Doğa Bilimleri ve mühendislik Araştırma Konseyi (NSERC) Kanada (keşif hibe 435921), Pashby spor emanet fonu fon minnetle anıyoruz (2016: RES0028760), Banting Araştırma Vakfı (keşif Ödülü 31214), NBEC A.ş. () Kanada) ve mühendislik ve Alberta Üniversitesi, Makina Mühendisliği Bölümü öğretim üyesi.

1. kask uygun senaryolar düzenleme <ol><li>tanımla uygun senaryolar üzerinde bir antropometrik test cihazı baş ve boyun (Hybrid III 50 persentil erkek) 575 mm kafa çevresi ile belirlenmesi için. 
	Not: Dört uygun senaryo örneği şekil 1 ' e karşılık gelen kask pozisyonları ile Tablo 1 ' de gösterilmiştir. İleri ve geri uygun senaryolar tanımları doğru kask kullanımının uygun kask konum değil kaşları kapsayan veya alın 3 açığa olarak belirtilen önceki epidemiyolojik çalışmalarda esas alarak.</li>
	<li>Her senaryo için uygun kask senaryo sürekli olarak tekrarlanan emin olmak için bölgesinde her kask konumunu işaretlemek.</li>
	<li>Tüm senaryoları uygun için CPSC sertifikalı kask, evrensel ve ekstra büyük boyutlarda kullanılabilir kullanın. 
	Not: Üretici sağlanan uygun rehber göre evrensel boyutu en uygun şekilde bölgesinde çevresi uyuyor.
	<ol><li>Her senaryo uygun için formunuzu koruyun diğer parametreleri tutarlı. Özellikle, yaklaşık olarak bir parmak genişliği alanı çene altında bırakmak ve güvenli bir şekilde korumak için ayarlanabilir arama el sıkın miğfer sıkın.</li>
	</ol></li></ol> 2. Kuvvet ölçüm uygun <ol><li>Yerleştir beş fit sensörler bölgesinde cilt üzerinde konumlandırılmış ön, geri, sol, sağ ve üst ( Şekil 2). 
	Not: Sensörler araştırma grubu 19 , 20 , 21 içinde , geliştirilen kuvvet Transdüserleri ızgara Bragg değiştirilmiş bir sürümü vardır. 22 50 0 N. aralığında uygun Kuvvetleri ölçmek için en iyi duruma getirilmiş, Değiştirilmiş sensörler bir kalınlık ve 2.6 mm ve 14 mm çapı sırasıyla var.</li>
	<li>Un miğferli bölgesinde herhangi bir yük altında bir referans ölçüm dönüştürücü ile üstlenirler. Bu referans ölçüm öncesinde her uygun kuvvet ölçü alın.</li>
	<li>Yer kask 3 bölgesinde ve ölçü kuvvet verisi üzerine s 2.5 kHz hızında. Aynı formda senaryo altı kez tekrarlanan ölçülerini tekrarlayın.</li>
	<li>Tüm senaryoları uygun için aynı ölçüm işlemi tekrarlayın.</li>
	<li>Convert dalga boyu üst karakter veri ölçümleri ile uygun duruma getirmek için önceden belirlenmiş kalibrasyon sabit dönüştürücü üzerinden ölçülen dalga boylarında çarparak zorlamak için güç dönüştürücü.</li>
</ol> 3. Etkisi simülasyon için açılan kule <ol><li>benzet etkisi doğrusal bir etkisi yüzey 19 , 23 vurmaya bölgesinde yol gösterici tarafından miğferli kafaya. Bunu yapmak için gerekli ekipman aşağıda açıklandığı gibi belirli bağlamdır.
	<ol><li>Bir ayarlanabilir damla gimbal, antropometrik test cihazı baş ve boyun ve değişken etki yüzeyi oluşur için araya bir damla kule. 
		Not: Toplam drop derleme kütlesi yaklaşık 11 kg olduğunu. Tam insan vücudu dışlama daha iyi bir gerçekçi etkisi 24 benzetimini yapmak için bir etkili gövde kitle olarak gimbal hesaplarında eklenen kütlesi.</li>
		<li>3-2-2-2 9 düzenlemek uni-Aksiyel ivme yapılandırma bölgesinde doğrusal izin vermek ve ağırlık merkezi 25, belirlenecek bölgesinde, açısal ivmelerini içinde.</li>
		<li>Çarpma hızı hemen önceki etkisini ölçmek için etkisi kule inşa amaç hız kapıya yerleştir.</li>
	</ol></li> <li>Toplamak veri toplama sistemi kullanarak baş hızlanma ve boyun kuvvet/an veri. Tüm kanallar için 100 kHz örneklenmiş analog voltaj filtre. Veri toplama sistemi önce 4 kHz 26 köşe frekans ile bir donanım anti-diğer adıyla düşük geçiş filtresi içerir.</li>
	<li>Etkisi senaryo düzenlemek.
	<ol><li>Tüm etkileri için daha iyi görüş için hareket takibi sırasında izin vermek için kask güneşlik kaldırın. Güneşlik sırasında etkisi etkisi nedeniyle gevşek onun eki önemsiz olduğu varsayılır.</li>
		<li>Tüm damla alın çarpışmaya düzenleyin. Diğer senaryolar da simüle, ancak bu bir ortak etkisi içinde Bisiklete binme 27, konumdur.</li>
		<li>Değişen tarafından Simulate altı farklı darbe senaryoları etkisi hız, etkisi yüzey ve kafa ilk veya gövde-ilk etkileri Tablo 2 başına.</li>
		<li>Zam bölgesinde uygun yükseklik için karşılık gelen etki hızları belirtilen. Bırakma bölgesinde bir uygun yükseklik, genellikle 0,82 m ve 1.83 m, sırasıyla 4 m/s ve 6 m/s, hızları elde etmek için. 
		Not: Yükseklik sürtünme kayıpları aşmak için gerektiği gibi ekleyin. 4 m/s ve 6 m/s iki etkisi hızları seçilmiş tabanlı önceki edebiyat ve standartları 28 kapalı.</li>
		<li>Etkisi yüzey düzenleyin.
		<ol><li>Yerleştir ya düz veya 45° açılı örs ( şekil 4). Açılı örs etkileri bir teğet hız bileşeni ile taklit ederken düz örs falls düz bir yüzeye taklit eder.</li>
			<li>Her iki bir asfalt yüzey simülasyonu aşındırıcı teyp örsler yüzey kapsayacak. Büyük olasılıkla etkilenmemiş kask rehber örs sadece düz yüzey sağlamak için etkileri arasında gerektiği gibi örs pozisyonunu ayarlayýn.</li>
		</ol></li></ol></li> <li>Kafa ilk veya gövde-ilk etkisi için açılan kule düzenlemek. Gövde etkileri kombine için benzer ile kafa ilk ve gövde-ilk etkileri simulate Smith ve ark içinde sunulan etkisi yapılandırma yükleme. 18 <ol><li>bir kafa ilk etkisi simüle etmek için açılan kule ayarlamak değil.</li>
		<li>Baş önce yere isabet gövde benzetimini yapmak için açılan gimbal yolundaki bir ahşap blok yerleştirin. Öyle ki baş yaklaşık 25 mm gövde etkisi, örs etkileyen uzak bu ahşap blok bir yükseklikte yerleştirin. Başından sonra boynun fleksiyon aracılığıyla örs vurmaya devam edecek.</li>
		<li>Damla Tower ( şekil 5) titreşimleri en aza indirmek için köpük tabakası içerir.</li>
		<li>Kafa ilk etkileri aksine, gövde-ilk etkileri boynundan açısını ayarlamak. 
		Not: etki yeri kafa ilk IMPACT çalışmasına ( şekil 6) karşılaştırılabilir olması fleksiyon sonra anvil alında çarpışmaya başından bu boyun açı ayarı sağlar. Alin etkileri yanı sıra, bu gövde-ilk senaryo kesinlikle yan etkilerin de ilgili olacaktır. Kafa ilk ve gövde-ilk etkilerin bu gimbal system baş ve boyun parça boyunca hareket darbeden sonra verir.</li>
	</ol></li> <li>Veri toplama sistemi, yüksek hızlı kameralar (bakınız Bölüm 4) ve damla bölgesinde aynı anda tetikler. Aynı etki ve uygun senaryo yapılandırma her zaman yeni kask ile 3 kez tekrarla. 
	Not: Yüksek hızlı kameralar ile aynı anda 4 bölümünde ayrıntılı açılan kule kurulmuş olması gerekir.</li>
	<li>Dört uygun senaryoların her birini senaryoların her birini 6 farklı etkisi için tabi. Toplam 72 damla her yapılandırma 3 denemeler sonra gerçekleştirmek.</li>
