在美國，體育活動每年導致數百萬人腦震盪。參與美式橄欖球等運動的運動員尤其容易受傷，有可能造成嚴重的長期影響。針對這一問題，斯坦福大學的研究人員與Savior Brain 公司合作，創造了一種潛在的防護措施：一種裝有液體減震器的頭盔。這種創新設計可以將頭部受到的衝擊力降低三分之一。

斯坦福大學博士生、《生物工程與生物技術前沿》（Frontiers in Bioengineering and Biotechnology）雜誌研究報告的第一作者尼古拉斯-切奇（Nicholas Cecchi）說：”我們團隊的大多數成員都與腦外傷有著切身的聯繫，我們非常關心如何確保運動員大腦的長期健康。腦震盪和頭部反复撞擊仍然是接觸性運動中的一個主要問題，我們相信改進頭盔技術可以在降低腦損傷風險方面發揮重要作用。”

斯坦福大學卡馬里奧實驗室之前的研究表明，液體減震器可以為運動頭盔提供更好的保護。為了研究這個問題，研究小組建立了一個有限元模型，該模型是工程師在製造前用來模擬性能的，模型中的美式足球頭盔包含21 個液體減震器。

該頭盔根據美國國家橄欖球聯盟（NFL）使用的頭盔性能評估協議進行了模擬測試，並與四個現有頭盔的性能進行了比較。由於越來越多的證據表明，不會導致腦震蕩的撞擊累積效應也會對健康造成嚴重後果，因此研究小組在評估方案中增加了低速撞擊。

他們測量了每次撞擊的頭部運動學數據，得出了頭部加速度響應指標（HARM）得分，用於評估頭盔在撞擊下的性能。運動學數據還被輸入到頭部和大腦模型中，以評估大腦所承受的壓力。

結果表明，帶有液體減震器的頭盔可以顯著降低頭部撞擊的嚴重程度和對大腦造成的應變，從而大大減少傷害。帶液體減震器的頭盔比現有的頭盔型號表現更好，在36 種不同的撞擊測試條件中，有33 種條件下的HARM 值最低，平均降低了三分之一。液體頭盔的”頭盔性能得分”也是最高的，這是美國國家橄欖球聯盟（NFL）每年進行頭盔安全排名時使用的一種衡量標準，其中包括頭盔對頭部不同部位撞擊的保護能力加權。

權重最高的部位是頭盔的”側上”部分，因為此處受到的撞擊最有可能導致腦震盪：採用液體減震器的頭盔在所有撞擊速度下都能將該部位的HARM 分數降低39-50%，而不會影響頭盔其他部位的保護。

“液體技術在低速和高速撞擊中的平均改進幅度都超過了30%，”通訊作者、斯坦福大學博士後劉宇哲博士說。”它可以顯著減少美式橄欖球各種撞擊對大腦造成的負荷”。

研究小組打算大力開發該模型，以更好地保護球員–例如通過改進面罩和頦帶。他們還計劃將該模型開發成實體頭盔，以便在現實條件下進行測試，並在未來為其他運動生產類似的頭盔。不過，不同級別的比賽或不同的運動可能需要通過不同的指標進行評估，並重新開發設計。

“我們團隊的下一步工作是將計算機模型轉化為物理原型，”Cecchi 說。”成功完成這項工作後，我們還有興趣開展人體研究，以證明腦震盪發生率的降低或亞腦震盪撞擊嚴重程度的減輕。我們計劃將液體減震器的應用範圍擴大到頭盔的更多部位和更多頭盔應用，以進一步提高各類人群的腦部安全。”