スポーツにおける脳震盪バイオメカニクス、頭部加速度曝露、脳損傷基準：総説

Concussion biomechanics, head acceleration exposure and brain injury criteria in sport: a review.

抄録

スポーツにおける脳震盪の発生や反復的頭部加速度イベント（HAE）に関連する神経変性疾患や合併症のリスクに対する懸念が高まっている。このレビューの目的は、スポーツにおける脳震盪バイオメカニクス、頭部加速度曝露、脳損傷基準の概要を提供することである。頭部回転運動は、脳の独特な力学的特性と体内の位置により、脳損傷リスクの主な要因となっているようである。反復性HAEを含む、さまざまな生体力学的脳損傷メカニズムに関するエビデンスが増えつつある。歴史的に、脳震盪バイオメカニクス、頭部加速度曝露、スポーツにおける脳損傷基準に関する多くの研究は、実施されたバイオメカニクス的アプローチの妥当性によって制限されてきた。計装化されたマウスガードや被験者固有の有限要素（FE）脳モデルなどの生体力学的アプローチは、より大きな脳損傷基準を開発し、現場でのアスリート除去に役立つユニークな機会を提供する。このようなアプローチを大規模に実施することで、スポーツにおける潜在的な危険因子や、選手生活を通してHAEの回数や重症度が高くなる特定の選手/集団に関する洞察を得ることができる。これらの知見は、スポーツにおけるHAEの重症度を軽減する脳震盪予防戦略や技術の開発に重要な役割を果たす可能性がある。

There are mounting concerns surrounding the risk of neurodegenerative diseases and complications associated with concussion incidence and repetitive head acceleration events (HAE) in sport. The aim of this review is to provide an overview of concussion biomechanics, head acceleration exposure and brain injury criteria in sport. Rotational head motion appears to be the primary contributor to brain injury risk due to the unique mechanical properties of the brain and its location within the body. There is a growing evidence base of different biomechanical brain injury mechanisms, including those involving repetitive HAE. Historically, many studies on concussion biomechanics, head acceleration exposure and brain injury criteria in sport have been limited by validity of the biomechanical approaches undertaken. Biomechanical approaches such as instrumented mouthguards and subject-specific finite element (FE) brain models provide a unique opportunity to develop greater brain injury criteria and aid in on-field athlete removal. Implementing these approaches on a large-scale can gain insight into potential risk factors within sports and certain athletes/cohorts who sustain a greater number and/or severity of HAE throughout their playing career. These findings could play a key role in the development of concussion prevention strategies and techniques that mitigate the severity of HAE in sport.