	<li>Sonrası bölgesinde kinematik ve Kinetik verileri işlemek.
	<ol><li>İçin ivme ve güç/an daha sonra indus karşılamak için işleme sonrası 4 th sipariş Butterworth filtre kullanarak filtre analog sinyalleriönerilen uygulama 26 deneyin. Baş ivmelerini ve boyun Kuvvetleri kanal frekans sınıf (CFC) 1000 göre filtreleyin. Boyun anlar CFC 600 göre filtre.</li>
	</ol></li></ol> 4. Hareket yakalama yüksek hız çift kamera sistemi kullanarak Not: kayıt işaretçisini pozisyonlar iki yüksek hızlı kameralar DLT yöntemi 16 ' ile belirlenecek üç boyutlu marker pozisyonları izin son işlem. Kafa-kask talebiyle belirlemek için takip işaretleri bölgesinde ve kask üzerinde sırasında etkisi.
<ol><li>Damla Kulesi çevresinde yüksek hızlı kameralar düzenleyin.
	Damla çevresinde <ol><li>Yerleştir iki yüksek hızlı kameralar kask ve bölgesinde hareket yakalama senkronize resimlere etkisi sırasında kule.
		<ol><li>Ana fotoğraf makinesini damla kulenin kenarına yerleştirin ve yaklaşık 45 ° ( Şekil 7) yöneticisinden bir köle kamera yerleştirin. 250 W ışık yeterli pozlama için izin vermek için kameralar arasında Kur.</li>
		</ol></li></ol></li> <li>Yüksek hızlı kameralar yapılandırın.
	<ol><li>Equip her fotoğraf makinesi bir 50 mm f/1.4 veya bağlı olarak gerekli görüş alanı 100 mm f/2.0 makro lens ile. F/8.0 at lensler Diyafram ayarlamak. 
		Not: Bu diyafram yeterince keskin odak alan istenen derinliği için izin verir. Gerekli görüş alanı arasında değişiyordu etkisi senaryo bağlı olarak 30-60 cm.</li>
		<li>Her ikisi fotoğraf makinesi 1280 x 800 piksel 1000 kare / ikinci veya daha hızlı bir kare hızında kaydını yapılandırın. Böylece, çerçeve başına maksimum çekim hızı 600 µs olacak.</li>
		<li>İki kamera çerçeveler ve iç saati eşitleme. Aynı anda her iki modelin tetik bir tetikleyici ayarlayabilirsiniz.</li>
	</ol></li> <li>Alan bir kalibrasyon çerçevesinin her kamera sabit bir görüntü alarak kalibre. 
	Not: doğrudan doğrusal dönüşüm (DLT) yöntemi için alanı başlangıçta ayarlanması gerekir.
	<ol><li>Bir kalibrasyon kafes ile 17 bilinen kalibrasyon noktası konumlarının her iki kamera görüş alanı taşımak ve her kamera tek bir görüntü alır. 11 ortak noktaları en az iki kameralardan görünür olmalıdır.</li>
		<li>Bulmak takip yazılımı ile her işaretçisi iki boyutlu koordinatlarını. 
		Not: makine (CMM) ölçme bir koordinat DLT kalibrasyon önce kalibrasyon Kafes noktası konumlarını belirler.</li>
		<li>Bir dizi hesaplamaları kullanarak gerçekleştirilen kalibrasyon işaretleri ile &#39; koordinatları (DLT olarak da bilinir) 16, üç boyutlu koordinat kalibrasyon kafes göre herhangi bir iki boyutlu marker konumlara dönüşümü koordinat sisteminde Post-processing.</li>
	</ol></li> <li>Kask deplasman ölçmek için mesafe bölgesinde alnına bir nokta ile ağzına kadar izleme yazılımı kullanarak kask arasında izlemek. 
	Not: Bu noktalar görünür olmadığı için her ikisi fotoğraf makinesi üç görünür işaretleri bir kümesini her bölgesinde izlemek ve bunun yerine kask. Alın ve kask noktalarında o zaman dolaylı olarak izlenebilir.</li>
	<li>Yer işaretleri bölgesinde üzerinde izleme hareket ve bölgesinde her kamera, sabit bir referans görüntü alın.
	<ol><li>Dolaylı işaret izleme için bu yöntemi bir bölgesinde başvuru yansıması her kamera ile fotoğraf çekin. Bu başvuru yansıması, üç işaretleri ve kafasına tanımlanan bir referans işaretleyici oluşur emin olmak.</li>
		<li>En üst düzeye çıkarmak her ikisi fotoğraf makinesi içinde kalan süre üç referans noktası konumları kullanarak işaretleri arasındaki mesafeyi &#39; sayısı alanında. 
		Not: dolaylı marker hassasiyet hataları izleme için izleme azaltarak daha iyi doğruluk için mesafe en üst düzeye çıkarma sağlar. Hareket sonrası işleme, alnı konum tahmin yanı sıra üç boyutlu yeniden inşası için üç işaretleri izin.</li>
		<li>Başvuru işaretçiyi alt alnına gözler arasında tutun ve bölgesinde diğer işaretleyiciler yayıldı. Bu üç işaretleri etkisi ( şekil 8) boyunca her iki kameralardan görünür olduğundan emin olun.</li>
	</ol></li> <li>Yer işaretleri Miğferde izleme hareket ve hala bölgesinde başvuru (Bölüm 4.5) için açıklanan kask her kamera görüntülerini başvuru yapın.
	<ol><li>En az dört hareket izleme işaretleri ile ilgilenen başvurunun oluşur emin olun. Bir referans olarak kask ağzına kadar dibinde bir işareti tutun ve diğer üç işaretleri kask üzerinde yayılmış. Bu üç işaretleri etkisi boyunca her iki kameralardan görünür olduğundan emin olun. Her kamera için kask başvuru ( Şekil 9) tek bir görüntü alın.</li>
	</ol></li> <li>Aynı anda 3 bölümde açıklandığı gibi veri toplama sistemi, yüksek hızlı kameralar ve damla bölgesinde tetiklemek. 
	Not: Açılan kule ile aynı anda yüksek hızlı kameralar kurulmuş olması gerekir. Referans resimleri aldıktan sonra bir damla gerçekleştirilebilir.
	<ol><li>Yerleştir kask senaryo uygun. Açılan kayıt. Sinyal tetikleyici kameralara el ile üzerine etkisi. Kayıt düzenlemek böylece 3 s tetiği ve 8 önce kaydedilir s tetikleyici sonra kaydedilir. El ile gözden geçirin ve etkisi sadece içerecek şekilde eşitlenmiş kamera görüntülerini braketi.</li>
	</ol></li></ol> 5. Kafa-kask Marker izleme ve Post-işleme <ol><li>parça boyunca etki kamera özel yazılım kullanarak, baş ve kask işaretleri.
	<ol><li>Parça altı puan damla: üç kask ve bölgesinde ( şekil 10). Yazılım ile her işareti geçici iki boyutlu piksel koordinatlarını belirlemek.</li>
	</ol></li> <li>Bir damla sırasında izlenen işaretçileri üç boyutlu koordinatlarını hesaplamak için DLT yöntemini kullanın. 
	Not: DLT yöntemi kalibrasyon kafes kalibrasyon verilerden ve bırak veri--dan iki fotoğraf makinesi ile izlenen işaretçileri üç boyutlu koordinatlarını bir damla sırasında belirleyebilirsiniz.</li>
	<li>SVD (tekil değer ayrıştırma) yöntemi 17 bölgesinde alın ve kask ağzına kadar 3-b boyutlu koordinatlarını hesaplamak için kullanın. Kafa-kask deplasman bu iki nokta arasındaki farktır.
	<ol><li>Bir başvurunun konumunu tahmin etmek için SVG yöntemi kullanın her üzerinde izlenen işaretleri bölgesinde alın ve kask ağzına kadar gelin.</li>
		<li>Üç işaretleri referans çerçevesi ve bir damla her bireysel çerçeve arasında dönüştürme matrisi bulmak için SVG yöntemini kullanın. Bu dönüşüm alın veya kask ağzına kadar konumları bulmak için uygulanabilir.</li>
	</ol></li> <li>Kask ve bölgesinde üzerinde dolaylı bu izleme gerçekleştirmek. Deplasman alın ve kask ağzına kadar arasında o zaman olabilir ( Şekil 11) izlenir.</li>
</ol>

<ol>
	<li>Thompson, D. C., Rivara, F. P., Thompson, R. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effectiveness+of+Bicycle+Safety+Helmets+in+Preventing+Head+Injuries:+A+Case-Control+Study.">Effectiveness of Bicycle Safety Helmets in Preventing Head Injuries: A Case-Control Study.</a> JAMA. 276 (24), 1968-1973 (1996).</li><li>Cripton, P. A., Dressler, D. M., Stuart, C. A., Dennison, C. R., Richards, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bicycle+helmets+are+highly+effective+at+preventing+head+injury+during+head+impact:+Head-form+accelerations+and+injury+criteria+for+helmeted+and+unhelmeted+impacts.">Bicycle helmets are highly effective at preventing head injury during head impact: Head-form accelerations and injury criteria for helmeted and unhelmeted impacts.</a> Accid. Anal. Prev. 70, 1-7 (2014).</li><li>Lee, R. S., Hagel, B. E., Karkhaneh, M., Rowe, B. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+systematic+review+of+correct+bicycle+helmet+use:+how+varying+definitions+and+study+quality+influence+the+results.">A systematic review of correct bicycle helmet use: how varying definitions and study quality influence the results.</a> Inj. Prev. 15 (2), 125-131 (2009).</li><li>Chang, L. -. T., Chang, C. -. H., Chang, G. -. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fit+effect+of+motorcycle+helmet+-+A+finite+element+modeling.">Fit effect of motorcycle helmet - A finite element modeling.</a> JSME Int. J. Ser. Solid Mech. Mater. Eng. 44 (1), 185-192 (2001).</li><li>Testing of Bicycle Helmets for Preadolescents. IRCOBI Conf. Proc Available from: <a target="_blank" href="https://trid.trb.org/view.aspx?id=1370437">https://trid.trb.org/view.aspx?id=1370437</a> (2015)</li><li>McIntosh, A. S., Lai, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Motorcycle+Helmets:+Head+and+Neck+Dynamics+in+Helmeted+and+Unhelmeted+Oblique+Impacts.">Motorcycle Helmets: Head and Neck Dynamics in Helmeted and Unhelmeted Oblique Impacts.</a> Traffic Inj. Prev. 14 (8), 835-844 (2013).</li><li>Olivier, J., Creighton, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bicycle+injuries+and+helmet+use:+a+systematic+review+and+meta-analysis.">Bicycle injuries and helmet use: a systematic review and meta-analysis.</a> Int. J. Epidemiol. 46 (1), 278-292 (2017).</li><li>Rivara, F. P., Thompson, D. C., Thompson, R. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Epidemiology+of+bicycle+injuries+and+risk+factors+for+serious+injury.">Epidemiology of bicycle injuries and risk factors for serious injury.</a> Inj. Prev. 3 (2), 110-114 (1997).</li><li>Ellena, T., Subic, A., Mustafa, H., Pang, T. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Helmet+Fit+Index+-+An+intelligent+tool+for+fit+assessment+and+design+customisation.">The Helmet Fit Index - An intelligent tool for fit assessment and design customisation.</a> Appl. Ergon. 55, 194-207 (2016).</li><li>Takhounts, E. G., Craig, M. J., Moorhouse, K., McFadden, J., Hasija, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+Brain+Injury+Criteria+(BrIC).">Development of Brain Injury Criteria (BrIC).</a> Stapp Car Crash J. 57, 243-266 (2013).</li><li>Eppinger, R., Sun, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Development of improved injury criteria for the assessment of advanced automotive restraint systems - II. , (1999).</li><li>Mertz, H. J., Irwin, A. L., Prasad, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biomechanical+and+scaling+bases+for+frontal+and+side+impact+injury+assessment+reference+values.">Biomechanical and scaling bases for frontal and side impact injury assessment reference values.</a> Stapp Car Crash J. 47, 155 (2003).</li><li>Newman, J. A., Beusenberg, M. C., Shewchenko, N., Withnall, C., Fournier, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Verification+of+biomechanical+methods+employed+in+a+comprehensive+study+of+mild+traumatic+brain+injury+and+the+effectiveness+of+American+football+helmets.">Verification of biomechanical methods employed in a comprehensive study of mild traumatic brain injury and the effectiveness of American football helmets.</a> J. Biomech. 38 (7), 1469-1481 (2005).</li><li>CPSC. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Safety Standard for Bicycle Helmets; Final Rule. , (1998).</li><li>Miller, N. R., Shapiro, R., McLaughlin, T. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+technique+for+obtaining+spatial+parameters+of+segments+of+biomechanical+systems+from+cinematographic+data.">A technique for obtaining spatial parameters of segments of biomechanical systems from cinematographic data.</a> J. Biomech. 13, 535-547 (1980).</li><li>Arun, K. S., Huang, T. S., Blostein, S. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Least-Squares+Fitting+of+Two+3-D+Point+Sets.">Least-Squares Fitting of Two 3-D Point Sets.</a> IEEE Trans. Pattern Anal. Mach. Intell. 9 (5), 698-700 (1987).</li><li>Smith, T. A., Halstead, P. D., McCalley, E., Kebschull, S. A., Halstead, S., Killeffer, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Angular+head+motion+with+and+without+head+contact:+implications+for+brain+injury.">Angular head motion with and without head contact: implications for brain injury.</a> Sports Eng. 18 (3), 165-175 (2015).