Lần tới khi bạn chơi Angry Birds, hãy cân nhắc điều này — cùng loại cảm biến ghi lại chuyển động trên điện thoại của bạn cũng đang đóng vai trò trong nghiên cứu y sinh học để giúp thể thao an toàn hơn cho trẻ em.
Trong ba năm qua, các nhà điều tra tại Trường Y khoa Đại học Stanford và Bệnh viện Nhi Lucile Packard Stanford đã sử dụng các cảm biến này theo những cách mới để hiểu và đo lường những gì xảy ra khi các vận động viên gặp phải va chạm dẫn đến chấn thương não.
Mặc dù giới truyền thông đang dành nhiều sự quan tâm đến chấn động não ở các cầu thủ trưởng thành trong Giải Bóng bầu dục Quốc gia (NFL), trẻ em - cả nam lẫn nữ - cũng đang bị ảnh hưởng rộng rãi bởi các chấn thương nhẹ hơn, tái phát. Về mặt số lượng, có hàng triệu trẻ em trên toàn quốc chơi các môn thể thao giải trí, so với chỉ vài nghìn cầu thủ ở NFL. Nhiều vận động viên trẻ hiện đang chơi mạnh mẽ hơn và nhanh hơn với những va chạm ngẫu nhiên thường xuyên trong nhiều môn thể thao, chẳng hạn như bóng rổ, bóng đá và lacrosse.
"Vấn đề chấn động não đang lan rộng hơn chúng ta nghĩ trước đây", bác sĩ Paul Fisher, trưởng khoa thần kinh nhi, cho biết. "Giờ đây, chúng tôi định nghĩa chấn động não rộng hơn là một cú đánh vào đầu gây ra một số tác động thần kinh như đau đầu, chóng mặt hoặc buồn nôn — chứ không chỉ là mất ý thức."
Ava James, 13 tuổi, gần đây đã đến phòng khám của bác sĩ Fisher sau khi bị buồn nôn, chóng mặt và đau đầu do bị va chạm vào đầu trong lúc tập bóng đá. Cô bé là một phần của xu hướng ngày càng gia tăng — khoảng nửa triệu trẻ em trên toàn quốc đến phòng cấp cứu mỗi năm vì chấn động não liên quan đến thể thao. Nhiều trẻ khác không được đưa đến phòng cấp cứu và không khai báo đầy đủ các triệu chứng của mình. Tỷ lệ chấn động não ở trẻ em gái đã tăng 21% mỗi năm trong 11 năm qua, cao hơn nhiều so với tỷ lệ chấn động não ở trẻ em trai là 14% mỗi năm.
Khoa học về tác động
Mặc dù chấn động não đang ngày càng đáng lo ngại, nhưng chúng ta vẫn chưa thực sự hiểu rõ về cách các loại va chạm khác nhau gây ra chấn thương não. Khi cầu thủ bị va chạm mạnh, chấn thương và tác động của chúng đôi khi không được cảm nhận hoặc nhìn thấy ngay lập tức. Với các triệu chứng khác nhau ở mỗi cá nhân, chấn động não rất khó chẩn đoán, thường không thể phát hiện trên phim chụp CT và phần lớn phụ thuộc vào lời tự khai của cầu thủ — nếu họ thành thật.
Để dự đoán và ngăn ngừa chấn động não, nhà nghiên cứu David Camarillo, Tiến sĩ, phó giáo sư ngành kỹ thuật sinh học tại Stanford, đang phát triển một phương pháp tiếp cận sáng tạo có thể thay đổi cuộc chơi trong nghiên cứu chấn động não trong thể thao.
Sử dụng gia tốc kế và con quay hồi chuyển, cùng loại cảm biến thường thấy trên điện thoại thông minh, phòng thí nghiệm của Camarillo đang thu thập dữ liệu về chấn thương não ngay khi nó xảy ra. Thông qua mối quan hệ hợp tác đáng chú ý với Stanford Athletics, hầu hết các cầu thủ trong đội bóng bầu dục Stanford đều đeo miếng bảo vệ miệng được trang bị cảm biến để ghi lại và đo lường các đặc tính vật lý của mỗi cú va chạm vào đầu trong quá trình luyện tập và thi đấu. Ngoài ra, bằng cách sử dụng camera quay chậm độ phân giải cực cao, Camarillo và nhóm của ông cũng đang quan sát và ghi hình chặt chẽ các vụ va chạm — tạo ra những thước phim cho thấy, chính xác đến từng mili giây, tác động của một cú va chạm lan tỏa khắp cơ thể các cầu thủ như thế nào.
Camarillo cho biết: “Câu chuyện này vẫn đang ở giai đoạn đầu, nhưng chúng tôi đã thấy một số dữ liệu đáng kinh ngạc”.
Để tham khảo, 1 G là đơn vị đo tiêu chuẩn cho gia tốc tuyến tính của trọng lực. Trong một vụ tai nạn xe hơi, gia tốc có thể đạt tới 50 hoặc 100 G. Trong một số cú va chạm mạnh nhất trong bóng bầu dục, Camarillo và nhóm của ông đã quan sát thấy gia tốc tuyến tính lên tới 150 G. Con số này thậm chí còn chưa tính đến gia tốc góc, tức là chuyển động xoay của đầu và cổ cầu thủ sau cú va chạm. Nghiên cứu của Stanford là một trong những nghiên cứu đầu tiên đo lường gia tốc góc như một yếu tố quan trọng cũng có thể góp phần gây chấn thương não.
