对自行车头盔的新测试解释了在高速行驶时头部受伤的原因

一种新方法首次测试了头盔对骑车时最常见和最严重的脑损伤的防护效果:运动造成的脑损伤

创伤性脑损伤(tbi)是由头部的突然撞击或震动引起的，可导致出血、失去意识和大脑的潜在变化，导致记忆丧失、情绪和性格变化以及注意力不集中——有时在最初的损伤发生多年后。近年来出现了新的头盔技术，以减少自行车碰撞中的脑损伤，但目前对自行车头盔的有效性进行测试的方式仍有改进的空间。

在现实世界中，大多数基于自行车的脑损伤都是由大脑的旋转力引起的，这种力是由头部以非右(斜)角度撞击地面而产生的，这主要是在骑行者在运动时摔倒或碰撞时出现的。然而，目前的方法是测试头部是否受到保护，以直角下落，这通常发生在自行车是静止的，没有考虑到旋转力量，当自行车摔倒在地上时发挥作用。

现在，一个新的帝国学院伦敦文件发表在生物医学工程年鉴已经证明了一种新的仿真的头盔测试技术，测试了头盔从旋转力保护头部的良好程度。

该研究的主要作者、帝国理工大学戴森设计工程学院的博士生法迪·阿巴亚齐德(Fady Abayazid)表示:“自COVID-19大流行开始以来，英国部分地区骑车人数在工作日翻了一番，在周末翻了两番。”为了保证自己的安全，重要的是骑车人要知道摔倒或碰撞时保护头部的最佳方法。

“从运动落下的骑自行车者通常会以非正确的角度击中地面。这些角度产生旋转力，使大脑进行扭曲和剪切力导致对严重TBI的因素，这可能是改变的。然而，当前，电流自行车头盔的测试标准不会占这个问题，因此我们设计了一种新的分析方法，通过将实验倾斜的影响与人脑的高度详细的计算模型相结合来解决这种差距。“

为了进行这项研究，研究人员开始研究一种方法来比较27种不同的更新和更传统的头盔的有效性，包括那些配备了冲击触发安全气囊、减少摩擦层、剪切垫和波浪蜂窝衬垫的头盔。

他们使用瑞典研究机构专门制造的设备，将头盔戴在碰撞测试假人头上，这些假人的头部与现有的平均男性头部最接近。他们在车体上安装了加速计，将车体头朝下、侧朝下、后朝下扔在一个覆盖着砂纸的45°斜度铁砧上，以模拟每小时14英里(约合每小时14英里)的柏油路面速度，这是一种常见的骑行速度。撞击点的选择是基于1024个以前的自行车事故的重建，这是一个新的头盔测试标准建议的一部分。

假人的头部装有传感器，可以测量并记录撞击过程中的旋转加速度。这些记录随后被应用到研究小组开发的人脑有限元模型中，以分析其对大脑的潜在损害。大脑模型包括主要受创伤性脑损伤影响的区域，如胼胝体(分隔半球的膜)和脑沟(大脑表面的沟槽)。

研究人员使用了这种详细的创伤性脑损伤解剖模型，该模型与以前的尸体研究相对照，来预测每一种头盔类型斜向撞击时大脑的应变分布。

他们发现较新的技术还减少了整个 -脑与旧头盔相比，这种损伤在胼胝体和脑沟中也可以看到。然而，他们也发现，新头盔的有效性取决于其技术和撞击地点。

此外，一些专门为减少旋转力而设计的头盔似乎并没有达到目的。法迪说:“没有一种强有力的、适用于目的的测试方法和科学支持，消费者仍然了解不足，设计师也没有具体的措施来改善他们的设计决策。”

研究人员注意到，虽然他们的研究预示着更好的测试头盔系统，但该论文将建立进一步研究的基础。例如，通过仅使用虚拟头，结果不会解释身体其余部分的运动可能会影响骑自行车者落后或碰撞的方式。因此，新的研究应该测试这些头盔在全身碰撞测试假人中的有效性。

高级作者Mazdak Ghajari博士，帝国设计工程学院也表示：“随着骑自行车的人气飙升，我们看到了更多来自公共和骑自行车社区的要求，以便彻底审查新的头盔技术，以告知他们的购买。然而，如果没有测试旋转力的测试，这很难做到这一点。

“我们的研究可以帮助解决这一差距，告知客户，提高安全性，并减少骑车导致脑损伤的频率和严重程度。”

作者现在正在研究摩托车和工业头盔的测试标准。法迪补充说:“在需要什么头盔以及如何确保最佳防护方面，每一项危险活动都有自己的挑战。”

戴森设计工程学院也建造了自己的钻机来进行未来的头盔冲击试验。

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