</li><li>Butz, R., Dennison, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In-fibre+Bragg+grating+impact+force+transducer+for+studying+head-helmet+mechanical+interaction+in+head+impact.">In-fibre Bragg grating impact force transducer for studying head-helmet mechanical interaction in head impact.</a> J. Light. Technol. 33 (13), 8 (2015).</li><li>Butz, R. C., Knowles, B. M., Newman, J. A., Dennison, C. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+external+helmet+accessories+on+biomechanical+measures+of+head+injury+risk:+An+ATD+study+using+the+HYBRIDIII+headform.">Effects of external helmet accessories on biomechanical measures of head injury risk: An ATD study using the HYBRIDIII headform.</a> J. Biomech. 48 (14), 3816-3824 (2015).</li><li>Dennison, C. R., Wild, P. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Superstructured+fiber-optic+contact+force+sensor+with+minimal+cosensitivity+to+temperature+and+axial+strain.">Superstructured fiber-optic contact force sensor with minimal cosensitivity to temperature and axial strain.</a> Appl. Opt. 51, 1188-1197 (2012).</li><li>Dennison, C. R., Wild, P. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sensitivity+of+Bragg+gratings+in+birefringent+optical+fibre+to+transverse+compression+between+conforming+materials.">Sensitivity of Bragg gratings in birefringent optical fibre to transverse compression between conforming materials.</a> Appl. Opt. 49, 2250-2261 (2010).</li><li>Knowles, B. M., Yu, H., Dennison, C. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Accuracy+of+a+Wearable+Sensor+for+Measures+of+Head+Kinematics+and+Calculation+of+Brain+Tissue+Strain.">Accuracy of a Wearable Sensor for Measures of Head Kinematics and Calculation of Brain Tissue Strain.</a> J. Appl. Biomech. 33 (1), 2-11 (2017).</li><li>Nightingale, R. W., McElhaney, J. H., Richardson, W. J., Myers, B. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamic+responses+of+the+head+and+cervical+spine+to+axial+impact+loading.">Dynamic responses of the head and cervical spine to axial impact loading.</a> J. Biomech. 29, 307-318 (1996).</li><li>Padgaonkar, A. J., Krieger, K. W., King, A. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measurement+of+Angular+Acceleration+of+a+Rigid+Body+Using+Linear+Accelerometers.">Measurement of Angular Acceleration of a Rigid Body Using Linear Accelerometers.</a> J. Appl. Mech. 42 (3), 552-556 (1975).</li><li>SAE. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> J211 Instrumentation for Impact Test - Part 1: Electronic Instrumentation. , (2014).</li><li>Depreitere, B., Lierde, C. V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bicycle-related+head+injury:+a+study+of+86+cases.">Bicycle-related head injury: a study of 86 cases.</a> Accid. Anal. Prev. 36, 561-567 (2004).</li><li>Influence of Impact Velocity and Angle in a Detailed Reconstruction of a Bicycle Accident. Proc. 2012 Int. IRCOBI Conf. Biomech. Impacts Available from: <a target="_blank" href="https://lirias.kuleuven.be/handle/123456789/357473">https://lirias.kuleuven.be/handle/123456789/357473</a> (2012)</li><li>Newman, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Generalized+Model+for+Brain+Injury+Threshold+(GAMBIT).">A Generalized Model for Brain Injury Threshold (GAMBIT).</a> IRCOBI Conf. Proc. , (1986).</li><li>Newman, J. A., Shewchenko, N., Welbourne, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+proposed+New+Biomechanical+head+injury+assessment+function+-+the+maximum+power+index.">A proposed New Biomechanical head injury assessment function - the maximum power index.</a> Stapp Car Crash J. 44, 215-247 (2000).</li><li>NOCSAE. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Standard Test Method and Equipment used in Evaluating the Performance Characteristics of Protective Headgear/Equipment NOCSAE Doc (ND) 001- 11m12. , (2012).</li><li>Cobb, B. R., MacAlister, A., Young, T. J., Kemper, A. R., Rowson, S., Duma, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitative+comparison+of+Hybrid+III+and+National+Operating+Committee+on+Standards+for+Athletic+Equipment+headform+shape+characteristics+and+implications+on+football+helmet+fit.">Quantitative comparison of Hybrid III and National Operating Committee on Standards for Athletic Equipment headform shape characteristics and implications on football helmet fit.</a> Proc. Inst. Mech. Eng. Part P J. Sports Eng. Technol. 229 (1), 39-46 (2015).</li><li>Cobb, B. R., Zadnik, A. M., Rowson, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparative+analysis+of+helmeted+impact+response+of+Hybrid+III+and+National+Operating+Committee+on+Standards+for+Athletic+Equipment+headforms.">Comparative analysis of helmeted impact response of Hybrid III and National Operating Committee on Standards for Athletic Equipment headforms.</a> Proc. Inst. Mech. Eng. Part P J. Sports Eng. Technol. 230 (1), 50-60 (2016).</li><li>de Jager, M., Sauren, A., Thunnissen, J., Wismans, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Global+and+a+Detailed+Mathematical+Model+for+Head-Neck+Dynamics.">Global and a Detailed Mathematical Model for Head-Neck Dynamics.</a> Proc. Stapp Car Crash Conf. 40, 269-281 (1996).</li><li>Aare, M., Halldin, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+New+Laboratory+Rig+for+Evaluating+Helmets+Subject+to+Oblique+Impacts.">A New Laboratory Rig for Evaluating Helmets Subject to Oblique Impacts.</a> Traffic Inj. Prev. 4 (3), 240-248 (2003).</li></ol>

