Биомеханическая оценка шлемов для защиты головы

Защита головы и головного мозга в различных видах спорта осуществляется с помощью шлемов. Шлем должен защищать голову и череп от проникающих и тупых повреждений высокой и низкой скорости. Эффективность шлемов определяется с помощью оценки биомеханических свойств шлема в момент удара и использования шлемов в эпидемиологических исследованиях (например, влияние применения шлемов на распространенность травм головы).

Биомеханическая оценка шлемов обычно проводится с помощью испытаний на удар, предусматривающих свободное падение под действием силы тяжести шлема с моделью головы человека на жесткую наковальню. Модель головы, как правило, имеет измеритель ускорения. В момент соприкосновения можно получить кривые ускорение—время. В зависимости от протокола тестирования g пик или GSI используются в качестве оценочных критериев.

Протокол Национального спортивного комитета по стандартам спортивной экипировки предусматривает падение шлема с трех различных высот, 6 разных точек соприкосновения его с поверхностью и 4 различных условия окружающей среды. В зависимости от вида спорта (хоккей, велосипедный спорт и др.) существуют и другие стандарты биомеханической оценки шлемов (хоккей, велосипедный спорт и др.).

Следует отметить, что на результаты этих тестов влияют механические свойства модели головы. Существуют, например, различия в реакции на удар между металлической и так называемой "гуманоидной" моделями головы.

Кривая толерантности Уэйн Стейт

Реакция утвержденных шлемов на падение независимо от высоты является неодинаковой как при различных точках соприкосновения с поверхностью, так и при одинаковых.

Что касается качества шлемов, то после преодоления предела прочности внутренней выстилки шлема происходит быстрое увеличение ускорения. Следует также отметить, что в некоторых тестах скорость падения не соответствует действительной скорости игрока.

Амортизирующие качества шлема во многом определяются его прокладкой. Эксперименты Бишопа и Бриерда показывают, что прокладка из полистирена более предпочтительна, чем из пенопласта. Вместе с тем полистирен не отскакивает после первого удара, т.е. он теряет свои амортизационные качества во время второго удара. Наряду со шлемами с прокладкой применяют так называемые "подвесные" шлемы. Однако их амортизационные качества со временем снижаются вследствие растяжения подвесной конструкции.

Необходимо также отметить, что вероятность повреждения шеи невозможно прогнозировать на основании результатов испытаний шлемов на падение, поскольку голова и шея не являются тугоподвижными, а их прочность одинаковая или даже выше прочности шлема. В результате этого амортизирующий эффект шлема сводится к минимуму, поэтому силы, действующие на шею, во многом определяются ее собственными качествами.

- Рекомендуем далее ознакомиться со статьей "Эпидемиологическая оценка средств защиты головы"

Оглавление темы "Спортивные травмы":
  1. Частота травм головы в спорте
  2. Механизмы травмы головы в спорте
  3. Критерии повреждения головы по кривой толерантности Уэйн Стейт
  4. Критерии повреждения головы по GSI
  5. Критерии повреждения головы по HIC
  6. Биомеханическая оценка шлемов для защиты головы
  7. Эпидемиологическая оценка средств защиты головы
  8. Хронические повреждения головы - dementia pugilistica
  9. Профилактика повреждений головы
  10. Анатомия плечевого сустава и биомеханика его травм

Вашы замечания и вопросы: