编辑推荐：
目前马术头盔标准仅设最低要求，缺乏区分头盔性能的评级系统。研究人员开展 “Equestrian STAR：评估马术头盔生物力学性能的实验方法开发” 研究，对比不同冲击条件下头盔性能，更新 Equestrian STAR 系统。这有助于骑手选头盔，推动企业改进设计。
在广袤的马术运动世界里，骑手们尽情驰骋，然而，隐藏在这项运动背后的安全隐患却不容小觑。每年，美国有超 3000 万人参与骑马活动，由此导致的急诊就医案例超 5 万起。在各类马术项目中，骑手从马背上坠落并撞击地面是最常见的受伤原因。与美式橄榄球和摩托车运动相比，马术运动导致严重受伤的风险更高，而且它还是造成运动相关性创伤性脑损伤（TBI）的 “罪魁祸首”，占所有运动相关 TBI 的 45%。其中，头部受伤最为危险，不仅会导致大量人员住院，甚至可能危及生命。即便没有严重的头部创伤，骑手们也常面临脑震荡的威胁，这已成为马术运动中最常见的损伤之一。
为了降低头部受伤风险，骑手们通常会佩戴头盔。研究表明，头盔能使马术运动中的头部受伤风险降低 30%，严重头部受伤风险降低 50%。但目前的马术头盔设计仍有改进空间，现有的众多马术头盔标准多为通过 / 不通过的形式，只设定了最低性能要求，无法对已通过标准的头盔进行性能比较。而且，这些标准仅关注线性加速度，未充分考虑旋转加速度对大脑损伤的影响。
为了解决这些问题，弗吉尼亚理工大学头盔实验室（Virginia Tech Helmet Lab）的研究人员 Lauren A. Duma 等人开展了一项重要研究。该研究成果发表在《Annals of Biomedical Engineering》上，旨在开发一种评估马术头盔生物力学性能的实验方法，并完善现有的马术头盔评级系统 ——Equestrian STAR。
研究人员采用了多种关键技术方法。首先，他们挑选了 45 种市售的马术头盔模型进行测试。在斜向冲击测试中，使用斜向落塔装置，让带有头盔的第 50 百分位男性 NOCSAE 头模（模拟真实头部形状和尺寸）从特定高度落下，撞击在 45° 的砂纸覆盖的钢砧上，通过六自由度传感器包测量冲击响应运动学数据。在摆锤冲击测试中，使用摆锤撞击器对头盔的不同位置进行线性驱动冲击测试，同样记录相关数据。最后，通过统计分析对比两种测试的结果，并将斜向测试数据纳入 Equestrian STAR 评分系统进行计算123。
研究结果主要包括以下几个方面：
- 斜向与线性驱动冲击比较：研究发现，45 种头盔在不同冲击条件下，峰值线性和旋转加速度范围差异较大。高速冲击下，摆锤冲击器和斜向落塔产生的平均峰值线性和旋转加速度相似，但两者产生头部旋转的方式不同。峰值线性加速度在两种测试系统间呈弱相关（R2=0.34 ，p<0.001 ），而峰值旋转加速度则无相关性（R2=0.04 ，p=0.21 ），这表明不同测试系统下头盔的相对性能存在差异45。
- Equestrian STAR 头盔评级系统：将斜向测试纳入 Equestrian STAR 方程后，45 种头盔的 Equestrian STAR 得分范围为 2.11 - 8.03，差异明显。这凸显了不同头盔模型的性能差异，如最好的头盔比最差的头盔脑震荡风险降低了 73.7%。同时发现，带有 MIPS（Multi - directional Impact Protection System，多向冲击保护系统）技术的头盔 STAR 得分显著更低，表现更好，但头盔价格与 STAR 得分并无相关性67。
研究结论和讨论部分指出，斜向测试为评估马术头盔性能提供了额外信息，将其纳入 Equestrian STAR 系统，能更全面地评价头盔性能。与其他运动的 STAR 评级系统类似，Equestrian STAR 也能有效区分不同头盔的性能差异。但与美式橄榄球的 STAR 评级相比，马术头盔中高评级的头盔较少，这也为未来马术头盔的设计改进指明了方向。此外，更新后的 Equestrian STAR 评级系统对骑手和头盔制造商都具有重要意义。它能帮助骑手了解不同头盔在减少线性和旋转头部加速度方面的能力，从而选择更具保护性的头盔，降低头部受伤的严重程度；同时，也为头盔制造商提供了比较不同头盔设计有效性的方法，激励他们改进头盔设计，提高头盔的安全性。
尽管该研究取得了重要成果，但也存在一些局限性。例如，测试中使用的摩擦界面与实际马术场地的表面有所不同；虽然按照一次性使用的指导方针进行测试，但实际很多骑手在摔倒后并未更换头盔；而且，用于计算脑震荡风险的函数是基于男性橄榄球运动员数据开发的，可能会低估女性骑手的脑震荡风险。未来，研究人员可以进一步探讨头盔设计对颈椎损伤的影响等问题。总体而言，这项研究为提高马术头盔的安全性提供了重要的理论和实践依据，对推动马术运动的安全发展具有重要意义。
