다음에 앵그리버드를 할 때 이 점을 생각해 보세요. 휴대전화에서 움직임을 감지하는 센서와 동일한 유형의 센서가 어린이의 스포츠를 더 안전하게 만들기 위한 생물의학 연구에도 활용되고 있습니다.
지난 3년 동안 스탠포드 대학교 의과대학과 루실 패커드 소아병원 스탠포드의 연구진은 이러한 센서를 새로운 방식으로 사용하여 운동선수가 뇌 손상을 초래하는 충돌을 경험할 때 어떤 일이 일어나는지 이해하고 측정해 왔습니다.
NFL(미식축구 리그) 성인 선수들의 뇌진탕에 언론의 관심이 집중되고 있지만, 남녀 아동 모두 경미하고 반복적인 부상으로 고통받고 있습니다. 숫자로만 보면, 전국적으로 수백만 명의 아동들이 레크리에이션 스포츠를 즐기고 있는 반면, NFL 선수는 겨우 수천 명에 불과합니다. 많은 젊은 선수들이 농구, 축구, 라크로스 등 다양한 종목에서 잦은 우발적 접촉을 감수하며 더 강하고 빠른 플레이를 펼치고 있습니다.
"뇌진탕 문제는 이전에 생각했던 것보다 훨씬 더 만연합니다."라고 소아 신경과 과장인 폴 피셔 박사는 말합니다. "이제 우리는 뇌진탕을 단순히 의식을 잃는 것이 아니라 두통, 현기증, 메스꺼움과 같은 신경학적 증상을 동반한 머리 충격으로 더 광범위하게 정의하고 있습니다."
13세 아바 제임스는 축구 연습 중 머리를 다친 후 메스꺼움, 어지럼증, 두통을 호소하며 최근 피셔 병원을 찾았습니다. 그녀는 매년 전국적으로 약 50만 명의 어린이가 스포츠 관련 뇌진탕으로 응급실을 찾는 증가하는 추세의 일부입니다. 하지만 많은 어린이들이 응급실에 가지 않고 증상을 제대로 보고하지 않습니다. 지난 11년 동안 여아 뇌진탕 발생률은 연평균 21%씩 증가했는데, 이는 연평균 14%에 달하는 남아 뇌진탕 발생률보다 더 높은 증가율입니다.
충격의 과학
뇌진탕에 대한 우려가 커지고 있지만, 다양한 유형의 충격이 실제로 뇌 손상을 유발하는 방식에 대해서는 알려진 바가 거의 없습니다. 선수들이 강한 충격을 받을 때, 부상과 그 영향은 즉시 느껴지거나 나타나지 않는 경우가 있습니다. 뇌진탕은 개인마다 증상이 다르기 때문에 진단이 어렵고, CT 스캔으로는 발견되지 않는 경우가 많으며, 선수들의 솔직한 진술에 크게 의존합니다.
뇌진탕을 예측하고 예방하기 위해 스탠포드 대학의 연구원이자 생체공학 조교수인 데이비드 카마릴로 박사는 스포츠 뇌진탕 연구에 획기적인 변화를 가져올 수 있는 혁신적인 접근법을 개발하고 있습니다.
카마릴로 연구실은 스마트폰에 사용되는 것과 동일한 가속도계와 자이로스코프를 사용하여 뇌 손상 발생 시 데이터를 수집하고 있습니다. 스탠퍼드 애슬레틱스와의 놀라운 협력을 통해 스탠퍼드 풋볼팀 선수들 대부분은 연습과 경기 중 머리에 가해지는 모든 충격의 물리적 현상을 기록하고 측정하는 센서가 장착된 마우스가드를 착용합니다. 또한, 카마릴로와 그의 팀은 초고화질 슬로모션 카메라를 사용하여 충돌을 면밀히 관찰하고 녹화합니다. 이를 통해 충격이 선수들의 몸에 미치는 영향을 고통스러운 밀리초 단위까지 보여주는 영상을 제작합니다.
카마릴로는 "이 이야기는 아직 초기 단계입니다."라고 말하며, "하지만 우리는 이미 놀라운 데이터를 보았습니다."라고 덧붙였습니다.
참고로, 1G는 중력의 선형 가속도에 대한 표준 측정 단위입니다. 자동차 충돌 시 가속도는 50G 또는 100G에 달할 수 있습니다. 미식축구에서 가장 강한 충격 중 일부에서 카마릴로와 그의 팀은 최대 150G의 선형 가속도를 관찰했습니다. 이는 충격 후 선수의 머리와 목이 회전하는 각가속도는 고려하지 않은 수치입니다. 스탠퍼드 대학의 연구는 뇌 손상에 기여할 수 있는 중요한 요인으로 각가속도를 측정한 최초의 연구 중 하나입니다.
