次回 Angry Birds をプレイするときは、次の点に注意してください。携帯電話の動きを捉えるのと同じタイプのセンサーが、子どもにとってスポーツをより安全にするための生物医学研究にも役立っています。
過去 3 年間、スタンフォード大学医学部とルシール パッカード スタンフォード小児病院の研究者らは、これらのセンサーを新たな方法で使用して、アスリートが脳損傷につながる衝突を経験した際に何が起こるかを理解および測定してきました。
NFL（ナショナル・フットボール・リーグ）の成人選手の脳震盪はメディアの注目を集めていますが、男女を問わず、子供たちも軽度で反復的な外傷に広く悩まされています。数で言えば、NFLの選手数はわずか数千人であるのに対し、レクリエーションスポーツをする子供たちは全国で数百万人に上ります。多くの若いアスリートたちは、バスケットボール、サッカー、ラクロスなど、様々なスポーツで、偶発的な接触を頻繁に経験しながら、より激しく、より速くプレーしています。
「脳震盪の問題は、これまで考えられていた以上に蔓延しています」と、小児神経科主任のポール・フィッシャー医師は述べています。「現在では、脳震盪を、単に意識を失うだけでなく、頭痛、めまい、吐き気といった神経学的影響を伴う頭部への打撃と、より広く定義しています。」
13歳のエイヴァ・ジェームズちゃんは、サッカーの練習中に頭を打った後、吐き気、めまい、頭痛に襲われ、フィッシャークリニックを受診しました。彼女は、スポーツ関連の脳震盪で毎年全国で約50万人の子どもたちが救急外来を受診するという、増加傾向の一端を担っています。多くの子どもたちは救急外来を受診せず、症状を過少に報告しています。女子の脳震盪発生率は過去11年間で年間21%増加しており、男子の年間14%増加率を上回っています。
衝撃の科学
脳震盪への懸念は高まっているものの、様々な衝撃が実際にどのように脳に損傷を引き起こすのかについては、実はほとんど解明されていません。選手が強い衝撃を受けた場合、損傷とその影響は、直後には感じられず、目に見えないこともあります。症状は個人差があり、脳震盪の診断は難しく、CTスキャンでは検出されないことが多く、選手自身の自己申告（正直であれば）に大きく依存しています。
スタンフォード大学の研究者であり、生物工学助教授でもあるデビッド・カマリロ博士は、脳震盪を予測し予防するために、スポーツにおける脳震盪の研究に革命をもたらす可能性のある革新的なアプローチを開発しています。
カマリロ氏の研究室は、スマートフォンにも搭載されている加速度計とジャイロスコープといったセンサーを用いて、脳外傷の発生状況に関するデータを収集しています。スタンフォード大学アスレチックスとの画期的なパートナーシップにより、スタンフォード大学のフットボールチームの選手のほとんどが、練習や試合中に頭部へのあらゆる衝撃を記録・測定するセンサーを搭載したマウスガードを着用しています。さらに、カマリロ氏とチームは超高解像度のスローモーションカメラを用いて、衝突の様子を綿密に観察・録画し、衝撃が選手の体に及ぼす影響を、痛みを伴う1ミリ秒単位まで鮮明に捉える映像を生み出しています。
「この話はまだ初期段階です」とカマリロ氏は言う。「しかし、すでに驚くべきデータがいくつか出ています。」
参考までに、1Gは重力の直線加速度の標準的な単位です。自動車事故では、加速度は50Gから100Gに達する可能性があります。カマリロ氏と彼のチームは、フットボールで最も激しい衝撃の一部において、最大150Gの直線加速度を観測しました。これは、衝撃を受けた選手の頭部と首の回転である角加速度を含んでいません。スタンフォード大学の研究は、脳損傷にも寄与する可能性のある重要な要因として角加速度を測定した最初の研究の一つです。
さらに、以前は1回の衝突としてカウントされていた事故が、実際には2回の連続した衝突としてカウントされています。選手はタックル中に最初の衝撃を受けますが、頭部が地面に衝突した際に脳に再び外傷が加わるため、結果として2回の脳震盪を引き起こす二重の衝突となります。
カマリロ氏は、怪我を伴わない出来事と怪我を伴わない出来事の両方を測定することで、怪我の閾値を絞り込み、明確にすることを目指しています。「私たちの最終的な目標は、脳震盪のメカニズムを解明し、特に脳損傷や認知発達障害のリスクが高い若いアスリートのために、より良い予防策を開発することです」と彼は言います。
研究には今後5年から10年かかる可能性がありますが、スタンフォード大学のフットボール選手から収集されたデータは、子供や青少年がレクリエーション活動で経験する衝撃の「量」を特定するのに役立つ可能性があります。デビッド・アンド・ルシール・パッカード財団からの助成金を受け、このプロジェクトは現在、マウスガードが必須ではない女子スポーツでより広く活用できる可能性のある、他の種類のウェアラブルヘッドセンサーの試験も含め、拡大しています。スタンフォード大学の女子ラクロスとサッカー選手を対象としたこの基礎研究とパイロットスタディは、女子スポーツにおける頭部外傷の様々な影響を研究者がより深く理解するのに役立つ可能性があります。
ジェラルド・グラント医学博士（医学博士、FACS）は、スタンフォード大学ルシール・パッカード小児病院に着任したばかりですが、スポーツ脳震盪研究を前進させる機会をすぐに受け入れました。元アメリカ空軍の小児脳震盪外科医であるグラント氏は、イラクでの爆発による脳震盪を負った兵士から、クリニックで増加しているサッカー選手の脳震盪患者まで、幅広い患者を治療してきました。
グラント氏は、頭部外傷が累積的な影響を及ぼす可能性があることを示す研究が増えていると指摘する。「激しい打撃を受けるだけでなく、軽度の打撃を何度も繰り返し受けることで、時間の経過とともに深刻な損傷につながる可能性があります」と彼は言う。
「平均的な大学サッカー選手はシーズン中に何百回、何千回もヘディングをすることを考えると、私たちはこれらの問題をより深く理解し、声を上げなければなりません」とグラント氏は付け加える。昨秋スタンフォード大学に着任して以来、グラント氏はキャマリロ氏、フィッシャー氏をはじめとする他の研究者と協力し、大学の豊富な専門知識を活用しながら研究を前進させている。
「スタンフォードには素晴らしいアスリートと学者がいます。まるでギリシャの都市国家スパルタのようです」とフィッシャー氏は笑顔で語る。冗談はさておき、この大学では、一流のアスリートと深い知的好奇心が、まさに他に類を見ないほど融合している。研究に積極的に参加する選手やコーチ陣にも、その魅力が表れている。さらに、スタンフォード大学では工学、バイオデザイン、医学といった分野を超えたコラボレーションの機会があり、研究の進歩がより容易に達成できる。
心配する親たちに対し、小児科医のフィッシャー氏とグラント氏は、子供がスポーツに参加することで得られる身体の健康、身体イメージ、自尊心の向上といったプラスの効果は、頭部外傷のリスクをはるかに上回ると指摘しています。13歳のサッカー選手アヴァは2週間の休養後、通常の活動に戻る準備は整いましたが、頭痛が治まるまでには5ヶ月かかりました。研究者たちは、頭部外傷を予測・予防するためのより明確な指標の開発に取り組んでいますが、コーチ、選手、そして保護者全員が、ルールを守り適切な安全装備を使用すること、若いアスリートに心身ともに十分な回復時間を与えること、そして競技に戻る前に教室に戻ることなど、脳震盪についてより深く学ぶよう促しています。
この記事は、2014 年春の Lucile Packard Children's News に掲載されました。
