Avaliação de duas tecnologias de capacete rotacional para diminuir o pico de aceleração rotacional em capacetes de ciclismo

Scientific Reports volume 12, Artigo número: 7735 (2022) Citar este artigo

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O risco de trauma cerebral tem sido associado à cinemática rotacional, levando ao desenvolvimento de capacetes com diversas tecnologias de gerenciamento rotacional. O objetivo deste artigo foi empregar um protocolo de teste específico de rotação para avaliar a eficácia de duas dessas tecnologias. A resposta dinâmica da cabeça foi medida para avaliar o desempenho de cada tecnologia. Três capacetes de ciclismo com construção idêntica foram incluídos neste estudo. Foram testados um capacete sem tecnologia rotacional, uma tecnologia comercial estabelecida e uma nova tecnologia rotacional de capacete projetada e montada pelos autores. Um teste de queda em uma bigorna de 45° foi usado para medir a capacidade de cada capacete de gerenciar a resposta dinâmica do formato da cabeça durante uma série de impactos. Os resultados revelaram que ambas as tecnologias de capacete rotacional resultaram em menor pico de aceleração rotacional e tensão cerebral, no entanto, cada tecnologia demonstrou características de desempenho únicas, dependendo da condição de impacto.

O sistema de saúde nos Estados Unidos necessita de dois mil milhões de dólares por ano para tratar e gerir lesões na cabeça na população em geral1,2. Responsável por 30% a 40% das hospitalizações de crianças e adolescentes3, a concussão é a causa mais comum de traumatismo cranioencefálico em crianças durante o ciclismo. As concussões relacionadas com o desporto em geral têm sido descritas como uma “epidemia silenciosa”, com a prevalência e os efeitos destas lesões não totalmente descritos1,2,3,4,5. As tecnologias de capacete foram desenvolvidas para minimizar o risco de traumatismo cranioencefálico, incluindo concussões causadas por impactos na cabeça no esporte5,6,7,8. Embora tenham se mostrado úteis na redução de lesões na cabeça no ciclismo, o mecanismo de lesão associado à concussão não está totalmente refletido nos protocolos atuais de testes de capacetes9,10,11,12. A cinemática rotacional que descreve a dinâmica da cabeça durante impactos tem sido associada a lesões cerebrais difusas, incluindo concussão9,10,11,13,14,15,16,17. No entanto, a eficácia dos capacetes esportivos no tratamento de traumatismos cranianos normalmente envolve a medição da aceleração linear usando um teste de queda vertical em uma bigorna plana18. Post et al.19 e Rowson et al.20 relataram uma fraca relação entre picos de aceleração rotacional e linear para impactos de cabeça. Embora vários métodos de teste tenham sido empregados, até o momento nenhum padrão de teste de capacete de ciclismo inclui um critério de desempenho rotacional10,12,14,21,22,23,24,25,26,27. Um protocolo proposto de teste de impacto de alto atrito foi usado para medir a capacidade de um capacete em gerenciar a aceleração rotacional. Ele incluía uma cabeça com capacete de queda livre em uma bigorna de impacto em ângulo equipada com lixa de alta fricção.

Os fabricantes de capacetes para ciclismo aumentaram o interesse em integrar tecnologias eficazes de gerenciamento rotacional em capacetes para ciclismo, após relatos de que as características do impacto rotacional são importantes preditores de risco de lesões concussivas6,10,11,12.

O objetivo deste estudo foi avaliar a capacidade de duas tecnologias de capacete rotacional instaladas na mesma marca e modelo de capacete de ciclismo para gerenciar traumas por impacto usando um protocolo de teste de impacto de alto atrito.

Três capacetes de ciclismo idênticos de tamanho médio foram incluídos neste estudo: um capacete de ciclismo disponível comercialmente sem tecnologia rotacional, um capacete de ciclismo disponível comercialmente com camada de baixa fricção com tecnologia rotacional (MIPS, Multi-Directional Impact Protection System, Suécia) e um capacete comercialmente disponível capacete de ciclismo disponível equipado com uma nova tecnologia rotacional composta por bexigas cheias de fluido (Fig. 1). Todos os três capacetes eram compostos por uma microconcha de policarbonato, forro de poliestireno expandido, inserções Koroyd®, almofadas de ajuste e uma tira de queixo. O tamanho da amostra incluiu quatro capacetes para cada tipo de capacete, totalizando doze capacetes.