또한, 이전에는 한 번의 충격으로 간주되었던 사건들이 실제로는 두 번의 연속적인 충돌로 간주됩니다. 선수는 태클 중 첫 번째 충격을 받지만, 머리가 땅에 부딪히면서 뇌에 다시 외상이 발생하여 두 번 이상의 뇌진탕을 유발하는 이중 충격이 발생합니다.
카마릴로는 부상이 아닌 경우와 부상이 있는 경우 모두 측정을 통해 부상의 한계점을 좁히고 정의하는 것을 목표로 합니다. 그는 "우리의 궁극적인 목표는 뇌진탕의 기전을 밝혀내어, 특히 뇌 손상 및 인지 발달 장애의 위험이 있는 젊은 운동선수들을 위한 더 나은 예방책을 개발하는 것입니다."라고 말합니다.
연구에 5년 또는 10년 더 걸릴 수 있지만, 스탠퍼드 대학교 풋볼 선수들로부터 수집된 데이터는 어린이와 청소년이 레크리에이션 활동에서 경험하는 영향의 "용량"을 파악하는 데 도움이 될 수 있습니다. 데이비드 & 루실 패커드 재단의 지원으로 이 프로젝트는 현재 마우스가드가 필요하지 않은 여성 스포츠에서 더 널리 사용될 수 있는 다른 유형의 웨어러블 헤드 센서 테스트까지 확대되고 있습니다. 스탠퍼드 대학교 여자 라크로스와 축구 선수들을 대상으로 한 이 기초 연구 및 시범 연구는 연구자들이 여자 스포츠에서 두부 손상의 다양한 영향을 더 잘 이해하는 데 도움이 될 수 있습니다.
제럴드 그랜트(Gerald Grant, MD, FACS) 신경외과 부교수는 스탠퍼드 루실 패커드 어린이 병원에 새로 부임했지만, 이곳에서 스포츠 뇌진탕 연구를 발전시킬 기회를 빠르게 받아들였습니다. 미 공군 참전 용사이자 소아 신경외과 의사인 그랜트는 이라크에서 폭발 뇌진탕을 입은 군인부터 축구 뇌진탕을 앓는 여학생까지 다양한 환자들을 진료해 왔습니다.
그랜트는 두부 손상이 누적적인 영향을 미칠 수 있다는 연구 결과가 점점 더 많아지고 있다고 지적합니다. 그는 "단순히 심한 타격이 아니라, 시간이 지남에 따라 심각한 손상을 초래할 수 있는 일련의 반복적이고 가벼운 타격입니다."라고 말합니다.
"대학 축구 선수들이 한 시즌에 평균 수백, 수천 번 헤딩을 한다는 점을 고려할 때, 우리는 이러한 문제를 더 잘 이해하고 목소리를 내야 합니다."라고 그랜트는 덧붙였습니다. 지난가을 스탠퍼드에 부임한 이후, 그랜트는 카마릴로, 피셔 등과 협력하여 대학의 방대한 전문 지식을 활용하여 연구를 진행하고 있습니다.
"스탠퍼드에는 훌륭한 운동선수와 학자들이 있습니다. 마치 그리스 도시 국가 스파르타와 같죠." 피셔는 미소를 지으며 말했다. 농담은 차치하고, 연구에 기꺼이 적극적으로 참여하는 선수들과 코치들 사이에서도 뛰어난 운동 능력과 깊은 지적 호기심이 독특하게 어우러져 있습니다. 게다가 스탠퍼드 대학교에서는 공학, 바이오디자인, 의학 등 다양한 학문 분야와 협업할 수 있는 기회가 있어 더 쉽게 발전할 수 있습니다.
걱정하는 부모들을 위해 소아과 의사 피셔와 그랜트는 아이들이 스포츠에 참여하는 것의 긍정적 효과, 즉 신체 건강, 신체 이미지, 자존감 향상이 두부 손상 위험보다 훨씬 크다고 지적합니다. 13세 축구 선수 아바는 2주간의 휴식 후 정상적인 활동으로 복귀할 준비가 되었지만, 두통이 가라앉는 데는 5개월이 걸렸습니다. 연구진은 두부 손상을 예측하고 예방하기 위한 더욱 확실한 지표를 개발하기 위해 계속 노력하는 한편, 코치, 선수, 그리고 부모 모두가 뇌진탕에 대해 더 잘 알아야 한다고 권고합니다. 여기에는 규칙 준수와 적절한 안전 장비 사용의 중요성, 어린 선수들이 신체적, 정신적으로 회복할 수 있는 충분한 시간을 제공하는 것, 그리고 경기장 복귀 전 교실 복귀가 포함됩니다.
이 기사는 2014년 봄 루실 패커드 아동 뉴스에 게재되었습니다.
