[论文解读] Preliminary Examination of Guardian Cap Head Impact Data Using Instrumented Mouthguards

Kristen G. Quigley, Dustin Hopfe+5 more|arXiv (Cornell University)|Feb 21, 2023

Traumatic Brain Injury Research被引用 4

一句话总结

本研究利用比赛前训练期间的内置式咬合垫（iMMs），评估了NCAA一级橄榄球运动员佩戴防护头盔（GCs）在减少头部撞击严重程度方面的有效性。尽管佩戴了GCs，但在峰值线性加速度（16.3G vs. 17.2G）、峰值角加速度（992.1 vs. 1029.4 rad/s²）或总撞击次数（9.3 vs. 9.7）方面均未发现显著降低，表明在该人群中GCs无法减轻头部撞击的强度。

ABSTRACT

Purpose The objective of this study is to present preliminary on-field head kinematics data for NCAA Division I American football players through closely matched pre-season workouts both with and without Guardian Caps (GCs). Methods 42 NCAA Division I American football players wore instrumented mouthguards (iMMs) for 6 closely matched workouts, 3 in traditional helmets (PRE) and 3 with GCs (POST) affixed to the exterior of their helmets. This includes 7 players who had consistent data through all workouts. Results There was no significant difference between the collapsed mean values for the entire sample between PRE and POST for peak linear acceleration (PLA) (PRE=16.3, POST=17.2Gs; p=0.20), Peak Angular Acceleration (PAA) (PRE=992.1, POST=1029.4rad/s2; p=0.51 and the total amount of impacts (PRE=9.3, POST=9.7; p=0.72). Similarly, no difference was observed between PRE and POST for PLA (PRE=16.1, POST=17.2Gs; p=0.32), PAA (PRE=951.2, POST=1038.0rad/s2; p=0.29 and total impacts (PRE=9.6, POST=9.7; p=0.32) between sessions for the 7 repeated players. Conclusion These data suggest no difference in head kinematics data (PLA, PAA and total impacts) when GCs are worn. This study suggests GCs are not effective in reducing the magnitude of head impacts experienced by NCAA Division I American football players.

研究动机与目标

• 评估防护头盔（GCs）在NCAA一级橄榄球运动员场上训练期间对头部撞击运动学的影响。
• 比较传统头盔与配备GCs的头盔在头部撞击指标——峰值线性加速度（PLA）、峰值角加速度（PAA）和总撞击次数——方面的差异。
• 评估在匹配度较高的赛季前训练中，GCs是否能降低头部撞击的强度或频率。
• 确定在真实世界大学橄榄球环境中，GCs是否提供可测量的保护效益。

提出的方法

• 42名NCAA一级橄榄球运动员在六次匹配度较高的赛季前训练中佩戴了内置式咬合垫（iMMs）。
• 三次训练使用传统头盔（PRE），三次使用在头盔外部加装防护头盔（GCs）的头盔（POST）。
• 收集并比较了各条件下头部撞击数据，包括峰值线性加速度和角加速度以及总撞击次数。
• 对全体受试者及其中7名在所有训练中数据一致的子集进行了数据分析。
• 使用p值对每项指标在PRE与POST条件之间的显著性差异进行统计比较。
• 本研究采用被试内设计，以控制个体差异和训练特定因素的影响。

实验结果

研究问题

• RQ1 防护头盔的使用是否能降低NCAA一级橄榄球运动员在头部撞击期间的峰值线性加速度？
• RQ2 防护头盔的使用是否能降低NCAA一级橄榄球运动员在头部撞击期间的峰值角加速度？
• RQ3 传统头盔与配备防护头盔的头盔之间，头部撞击总次数是否存在显著差异？
• RQ4 当运动员从传统头盔切换到防护头盔时，其个体撞击指标是否表现出一致的变化？

主要发现

• PRE（16.3G）与POST（17.2G）条件之间峰值线性加速度（PLA）无显著差异（p = 0.20）。
• PRE（992.1 rad/s²）与POST（1029.4 rad/s²）之间峰值角加速度（PAA）无显著差异（p = 0.51）。
• PRE（9.3）与POST（9.7）之间的总撞击次数几乎相同，无显著差异（p = 0.72）。
• 对于7名在所有训练中数据一致的运动员，PLA（16.1G vs. 17.2G）、PAA（951.2 rad/s² vs. 1038.0 rad/s²）和总撞击次数（9.6 vs. 9.7）均无显著变化（p = 0.32、p = 0.29、p = 0.32，分别）。
• 研究未发现使用防护头盔时头部撞击强度或频率有可测量的降低。
• 这些结果表明，在真实比赛般的训练条件下，防护头盔无法有效减轻NCAA一级橄榄球运动员头部撞击的严重程度。