La línea de BrainGuard incluye cascos mejorados para béisbol, ciclismo y hockey, además de fútbol. La empresa está desarrollando prototipos para todos los deportes, así como militares, bomberos y construcción. Todos incorporan un amortiguador giratorio para reducir el daño de los torques en la cabeza. (Fotografías cortesía de Robert Knight)

"Como soy neurólogo, me gustaría ver algo que mejore la calidad de vida de las personas al disminuir la lesión cerebral traumática y sus efectos resultantes en el cerebro y la función emocional, cognitiva y conductual", dijo Knight, exjefe de Instituto de Neurociencia Helen Wills de UC Berkeley. “Esa es mi esperanza”.

El jefe de equipo de fútbol americano de UC Berkeley, Tim Feaster, se probó el casco por primera vez hace un año, cuando era asistente del equipo de los Oakland Raiders, y posteriormente ayudó a Knight a ponérselo en la cabeza a un par de jugadores de Cal, a quienes les gustó. dijo Fester.

“Creo que la tecnología es increíblemente fascinante”, dijo, y agregó que “absolutamente” ofrecería el casco de fútbol americano a su equipo una vez que esté certificado. “Nunca había visto algo así: una capa exterior que se mueve sobre la capa interior me intrigaba. Era tan ingenioso que tenía sentido la forma en que se movía. Pensé que en realidad podrían tener algo aquí.

Feaster admitió que la elección del casco por parte de un jugador (actualmente, los jugadores de fútbol americano de Cal pueden elegir entre más de 15 estilos de cuatro fabricantes) a menudo tiene más que ver con la estética que con la seguridad. Y la conmoción cerebral es la principal preocupación.

“Pero estoy totalmente a favor de que los muchachos al menos lo intenten, si creo en ello”, dijo. “Cualquier forma en que una nueva tecnología pueda al menos limitar el daño, estoy totalmente de acuerdo”.

TBI, la principal causa de muerte y discapacidad en el mundo

Knight cita cifras sorprendentes sobre el alcance de las lesiones cerebrales traumáticas (TBI, por sus siglas en inglés) en los Estados Unidos. Los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades dieron seguimiento a 2,9 millones de estadounidenses afectados por TBI en 2014, principalmente por caídas y accidentes automovilísticos. Si bien la mayoría de las lesiones fueron conmociones cerebrales leves, el total incluyó 288,000 hospitalizaciones y 57,000 muertes. La Organización Mundial de la Salud estima que la TBI será la principal causa de muerte y discapacidad en el mundo este año.

Robert Knight, que normalmente estudia funciones cerebrales básicas como la memoria y trata a pacientes con enfermedad de Alzheimer y Parkinson, inventó un nuevo tipo de casco para prevenir lesiones cerebrales por traumatismo craneoencefálico. (Foto de UC Berkeley por Stephen McNally)

Sin embargo, estas cifras no tienen en cuenta muchas conmociones cerebrales relacionadas con los deportes que no resultan en una visita a la sala de emergencias, pero obligan a un jugador a quedarse fuera del juego por el resto del juego. El Brain Injury Research Institute estima que hubo 135,000 conmociones cerebrales relacionadas con el deporte en personas de 5 a 18 años entre 2001 y 2005. Si bien los síntomas de conmoción cerebral (dolor de cabeza, náuseas, fatiga, confusión o problemas de memoria, trastornos del sueño y cambios de humor) generalmente desaparecen, la el efecto acumulativo de conmociones cerebrales leves repetidas podría ser grave.

“La mayoría de la gente piensa que el interior del cráneo es un bonito recipiente liso, como una cáscara de huevo, que contiene el precioso cerebro”, dijo. "No es verdad. El interior del cráneo está lleno de todo tipo de crestas óseas que pueden ser bastante destructivas, como si te golpeara en el brazo y te hiciera un hematoma. Pero si lastimas el cerebro, la sangre inicia una cascada de reacciones que en realidad matan las células cerebrales”.