Yazarlar ifşa için çakışma var ve mali açıdan bu eser yayından kazanmak durmak yok.

Buraya, yöntemleri araştıran kask için etkileri sunulmaktadır simüle miğferli kafasına uygun. Uygun kask uygun kuvvet sensörleri ile sayısal, etkileri bir ATD bölgesinde ve boyun destekli açılan kule üzerinde simüle ve kask hareket yüksek hızda video ile takip edildi. Farklı etki senaryolar altında uygun kask biyomekanik önlemler üzerindeki etkilerini araştırmak için farklı uygun senaryolar simüle.
Uygun kask sensörler zinde kuvvetler farklı kask uygun senaryolar (<...

Bisiklet kaskları tüm yaş1bisikletçiler için kafa travması nedeniyle karşı koruma sağlamak en epidemiyolojik kanıtlar gösteriyor. Biyomekanik edebiyat miğferli baş nispeten daha az şiddetli baş/beyin yaralanmaları korumasız (un miğferli) baş2göre çarpışmaya ikincil ayakta tutan tutarlı Tema sunar. Biraz araştırma zavallı kask uygun kafa travması3ne zaman düzgün uygun kask en etkili olduğunu ima, riski ile ilişkili olduğunu göstermektedir. İyi kask uyum tanımlamak için kullanılan ölçütlere bağlı olarak yanlış kask kullanımı miğferli bisikletçiler3arasında % 64 olarak yüksek bulundu. Bu başlığı uygun önem veya bir darbe baş yaralanma olasılığı ilgili epidemiyolojik kanıtlar mı ima rağmen işte doğru kask uygun olup olmadığını bir kontrollü laboratuvar ortamında deneysel bağlayabilmeniz değerlendirmek ya da kask saklama yaralanma biyomekanik önlemler üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Bir çalışma motosiklet kask boyutlandırma sırasında miğferli etkileri bir Sonlu elemanlar modeli4ile simüle etkisini araştıran ilgili. Diğer ilişkili bir çalışma kask boyutlandırma sırasında futbol kask uygun Kuvvetleri ölçmek için basınç duyarlı film kullanırken deneysel etkileri5 etkisini inceler. İncelenen6,7, aynı zamanda geriye dönük bir uygun senaryo preadolescents6için bisiklet ve motosiklet kask etkileri sistemlerinde tutma etkisi olmuştur.
Bizim çalışma yöntemleri Bisiklet kask etkisini incelemek için yaralanma riski uygun kask kuvvet sensörleri ile uygun, antropometrik bir baş ve boyun ve stereoskopik yüksek hızlı kameralar ile etkileri simüle öneriyor. Bizim önerilen yöntemleri uyum ölçmek ve farklı gerçekçi etkisi senaryolarda yaralanma riski değerlendirmek hedeflerdir. İlgili yöntemler aksine, bizim iş, nerede uygun kask kullanımı çeşitli uygun Bisiklet kask inceler. Önceki benzer yöntemleri, baş kinematik belirlenir; Ancak, boyun yükleme ve baş-kask talebiyle da sayısal. Bisiklet boyun yaralanma Epidemiyolojisi boyun yaralanma nadir olduğunu göstermektedir rağmen onlar daha şiddetli baş etkileri ve hastaneye yatış8,9ile ilişkili olma eğilimindedirler. Kanıt olup olmadığını kask kullanımı boyun yaralanma8 oranda azaltır karıştırılır ve atıf epidemiyolojik çalışmalar hiçbiri uygun kask yönlerini ölçmek. Bisiklet boyun yaralanma daha şiddetli kazalar ile ilişkili olma eğilimindedir ve bu başlığı uygun boyun yaralanma Epidemiyoloji muayene değil gerçeği göz önüne alındığında, baş ve boyun yaralanma incelenmesi için biyomekanik araştırma değerli yöntemlerdir. Tüm durumlarda kontrol etkisi önem veya uygun kask için cant epidemiyolojik çalışmalar tamamlayıcı biyomekanik çalışmalar tür deneysel yöntemler kullanılabilir.
Çalışmamızda, baş ve kask arasında göreceli hareketleri sırasında etkisi izleme yeni bir yöntem geliştirdi. Kaskı kafasına hamle olup olmadığını izleme olanağı kask istikrar ve pozlama korumasız kafasının içine değerli bilgiler yaralanma sırasında etkisi verebilir. Uygun kask araştıran bir çalışmada, kask istikrar ve baş pozlama kask performans değerlendirilmesinde özellikle değerlidir. İlgili çalışma, farklı etkisi ve uyum aksine çeşitli kask konumlandırma vurgulayan senaryoları da test edilecektir.
Şu anda, doğru kask sığacak öznel ve nonspecifically tanımlanmış. Genel olarak, iyi kask sığacak istikrar ve konumu ile karakterizedir. Kaskı kafasına bir kez güvenli hareket için dayanıklı olmalıdır ve öyle ki kaşlar değil kaplıdır ve alnına aşırı maruz yerleştirilmiş olmalıdır. Ayrıca, yaklaşık bir parmak genişliğinde alan çene ve miğfer3arasında uygun olmalıdır. Sayısal kask uygun önlemler yaygın değildir; kuvvet dışında kask uygun yöntem karşılaştırın baş ve kask geometri karşılaştırılmasına dayanan. Böyle bir yöntem kask sığacak Ellena vd tarafından önerilen dizin. 10. kask uygun, uygun kuvvet sensörleri, miktarının bizim önerilen yöntem farklı kask uygun senaryolarda form ortalama ve standart sapma kafasına sarf güçlerinin karşılaştırarak, nesnel bir yol oluşturur. Bu uyum kuvvet değerleri temsil bir kask gerginlik, hem de gerginlik varyasyonu kafasına deneyimli. Bu Sensörler farklı uygun senaryolar arasında yapılabilir güçlerinin quantified bir karşılaştırma sağlar. Gevşek bir kask daha düşük Kuvvetleri gösterirken güvenli sıkı uygun kask daha yüksek kuvvetler gösterir. Bu yöntem uygun kuvvet ölçü ortalama uygun Jadischke5tarafından önerilen dizin benzer. Ancak, Jadischke'nın yöntemleri basınç duyarlı film kullanmak. Biz mevcut optik sensörler baş veya kask çevresinde uygun gücünün göze batmayan ölçüm sağlar.
İçin sertifika kask kask sonra belli bir yükseklikten düştü gibi kaldırdı Araçlı bir bölgesinde üzerinde sabitlenir. Baş ve kask tabidir sonra bir serbest düşme damla örs üzerine lineer ivmeler kaydederken. Değil genellikle kask endüstri standartlarını kullanılmış olmasına rağmen bir melez III baş (bölgesinde) ve boyun derleme bu iş etkileri benzetimini yapmak için bir rehber eşliğinde açılan kule ile kullanılmaya başlanmıştır. Genellikle doğrusal kinematik kullandığı standartlar aksine bölgesinde accelerometer dizi aynı zamanda dönme kinematik, diffüz beyin yaralanmaları, beyin sarsıntısı11 de dahil olmak üzere, olasılığını öngörmede önemli bir parametre tayini sağlar . Lineer hızlandırma ve dönme hızlanma ve hız ölçümü ile kinematik birkaç önerilen kinematik tabanlı yaralanma değerlendirme yöntemleri literatürde karşılaştırarak ağır odak ve diffüz kafa travması tahminler yapılabilir 12 , 13. bölgesinde was orijinal gelişmiş otomotiv crash test etmek için ise, onun kask değerlendirme ve tahmini miğferli darbe travması riski iyi belgelenmiş2,14kullanılıyor. Etkisi simülasyon Kur aynı zamanda kuvvetler ve ölçülecek boyun yaralanma ile ilişkili birkaç dakika izin veren bir üst boyun yük hücresi içerir. Boyun yaralanma riski sonra boyun Kinetik yaralanma değerlendirme verileri için otomotiv yaralanma veri12,13karşılaştırarak tahmin edilebilir.
Yüksek hızlı video ile çarpışma sırasında kask hareket kafasına göre izleme yöntemi Ayrıca önerilmiştir. Şu anda, nicel yöntemlerin kask istikrar sırasında etkisini değerlendirmek için vardır. Tüketici ürün Komisyonu (CPSC)15 Bisiklet kask standart bir konumsal istikrar testi için diyor ama bir etki temsilcisi değil. Ayrıca, olsun veya olmasın bölgesinde kask gelir testi ile ölçülen tek sonuç olur; Testler sırasında üzerinde bölgesinde kaldığı sürece baş yaralanma için pozlama ne olursa olsun bir kask hala geçebilir. Kask hareketi izlemek için önerilen yöntem kask pozisyon dizin (HPI)15 ' e benzer ve kask ağzına kadar ve alın arasındaki uzaklığı ölçer. Bu kafa-kask deplasman kask istikrar ve baş pozlama gösterimi sırasında etkisi elde etmek için yüksek hızlı video görüntüleri etkisi boyunca kullanarak izlenir. Doğrudan lineer dönüşümü (DLT)16 ve tek değer ayrıştırma (SVG)17 yöntemleri kullanarak, işaretleri iki kamera izlenirüç-boyutlu uzayda ve sonra kask ve kafa arasındaki göreceli öteleme noktası yerlerde belirlemek için.
Birkaç darbe şiddeti ve uygun parametreleri incelenmiştir. Etkisi senaryolar iki örs yüzeyler ve gövde-ilk ve kafa ilk etkileri etkileyen iki darbe hızı içerir. Tipik düz örs yüzey ek olarak açılı örs etkisi de teğet kuvvet bileşen ikna etmek için simüle. Bir kafa ilk etkisi karşı bir gövde-ilk etkisi bir binicinin omuz başından benzer şekilde önceki iş18yılında gerçekleştirilen önce yere etkileri bir senaryo benzetimi yapmak için bulunur. Son olarak, bu dört kask uygun senaryolar incelenmiştir: düzenli bir uyum, bir büyük boy uyum, ileri bir uyum ve bir geriye dönük uyum. Önceki, kask kafasına konumlandırma bir incelenen parametresi, aynı zamanda kask uyum ve kask boyutlandırma bir iştir.