Ngoài ra, những sự cố trước đây có thể chỉ được tính là một cú va chạm thực chất là hai cú va chạm liên tiếp. Cầu thủ bị va chạm ban đầu trong một pha vào bóng, nhưng não lại bị chấn thương lần nữa khi đầu va chạm với mặt đất — dẫn đến một cú va chạm kép gây ra nhiều hơn một cú va chạm gây chấn động.
Bằng cách đo lường cả các sự kiện không chấn thương và các sự kiện chấn thương, Camarillo muốn thu hẹp và xác định ngưỡng chấn thương. "Mục tiêu cuối cùng của chúng tôi", ông nói, "là khám phá cơ chế gây chấn động não để có thể phát triển các biện pháp phòng ngừa tốt hơn, đặc biệt là đối với các vận động viên trẻ có nguy cơ bị tổn thương não và suy giảm phát triển nhận thức."
Mặc dù nghiên cứu có thể mất thêm năm hoặc mười năm nữa, dữ liệu thu thập được từ các cầu thủ bóng bầu dục Stanford cũng có thể giúp xác định "liều lượng" tác động mà trẻ em và thanh thiếu niên đang trải qua trong các hoạt động giải trí. Với khoản tài trợ từ Quỹ David và Lucile Packard, dự án hiện đang được mở rộng để bao gồm việc thử nghiệm các loại cảm biến đeo đầu khác có thể được sử dụng rộng rãi hơn trong các môn thể thao dành cho nữ, nơi dụng cụ bảo vệ miệng không phải là thiết bị bắt buộc. Nghiên cứu cơ bản này và các nghiên cứu thí điểm trên các cầu thủ bóng bầu dục nữ và bóng đá Stanford có thể giúp các nhà nghiên cứu hiểu rõ hơn về các tác động khác nhau của chấn thương đầu trong các môn thể thao dành cho nữ.
Tiến sĩ Gerald Grant, Phó Giáo sư Phẫu thuật Thần kinh, là nhân sự mới của Bệnh viện Nhi đồng Lucile Packard Stanford, nhưng đã nhanh chóng nắm bắt cơ hội để thúc đẩy nghiên cứu về chấn động não trong thể thao tại đây. Là một cựu chiến binh Không quân Hoa Kỳ và một bác sĩ phẫu thuật thần kinh nhi khoa, Grant đã điều trị cho nhiều bệnh nhân, từ những binh sĩ bị chấn động não do bom mìn ở Iraq, đến ngày càng nhiều trẻ em gái bị chấn động não do chơi bóng đá tại phòng khám.
Grant lưu ý rằng ngày càng có nhiều nghiên cứu cho thấy chấn thương đầu có thể có tác động tích lũy. "Đó không chỉ là một cú đánh mạnh", ông nói, "mà là một loạt các cú đánh nhẹ hơn, lặp đi lặp lại, thực sự có thể gây ra tổn thương đáng kể theo thời gian."
Grant nói thêm: "Xét đến việc một cầu thủ bóng đá đại học trung bình phải đánh đầu hàng trăm hoặc hàng nghìn lần mỗi mùa giải, chúng ta cần phải hiểu rõ hơn và lên tiếng về những vấn đề này". Kể từ khi đến Stanford vào mùa thu năm ngoái, Grant đã cùng với Camarillo, Fisher và những người khác thúc đẩy nghiên cứu, tận dụng nguồn chuyên môn dồi dào của trường đại học.
“Chúng tôi có những vận động viên và học giả xuất sắc tại Stanford — chúng tôi giống như thành bang Sparta của Hy Lạp vậy,” Fisher mỉm cười nhận xét. Đùa vậy thôi, nhưng quả thực có một sự giao thoa độc đáo giữa tinh thần thể thao đỉnh cao và trí tò mò sâu sắc về mặt trí tuệ ở đây, ngay cả ở những cầu thủ và huấn luyện viên sẵn sàng và tích cực tham gia nghiên cứu. Hơn nữa, cơ hội hợp tác giữa các ngành như kỹ thuật, thiết kế sinh học và y học tại Đại học Stanford giúp những tiến bộ dễ dàng đạt được hơn.
Đối với các bậc cha mẹ lo lắng, bác sĩ nhi khoa Fisher và Grant nhanh chóng chỉ ra rằng những tác động tích cực của việc trẻ em tham gia thể thao — chẳng hạn như cải thiện sức khỏe thể chất, hình ảnh cơ thể và lòng tự trọng — vượt xa những rủi ro chấn thương đầu. Sau hai tuần nghỉ ngơi, cầu thủ bóng đá 13 tuổi Ava đã sẵn sàng trở lại hoạt động bình thường, mặc dù phải mất năm tháng cơn đau đầu của cô bé mới thuyên giảm. Trong khi các nhà nghiên cứu tiếp tục làm việc để hướng tới các số liệu xác định hơn để dự đoán và ngăn ngừa chấn thương đầu, họ khuyến khích các huấn luyện viên, cầu thủ và phụ huynh tìm hiểu thêm về chấn động não, bao gồm tầm quan trọng của việc tuân thủ các quy tắc và sử dụng thiết bị an toàn phù hợp, cho các vận động viên trẻ đủ thời gian để hồi phục cả về thể chất lẫn tinh thần, và trở lại lớp học trước khi trở lại sân thi đấu.
Bài viết này xuất hiện trên ấn phẩm Lucile Packard Children's News vào mùa xuân năm 2014.