Cuando los moretones ocurren una y otra vez, incluso sin una conmoción cerebral, una persona puede contraer encefalopatía traumática crónica (CTE, por sus siglas en inglés), una condición que generó controversia durante la última década y fue el tema de la película Concussion de 2015 protagonizada por Will Smith.

Especialmente en los linieros de fútbol, ??la CTE ha provocado una epidemia de demencia temprana, alteraciones del estado de ánimo e incluso suicidio entre los jugadores profesionales retirados. En un estudio de 202 ex jugadores de fútbol cuyos cerebros fueron donados después de la muerte, 3 de 14, o el 21 % de los que habían jugado solo en la escuela secundaria, mostraron evidencia de CTE. De los que jugaron fútbol americano en la universidad, 48 de 53, o el 91 %, tenían CTE. De los jugadores de la NFL (Liga Nacional de Fútbol), 110 de 111 tenían CTE.

“Ese es el gran gorila en la sala de la NFL y la NHL (Liga Nacional de Hockey)”, dijo Knight.

El cerebro de una persona que murió de una hemorragia cerebral después de un traumatismo craneal. (Foto cortesía de Robert Knight)

Sin embargo, mientras que las contusiones y los coágulos de sangre en el cerebro son un gran problema, los desgarros que ocurren cuando las fibras cerebrales se tuercen y tuercen son igualmente dañinos.

“El cerebro opera mediante el envío de una célula en su fibra de conexión a través de un axón para enviar señales a otra célula”, dijo. “Cuando obtienes estas fuerzas complejas de torsión y rotación, obtienes compresión, tensión y corte, y en realidad puedes dañar y rasgar mecánicamente las fibras que las conectan.

Los mejores cascos de hoy, incluidos los que usa la NFL, incluyen un acolchado que hace un trabajo decente al absorber la energía de una colisión directa con la cabeza y evitar que toda la fuerza del golpe llegue al cerebro. Pero no tienen en cuenta los golpes que rompen y giran la cabeza. La cubierta exterior del casco de fútbol de Knight puede girar alrededor de una pulgada en relación con la cubierta interior, que está atada a la cabeza; esto absorbe el torque peligroso que puede causar daño cerebral permanente. Los cascos más esféricos, como los de las bicicletas y los snowboarders, podrían girar alrededor de una pulgada y media, absorbiendo aún más energía de rotación, dijo.

Para permitir la rotación de este casco, Knight coloca puntales de plástico compacto entre la carcasa interior y exterior. Los puntales permiten que la carcasa exterior se deslice en relación con la carcasa interior atada a la cabeza, esencialmente un amortiguador giratorio.

Adaptación de los cascos de hoy

Knight y BrainGuard CTO Ram Gurumoorthy, quien tiene un doctorado en Berkeley. en ingeniería, dicen que su diseño no agrega peso ni grosor adicionales a un casco de fútbol americano, y que muchos modelos de cascos de hoy en día podrían adaptarse agregando la nueva capa exterior y los puntales. El diseño, que también incluye una máscara facial de fibra de carbono más ligera, se puede adaptar a cualquier deporte o recreación: escalada, deportes todoterreno y todoterreno, así como béisbol, lacrosse, rugby y waterpolo, uno de los deportes más peligrosos para las conmociones cerebrales. La misma calota interior con calota exterior intercambiable también sirve para cascos industriales y para cascos de bombero y militares.

Knight y su equipo de BrainGuard construyeron una máquina de prueba de última generación para ver cómo su nuevo diseño de casco resiste los golpes directos y indirectos en la cabeza. (Foto de UC Berkeley por Stephen McNally)

“La belleza del casco es que es una plataforma modular, lo que significa que las entrañas, el interior unido a la cabeza, siguen siendo iguales o bastante similares, y solo la cubierta exterior puede cambiar, según el deporte”, dijo Knight.

El casco de fútbol americano de BrainGuard superó los requisitos de rendimiento mecánico especificados en el Comité Operativo Nacional de Normas para Equipos Deportivos en noviembre, un primer paso para ofrecerlo a equipos profesionales, universitarios y de escuelas secundarias. La compañía ahora está instalando una pequeña línea de fabricación para producir alrededor de 1,000 cascos de fútbol americano, suficientes para probar el diseño con algunos equipos de escuelas secundarias y universidades, una vez que el casco fabricado haya sido certificado, y está buscando dinero de los inversores para pagar los moldes de inyección y líneas de fabricación de cascos para bicicletas, motos y deportes de nieve.