<table><tbody><tr><td>Hybrid III Headform</td><td>Humanetics or Jasti-Utama</td><td>N/A</td><td>50th Percentile ATD, for impact simulation</td></tr><tr><td>Hybrid III Neck</td><td>Humanetics or Jasti-Utama</td><td>N/A</td><td>50th Percentile ATD, for impact simulation</td></tr><tr><td>Linear Accelerometers</td><td>Measurement Specialties</td><td>64C-2000-360</td><td>for head acceleration measurement</td></tr><tr><td>Upper Neck Load Cell</td><td>mg Sensor</td><td>N6ALB11A</td><td>for neck load measurement</td></tr><tr><td>High Speed Camera</td><td>Vision Research</td><td>v611</td><td>for motion capture</td></tr><tr><td>Camera Lens</td><td>Carl Zeiss</td><td>N/A</td><td>50 mm f1/.4, for motion capture</td></tr><tr><td>Camera Lens</td><td>Carl Zeiss</td><td>N/A</td><td>100 mm f/2.0, for motion capture</td></tr><tr><td>Bicycle Helmet</td><td>Bell</td><td>N/A</td><td>Traverse</td></tr><tr><td>Data Acquisition System</td><td>National Instruments</td><td>PXI 6251</td><td>for Hybrid III signal acquisition</td></tr><tr><td>Head Impact Drop Tower</td><td>University of Alberta</td><td>N/A</td><td>Custom-designed, for impact simulation</td></tr><tr><td>Optical Interrogator</td><td>Smart Fibres Ltd.</td><td>N/A</td><td>SmartScan, for optical sensor force measurement</td></tr><tr><td>Fit Force Sensor</td><td>University of Alberta</td><td>N/A</td><td>Custom-designed, for measuring helmet fit forces</td></tr></tbody></table>

a test bed to examine helmet fit and retention and biomechanical measures of head and neck injury in simulated impact

Geleneksel bilgelik ve uluslararası kask test ve sertifikasyon standartları dilde uygun kask sığacak ve tutma etkisi sırasında kask takan darbe kaynaklı yaralanmalara karşı korumada önemli faktörlerdir öneririz. Bu el yazması bir antropometrik test cihazı (ATD), bir dizi bölgesinde ivme güç çeviriciler darbe kaynaklı yaralanma mekanizmaları farklı kask uygun senaryolar simüle miğferli etkilerin analizi ile yılında araştırmak ve kuvvet boyun amaçlayan / an dönüştürücü, bir çift yüksek hızlı kamera sistemi ve kask-fit kuvvet sensörleri optik fiber Bragg Izgaralar göre bizim araştırma grubu geliştirdi. Etkileri simüle etmek için örs üzerine bir doğrusal Kılavuzu Demiryolu boyunca bir Araçlı bölgesinde ve esnek boyun düşer. Test yatağı 8.3 m/s, düz ve açılı etkisi yüzeyler üzerine hızlarda baş etkisi simülasyonu sağlar. Bölgesinde bir kask ile uygun ve çeşitli uygun senaryolar kask konum dizini ve/veya kask boyutu için bağlam belirli ayarlamalar yaparak benzetimi yapılabilir. Kask saklama ölçmek için kask baş hareketi post-hoc görüntü analizi kullanarak sayılabilir. Baş ve boyun yaralanma potansiyel ölçmek için biyomekanik önlemler bölgesinde hızlanma ve boyun kuvvet/andan göre ölçülür. İle kurulan insan tolerans eğrileri, karşılaştırma yoluyla biyomekanik bu önlemlerin ağır yaşamı tehdit eden ve/veya hafif yaygın beyin hasarı riskini tahmin edebilir ve osteoligamentous boyun yaralanma. Bilgimizi, özellikle uygun kask ve saklama göre baş ve boyun yaralanma biyomekanik etkileri değerlendirmek için geliştirilen ilk sunulan test yatağı var.

Uygun güç ölçüm Her senaryo uygun için kuvvet uygun ölçüm gerçekleştirilen her sensör konuma (şekil 12) ve önemini belirlemek için bir t-Testi, eşit olmayan Varyanslar varsayarak gerçekleştirildi (p &#60; 0,05). Tüm ölçümler arasında ortalama standart sapma olduğunu ± 0,14 N. yüksek zinde kuvvetler daha sıkı bir uyum gösterir.
Kinematik baş v...

Watch this Scientific Journal Video about A Test Bed to Examine Helmet Fit and Retention and Biomechanical Measures of Head and Neck Injury in Simulated Impact at JoVE.com

A Test Bed to Examine Helmet Fit and Retention and Biomechanical Measures of Head and Neck Injury in Simulated Impact

Kask uyum ve saklama ve biyomekanik önlemlerine baş ve boyun yaralanma simüle darbe incelemek için bir Test yatağı

Bir antropometrik baş ve boyun kullanarak, optik fiber tabanlı uyum zorla güç çeviriciler, baş ivme ve boyun kuvvet/an dönüştürücüleri bir dizi ve bir çift yüksek hız kamera sistemi, biz mevcut kask saklama ve biyomekanik üzerindeki etkileri test yatağı baş ve boyun yaralanma kafa etkisi ikincil önlemler.

Conventional wisdom and the language in international helmet testing and certification standards suggest that appropriate helmet fit and retention during ...

a-test-bed-to-examine-helmet-fit-retention-biomechanical-measures

Research

JoVE Journal

Bioengineering

8.9K Görüntüleme.  University of Alberta. Bir antropometrik baş ve boyun kullanarak, optik fiber tabanlı uyum zorla güç çeviriciler, baş ivme ve boyun kuvvet/an dönüştürücüleri bir dizi ve bir çift yüksek hız kamera sistemi, biz mevcut kask saklama ve biyomekanik üzerindeki etkileri test yatağı baş ve boyun yaralanma kafa etkisi ikincil önlemler.

Video: A Test Bed to Examine Helmet Fit and Retention and Biomechanical Measures of Head and Neck Injury in Simulated Impact

An Investigation of the Effects of Sports-related Concussion in Youth Using Functional Magnetic Resonance Imaging and the Head Impact Telemetry System

One of the most commonly reported injuries in children who participate in sports is concussion or mild traumatic brain injury (mTBI)1. Children and youth involved in organized sports such as competitive hockey are nearly six times more likely to suffer a severe concussion compared to children involved in other leisure physical activities2. While the most common cognitive sequelae of mTBI appear similar for children and adults, the recovery profile and breadth of consequences in children remains largely unknown2, as does the influence of pre-injury characteristics (e.g. gender) and injury details (e.g. magnitude and direction of impact) on long-term outcomes. Competitive sports, such as hockey, allow the rare opportunity to utilize a pre-post design to obtain pre-injury data before concussion occurs on youth characteristics and functioning and to relate this to outcome following injury. Our primary goals are to refine pediatric concussion diagnosis and management based on research evidence that is specific to children and youth. To do this we use new, multi-modal and integrative approaches that will:
 1.Evaluate the immediate effects of head trauma in youth 
2.Monitor the resolution of post-concussion symptoms (PCS) and cognitive performance during recovery 
3.Utilize new methods to verify brain injury and recovery
To achieve our goals, we have implemented the Head Impact Telemetry (HIT) System. (Simbex; Lebanon, NH, USA). This system equips commercially available Easton S9 hockey helmets (Easton-Bell Sports; Van Nuys, CA, USA) with single-axis accelerometers designed to measure real-time head accelerations during contact sport participation 3 - 5. By using telemetric technology, the magnitude of acceleration and location of all head impacts during sport participation can be objectively detected and recorded. We also use functional magnetic resonance imaging (fMRI) to localize and assess changes in neural activity specifically in the medial temporal and frontal lobes during the performance of cognitive tasks, since those are the cerebral regions most sensitive to concussive head injury 6. Finally, we are acquiring structural imaging data sensitive to damage in brain white matter.

