繰り返し脳震盪予防のためのセカンドインパクトによる脳損傷重症化リスクの推定

评估因第二次撞击而导致严重脑损伤的风险，以防止重复脑震荡

• 批准号: 20K11309
• 负责人: 青村 茂
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Tokyo Metropolitan University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K11309/
• 关键词: 繰り返し脳震盪; セカンドインパクトシンドローム; 多体動力学; ヒト頭部有限要素解析; 大脳のせん断係数の低下; 脳幹のせん断係数の低下; 脳の最大歪み; 外傷性脳損傷（TBI）; 法医鑑定データ; 外傷性脳損傷; 有限要素解析; 複数回打撲; 動画による事故の可視化; 事故の再現と検証; 繰り返し脳震盪による重症化; セカンドインパクト; 頭部衝突事故の再現・解析; 神経細胞衝撃実験; アストロサイトの活性化; 血液脳関門への衝撃負荷応答; Diffuse Ax

脳震盪の繰り返しによる重症化を防ぐために、多体動力学と有限要素法を用いて「事故の再現と解析による繰り返し脳震盪の重症化リスクの推定」の検討を行った。まずそれぞれ単独での脳震盪発症時のビデオ記録の画像解析を行い，受傷者の全身挙動を再現して衝突時の頭部の衝突角度と衝突速度を求め、それらを初期条件として3次元ヒト頭部有限要素モデルに与え、衝撃による脳各部の応力や歪み等の負荷を詳細に求め脳震盪の発症を判定した。繰り返しによる重症化の解析では、1度目の衝撃解析の結果に応じて大脳および脳幹の剪断係数を低下させて2度目の衝撃解析を行って最終結果を得る方法、および1度目の衝撃解析と2度目の衝撃解析を独立に行い、両者の損傷を足し合わせる方法の2つの方法を検証した。検証の例題としてアメリカンフットボールの試合中で発生した2件の脳震盪事故および柔道の全日本選手権で発生した2件の脳震盪事故を対象とし、2件の事故のそれぞれを連続した1度目と2度目の事故と仮定して衝撃の繰り返しによる重症化の検証を行った。2つの方法共に脳の最大歪みおよび損傷割合において、脳震盪の繰り返しによる重症化の結果が得られた。柔道では大脳の剪断係数の低下が脳の最大歪の増加に大きな影響を与えている一方、アメリカンフットボールでは脳幹の剪断係数の低下が最大歪の増加に大きな影響を与えていた。これらの結果により損傷事故のビデオ記録を基に、繰り返し脳震盪の事故の再現と脳損傷の重症化がシミュレーション可能であることが示された。本結果は事故の再現画像を含めコンタクトスポーツの現場等への注意喚起に非常に有効であると考えられる。今後さらに衝撃による脳の物性変化を表すパラメータの調整が必要である。現状、繰り返し脳震盪の医療記録は報告されていないが、今後は本結果を一つの契機として医療記録を残しそれらの記録を基にさらに検証を行うことが望まれる。

为了防止脑震荡因反复脑震荡而变得更加严重，我们利用多体动力学和有限元方法进行了“通过事故再现和分析来估计因反复脑震荡而变得更加严重的风险”的研究。首先，我们对个别脑震荡发作的视频记录进行图像分析，再现受害者的全身行为，确定碰撞时头部的撞击角度和撞击速度，并以此为初始条件创建 3D 人体使用有限元模型详细确定撞击对大脑各部分造成的压力、应变和其他负载，以确定脑震荡的发生。在重复加重的分析中，有两种方法：根据第一次影响分析的结果，降低大脑和脑干的剪切系数，进行第二次影响分析，得到最终的结果；独立并验证了两种方法：将两者的损害相加。作为验证的例子，以美式足球比赛期间发生的两起脑震荡事故和全日本柔道锦标赛上发生的两起脑震荡事故为对象，将两起事故中的每一起事故与连续的第一起和第二起事故进行比较。根据这个假设，我们验证了伤害的严重程度会因反复冲击而增加。这两种方法的结果都表明，重复脑震荡会增加脑震荡的严重程度，增加脑损伤的最大程度和受伤率。在柔道中，大脑剪切系数的降低对最大脑应变的增加有很大影响，而在美式足球中，脑干剪切系数的降低对最大脑应变的增加有很大影响。这些结果表明，可以根据伤害事故的视频记录来重现重复的脑震荡事故并模拟脑损伤的严重程度。这一结果被认为对于在接触性运动场所提醒人们非常有效，包括再现事故图像。未来，有必要进一步调整代表大脑因撞击而物理特性变化的参数。目前，还没有关于反复脑震荡的医疗记录的报道，但未来，希望这些结果能够成为保存医疗记录的机会，并根据这些记录进行进一步的验证。

项目成果

A study on the diagnostic support system of the repetitive brain concussion based on the reconstruction analysis of the accident

基于事故重建分析的重复性脑震荡诊断支持系统研究

• DOI: 10.2152/jmi.70.213
• 发表时间: 2023
• 作者: Shigeru Aomura; Hiromichi Nakadate; Yuelin Zhang; Takahiro Ueno;Akiyoshi Nishimura
• 通讯作者: Akiyoshi Nishimura

A study on the diagnostic support system of the repetitive brain concussion based on the reconstruction analysis of the accident

基于事故重建分析的重复性脑震荡诊断支持系统研究

• DOI: 10.2152/jmi.70.213
• 发表时间: 2023
• 作者: Shigeru Aomura; Hiromichi Nakadate; Yuelin Zhang; Takahiro Ueno;Akiyoshi Nishimura
• 通讯作者: Akiyoshi Nishimura