Будь-спорт може стати причиною серйозних травм і американський футбол не є винятком. Невід'ємною частиною цього виду спорту є зіткнення гравців, що призводить до виникнення струсів головного мозку. Фахівці ANSYS у співпраці з іншими компаніями і лікарями-неврологами моделюють ситуацію зіткнення з урахуванням різних конструкцій шоломів для розробки найбільш ефективного спортивного інвентарю, що запобігає пошкодження мозку спортсменів.
Нещодавно завершився Супер Кубок і спірне сезон NFL, перемогу в якому здобула команда NEW England Patriots. На одній з ігор для Cliff Avril, захисника команди Seahawks, Супер Кубок закінчився в 3 раунді, після того як йому діагностували струс мозку. Приймаючий гравець Петріотс Julian Edelman кілька разів проходив перевірку на струсу під час Супер Кубка. Результати тестів дозволяли йому продовжувати грати, але все могло б бути і по-іншому.
Футбол привертає фанатів, тому що він вимагає високих фізичних показників від спортсменів для демонстрації видатної гри і незрівнянної стратегічної підготовки. Поки ми захоплюємося тими, хто на поле і в запасі - гравцями і тренерами - часом приходять думки, що спортсмени жертвують своїм здоров'ям заради розваги інших.
У 2013 р Американська Асоціація спортивної медицини опублікувала дані про те, що щорічно майже 3,8 млн струсів трапляється під час спортивних активностей - з урахуванням того, що близько 50% струсів залишаються зафіксованими. NFL тепер встановлює нові правила для зниження ризику отримання черепно-мозкових травм. Якщо неможливо уникнути ударів, які є невід'ємною частиною цього спорту, потрібно скоротити і можливо майже повністю запобігти майбутню інвалідність внаслідок струсу.
За словами д-ра Jean-Marc Raymacker, невролога лікарні St. Peter Hospital в місті Оттіньі, Бельгія, ударна хвиля, що виникає в результаті зіткнення, швидко поширюється через весь мозок і може пошкодити клітини, а також привести до змін кров'яних судин. Це призводить до нейропсихологическим проблем, наприклад до погіршення уважності. Очевидним рішенням є зниження шкоди, що завдається мозку, за допомогою шолома, який поглинає основну частину удару і знижує різке збільшення тиску на мозок.
Поширення ударної хвилі в мозку футбольного гравця
Економічно-ефективні інновації вимагають наявності способу для швидкого тестування різних модифікацій конструкції, способу, який може виміряти ефект від цих змін, і цей спосіб - використання повністю віртуального прототипу. Моделювання поведінки людського мозку в різних умовах є воістину грандіозною задачею. Дослідники вже моделюють кілька функцій, пов'язаних з головним мозком, включаючи лікування мозкової аневризми, глибоку стимуляцію мозку при хворобах Паркінсона і епілепсії, нейромодуляцию для лікування депресії і допомогу в реабілітації після травми. Завдяки співпраці з компанією Simpleware ANSYS отримав деталізовану геометрію голови, включаючи різні частини мозку і футбольний шолом. Це дозволило нашим фахівцям з моделювання Chris Quan і Bence Gerber створити параметричну модель шолома і голови з мозком одного з гравців.
Крива зміни тиску в мозку
Відразу після удару тиск в мозку значно зростає. Використання найбільш поглинаючих матеріалів повинно значно знизити ступінь тиску, яке відчуває мозком.
Результати дали інформацію про амплітуду і поширенні тиску в різних частинах головного мозку в залежності від місця удару. Відчуваючи найбільш ударопоглащающімі матеріали, такіех як гума і композити, передбачається, що вийде значно скоротити тиск, що випробовується мозком. В майбутньому можливо вийде створити індивідуальні шоломи для кожного гравця, використовуючи автоматичне виробництво, засноване на скануванні голів і моделюванні можливих ударів.
Доктор Raymacker був приємно здивований якістю результатів, отриманих після моделювання, цитуючи останню заяву Американської академії неврології: «У нас є тільки один мозок і дуже важливо добре його захищати і дотримуватися рекомендацій Американської академії неврології зі спортивних струсів». Він підтримує ідею близького співробітництва розробників програмного забезпечення, дизайнерів шоломів і своїх колег-неврологів для розробки найбільш безпечного спортивного інвентарю та створення найсучасніших моделей мозку для моделювання спортивних травм, в тому числі під час хокею на льоду або боксу. Важливо приділяти особливу увагу відтворенню невеликих ударів у молодих спортсменів, чий мозок ще остаточно не сформувався, для запобігання ризику майбутньої інвалідності.
Використаний матеріал сайту ansys-blog.com