This article provides an overview of a multi-modal approach to mild traumatic brain injury diagnosis and recovery in youth. This approach combines neuropsychological testing with functional magnetic resonance imaging and the Head Impact Telemetry System to monitor the relationship between head impacts and brain activity during cognitive testing.

Fonksiyonel Manyetik Rezonans Görüntüleme ve Head Impact Telemetri Sistemi kullanarak Gençlik Sporla ilgili Beyin sarsıntısı Etkileri Üzerine Bir Araştırma

One of the most commonly reported injuries in children who participate in sports is concussion or mild traumatic brain injury (mTBI)1. Children and youth ...

Tıp

A Coupled Experiment-finite Element Modeling Methodology for Assessing High Strain Rate Mechanical Response of Soft Biomaterials

This study offers a combined experimental and finite element (FE) simulation approach for examining the mechanical behavior of soft biomaterials (e.g. brain, liver, tendon, fat, etc.) when exposed to high strain rates. This study utilized a Split-Hopkinson Pressure Bar (SHPB) to generate strain rates of 100-1,500 sec-1. The SHPB employed a striker bar consisting of a viscoelastic material (polycarbonate). A sample of the biomaterial was obtained shortly postmortem and prepared for SHPB testing. The specimen was interposed between the incident and transmitted bars, and the pneumatic components of the SHPB were activated to drive the striker bar toward the incident bar. The resulting impact generated a compressive stress wave (i.e. incident wave) that traveled through the incident bar. When the compressive stress wave reached the end of the incident bar, a portion continued forward through the sample and transmitted bar (i.e. transmitted wave) while another portion reversed through the incident bar as a tensile wave (i.e. reflected wave). These waves were measured using strain gages mounted on the incident and transmitted bars. The true stress-strain behavior of the sample was determined from equations based on wave propagation and dynamic force equilibrium. The experimental stress-strain response was three dimensional in nature because the specimen bulged. As such, the hydrostatic stress (first invariant) was used to generate the stress-strain response. In order to extract the uniaxial (one-dimensional) mechanical response of the tissue, an iterative coupled optimization was performed using experimental results and Finite Element Analysis (FEA), which contained an Internal State Variable (ISV) material model used for the tissue. The ISV material model used in the FE simulations of the experimental setup was iteratively calibrated (i.e. optimized) to the experimental data such that the experiment and FEA strain gage values and first invariant of stresses were in good agreement.

The current study prescribes a coupled experiment-finite element simulation methodology to obtain the uniaxial dynamic mechanical response of soft biomaterials (brain, liver, tendon, fat, etc.). The multiaxial experimental results that arose because of specimen bulging obtained from Split-Hopkinson Pressure Bar testing were rendered to a uniaxial true stress-strain behavior when simulated through iterative optimization of the finite element analysis of the biomaterial.

Yumuşak Biyomalzeme Yüksek Deformasyon Hızı Mekanik Tepki değerlendirilmesi için Coupled Deney-sonlu Eleman Modelleme Metodolojisi

This study offers a combined experimental and finite element (FE) simulation approach for examining the mechanical behavior of soft biomaterials (e.g. ...

Biyomühendislik

In Vivo Protocol of Controlled Subconcussive Head Impacts for the Validation of Field Study Data

Subconcussive hits pose a threat to neuronal health as they have shown to induce neuronal structural damage and functional impairment without causing outward symptomology and appear to be a key contributor to an irreversible neurodegenerative disease, chronic traumatic encephalopathy (CTE). In addition, athletes can incur more than 1,000 of these hits per season. The subconcussive soccer heading model (SSHM) is a relevant, reproducible, and leading method of isolating and examining the effects of these subconcussive head impacts. By controlling variables such as ball traveling speed, the frequency of impacts, interval, ball placement to the head, as well as by measuring head impact magnitude, the SSHM provides the scientific community with a superior avenue of investigating the acute subconcussive effects on neuronal health. In this paper, we demonstrate the utility of SSHM in studying a time-course expression of neurofilament-light polypeptide (NF-L) in plasma in a repeated measures fashion. NF-L is an axonal injury marker that has previously been shown to be elevated in boxers and football players following subconcussive head trauma. Thirty-four adult aged soccer players were recruited and randomly assigned to either a soccer heading (n = 18) or kicking (n = 16) group. The heading group executed 10 headers with soccer balls projected at a velocity of 25 mph over 10 min. The kicking group followed the same protocol with 10 kicks. Plasma samples were obtained before and at 0 h, 2 h, and 24 h after heading/kicking and assessed for NF-L expressions. The heading group showed a gradual increase in plasma NF-L expression and peaked at 24 h after the heading protocol, whereas the kicking group remained consistent across the time points. These results confirmed the NF-L data from clinical field studies, encouraging the use of SSHM to validate clinical subconcussion data.

The subconcussive soccer heading model is a safe and concise methodological approach to isolate and measure the effects of subconcussive head impacts.

Vivo protokolünde alan çalışma veri doğrulama için kontrollü Subconcussive kafa etkileri

Subconcussive hits pose a threat to neuronal health as they have shown to induce neuronal structural damage and functional impairment without causing ...

Davranış

Modified Drop Tower Impact Tests for American Football Helmets

A modified National Operating Committee on Standards for Athletic Equipment (NOCSAE) test method for American football helmet drop impact test standards is presented that would provide better assessment of a helmet's on-field impact performance by including a faceguard on the helmet. In this study, a merger of faceguard and helmet test standards is proposed. The need for a more robust systematic approach to football helmet testing procedures is emphasized by comparing representative results of the Head Injury Criterion (HIC), Severity Index (SI), and peak acceleration values for different helmets at different helmet locations under modified NOCSAE standard drop tower tests. Essentially, these comparative drop test results revealed that the faceguard adds a stiffening kinematic constraint to the shell that lessens total energy absorption. The current NOCSAE standard test methods can be improved to represent on-field helmet hits by attaching the faceguards to helmets and by including two new helmet impact locations (Front Top and Front Top Boss). The reported football helmet test method gives a more accurate representation of a helmet's performance and its ability to mitigate on-field impacts while promoting safer football helmets.

This article provides a novel technique to assess the performance characteristics of American football helmets by inclusion of faceguards during NOCSAE Standard drop tests. Additionally, two more impact locations are proposed to be added to the NOCSAE certification.

Amerikan Futbolu Kasklar için Modifiye Drop Tower Darbe Testleri

A modified National Operating Committee on Standards for Athletic Equipment (NOCSAE) test method for American football helmet drop impact test standards ...