“Quiero enfatizar que los cascos de fútbol americano que hay hoy en el mercado son efectivos. Lo que estamos tratando de hacer es hacerlos más efectivos”, dijo Knight.

Una prueba estándar de cascos es dejar caer un peso directamente sobre el casco para ver cómo absorbe la fuerza de un impacto directo. (Foto de UC Berkeley por Stephen McNally)

En el garaje de su empresa en un parque industrial en Point Richmond, California, Knight y Gurumoorthy han construido una máquina de prueba de cascos de última generación para comparar BrainGuard con cascos comerciales. Knight dice que el nuevo diseño es entre un 25 y un 50 por ciento mejor que cualquiera en el mercado, en términos de amortiguación de las fuerzas de rotación. Su diseño es particularmente efectivo para golpes frontales que contribuyen a CTE, que comienza en el lóbulo frontal, dijo Knight.

“Nuestro casco puede reducir la fuerza de rotación hasta a la mitad, pero no la elimina. Esto no es una panacea; estamos reduciendo la influencia de los golpes en la cabeza”, dijo.

Los medios más efectivos para reducir las lesiones traumáticas en la cabeza serían prohibir el fútbol americano para niños menores de 13 años (muchos juegan en las ligas Pop Warner Little Scholars Inc.) y cambiar la forma en que los jugadores mayores usan la cabeza durante la práctica y el juego. A menos que se prohíban los deportes de contacto, lo cual es poco probable, un mejor casco al menos reducirá la cantidad de conmociones cerebrales, el daño de las subconmociones cerebrales repetidas y las posibilidades de desarrollar ETC.

El mayor temor de Knight es que mejores cascos fomenten un comportamiento más violento y peligroso.

“Lo que más me preocupa es que si sacas un mejor casco de reducción de fuerza, las personas no prestarán atención a otras cosas que deberían hacer para reducir la fuerza en la cabeza, como reducir o eliminar el contacto casco con casco”. él dijo. “Mi sueño es que algún día, mi nieta de 8 años use un casco de bicicleta que esté bien diseñado, de modo que la única vez que se caiga de la bicicleta, la posibilidad de que su bicicleta disminuya drásticamente tener una lesión cerebral grave”.

INFORMACIÓN RELACIONADA

  • Sitio web del laboratorio de neurociencia Knight
  • BrainGuard
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¿Cuál es el nuevo diseño del casco de fútbol?

El casco Axiom hace alarde de una mayor protección contra estas lesiones en la cabeza con mecanismos de ajuste mejorados, tecnología avanzada que rastrea las colisiones en el casco. Visualmente, las mayores diferencias con Axiom son sus paneles flexibles que agregan más aberturas a la carcasa del casco y la eliminación de la barra superior de la máscara facial.

¿Por qué los cascos de fútbol están diseñados de la forma en que son?

Elementos absorbentes de energía. El rendimiento de un casco de fútbol americano se basa en su capacidad para disminuir la fuerza en la cabeza de un impacto.

¿Cuáles son los 2 tipos de cascos de fútbol americano?

Riddell y Schutt son los dos mayores fabricantes de cascos en el fútbol profesional. Riddell es el casco oficial de la Liga Nacional de Fútbol y dos tercios de los jugadores usan modelos Riddell, mientras que el otro tercio usa cascos Schutt.

¿Qué mejoras se han hecho en el casco de fútbol americano?

Las presentaciones de cascos introdujeron interesantes innovaciones en el diseño de cascos, entre ellas: optimización del espacio del casco como resultado del modelado por computadora; nuevos materiales; diseños estructurales novedosos para la gestión de la energía; y el uso de técnicas de fabricación avanzadas, incluida la impresión 3D que permiten una mayor flexibilidad de diseño y una rápida

Video: football helmet design