Assessing Changes in Synaptic Plasticity Using an Awake Closed-Head Injury Model of Mild Traumatic Brain Injury

Mild traumatic brain injuries (mTBIs) are a prevalent health issue in North America. There is increasing pressure to utilize ecologically valid models of closed-head mTBI in the preclinical setting to increase translatability to the clinical population. The awake closed-headed injury (ACHI) model uses a modified controlled cortical impactor to deliver closed-headed injury, inducing clinically relevant behavioral deficits without the need for a craniotomy or the use of an anesthetic.
This technique does not normally induce fatalities, skull fractures, or brain bleeds, and is more consistent with being a mild injury. Indeed, the mild nature of the ACHI procedure makes it ideal for studies investigating repetitive mTBI (r-mTBI). Growing evidence indicates that r-mTBI can result in a cumulative injury that produces behavioral symptoms, neuropathological changes, and neurodegeneration. r-mTBI is common in youths playing sports, and these injuries occur during a period of robust synaptic reorganization and myelination, making the younger population particularly vulnerable to the long-term influences of r-mTBI.
Further, r-mTBI occurs in cases of intimate partner violence, a condition for which there are few objective screening measures. In these experiments, synaptic function was assessed in the hippocampus in juvenile rats that had experienced r-mTBI using the ACHI model. Following the injuries, a tissue slicer was utilized to make hippocampal slices to evaluate bidirectional synaptic plasticity in the hippocampus at either 1 or 7 days following the r-mTBI. Overall, the ACHI model provides researchers with an ecologically valid model to study changes in synaptic plasticity following mTBI and r-mTBI.

Here, it is demonstrated how an awake closed-head injury model can be used for examining the effects of repeated mild traumatic brain injury (r-mTBI) on synaptic plasticity in the hippocampus. The model replicates important features of r-mTBI in patients and is used in conjunction with in vitro electrophysiology.

Hafif Travmatik Beyin Hasarının Uyanık Kapalı Kafa Travması Modelini Kullanarak Sinaptik Plastisitedeki Değişikliklerin Değerlendirilmesi

Mild traumatic brain injuries (mTBIs) are a prevalent health issue in North America. There is increasing pressure to utilize ecologically valid models of ...

Nörobilim

Bir mTBI Sıçan Modelinde Yaralanma Tepkisinin ve Davranışsal Değerlendirmelerin Doğrulanması

Rat Model of Closed-Head Mild Traumatic Injury and its Validation

Animal models are crucial for advancing our understanding of mild traumatic brain injury (mTBI) and guiding clinical research. To achieve meaningful insights, developing a stable and reproducible animal model is essential. In this study, we report a detailed description of a closed-head mTBI model and a representative validation method using Sprague-Dawley rats to verify the modeling effect. The model involves dropping a 550 g mass weight from a height of 100 cm directly onto the head of a rat on a destructible surface, followed by a 180-degree turn. To assess the injury, rats underwent a series of neurobehavioral assessments 10 min post-injury, including time of loss of consciousness, first seeking-behavior time, escape ability, and beam balance ability test. During the acute and subacute stages following the injury, behavioral tests were conducted to assess motor coordination ability (Beam task), anxiety (Open Field test), and learning and memory abilities (Morris Water Maze test). The closed-head mTBI model produced a consistent injury response with minimal mortality and replicated real-life situations. The validation method effectively verified the model development and ensured the stability and consistency of the model.

Yazar Spotlight: Travmatik Beyin Hasarı Araştırmalarını İlerletmek - Doğru Çoğaltma ve Hızlı Değerlendirme için Kapalı Kafa Modeli 

Here, we present a closed-head mild traumatic brain injury (mTBI) rat model and its validation exhibiting remarkable similarity to human mTBI concerning behavioral manifestations during the acute and subacute stages.

Kapalı Kafa Hafif Travmatik Yaralanmanın Sıçan Modeli ve Validasyonu

Animal models are crucial for advancing our understanding of mild traumatic brain injury (mTBI) and guiding clinical research. To achieve meaningful ...

Kapalı Kafa Travması Yöntemiyle Farelerde rmTBI İndüksiyonu

Modified Mouse Model of Repetitive Mild Traumatic Brain Injury Incorporating Thinned-Skull Window and Fluid Percussion

Mild traumatic brain injury is a clinically highly heterogeneous neurological disorder. Highly reproducible traumatic brain injury (TBI) animal models with well-defined pathologies are urgently needed for studying the mechanisms of neuropathology after mild TBI and testing therapeutics. Replicating the entire sequelae of TBI in animal models has proven to be a challenge. Therefore, the availability of multiple animal models of TBI is necessary to account for the diverse aspects and severities seen in TBI patients. CHI is one of the most common methods for fabricating rodent models of rmTBI. However, this method is susceptible to many factors, including the impact method used, the thickness and shape of the skull bone, animal apnea, and the type of head support and immobilization utilized. The aim of this protocol is to demonstrate a combination of the thinned-skull window and fluid percussion injury (FPI) methods to produce a precise mouse model of CHI-associated rmTBI. The primary objective of this protocol is to minimize factors that could impact the accuracy and consistency of CHI and FPI modeling, including skull bone thickness, shape, and head support. By utilizing a thinned-skull window method, potential inflammation due to craniotomy and FPI is minimized, resulting in an improved mouse model that replicates the clinical features observed in patients with mild TBI. Results from behavior and histological analysis using hematoxylin and eosin (HE) staining suggest that rmTBI can lead to a cumulative injury that produces changes in both behavior and gross morphology of the brain. Overall, the modified CHI-associated rmTBI presents a useful tool for researchers to explore the underlying mechanisms that contribute to focal and diffuse pathophysiological changes in rmTBI.

Yazar Spotlight: Tekrarlanan Hafif Travmatik Beyin Hasarında Mekanizmaların ve Rehabilitasyonun Araştırılması için Kemirgen Modellerinin Optimize Edilmesi

This protocol presents a modified mouse model of repetitive mild traumatic brain injury (rmTBI) induced via a closed-head injury (CHI) method. The approach features a thinned-skull window and fluid percussion to reduce the inflammation commonly caused by meninges exposure, along with improved reproducibility and accuracy in modeling rmTBI in rodents.

İnceltilmiş kafatası penceresi ve sıvı perküsyonu içeren tekrarlayan hafif travmatik beyin hasarının modifiye edilmiş fare modeli

Mild traumatic brain injury is a clinically highly heterogeneous neurological disorder. Highly reproducible traumatic brain injury (TBI) animal models ...

Kask uyum ve saklama ve biyomekanik önlemlerine baş ve boyun yaralanma simüle darbe incelemek için bir Test yatağı

Özet

Daha Fazla Video Keşfet

Bu videodaki bölümler

Fonksiyonel Manyetik Rezonans Görüntüleme ve Head Impact Telemetri Sistemi kullanarak Gençlik Sporla ilgili Beyin sarsıntısı Etkileri Üzerine Bir Araştırma

Yumuşak Biyomalzeme Yüksek Deformasyon Hızı Mekanik Tepki değerlendirilmesi için Coupled Deney-sonlu Eleman Modelleme Metodolojisi

Vivo protokolünde alan çalışma veri doğrulama için kontrollü Subconcussive kafa etkileri

Amerikan Futbolu Kasklar için Modifiye Drop Tower Darbe Testleri

Hafif Travmatik Beyin Hasarının Uyanık Kapalı Kafa Travması Modelini Kullanarak Sinaptik Plastisitedeki Değişikliklerin Değerlendirilmesi

Kapalı Kafa Hafif Travmatik Yaralanmanın Sıçan Modeli ve Validasyonu

Kapalı Kafa Hafif Travmatik Yaralanmanın Sıçan Modeli ve Validasyonu

Kapalı Kafa Hafif Travmatik Yaralanmanın Sıçan Modeli ve Validasyonu

İnceltilmiş kafatası penceresi ve sıvı perküsyonu içeren tekrarlayan hafif travmatik beyin hasarının modifiye edilmiş fare modeli

İnceltilmiş kafatası penceresi ve sıvı perküsyonu içeren tekrarlayan hafif travmatik beyin hasarının modifiye edilmiş fare modeli