曲棍球面罩防护性能评估：基于动态测试标准的性能差异与安全风险研究

研究人员针对曲棍球运动中头部受伤风险高但缺乏面罩测试标准的问题，开展了12款市售曲棍球面罩在26.8±0.25 ms-1和35.8±0.25 ms-1冲击速度下的防护性能研究。通过Hybrid III头模定量测试和高速摄像定性分析，发现面罩性能存在显著差异，部分产品出现机械故障和面部接触风险。该研究为制定曲棍球PPE（个人防护装备）测试标准提供了方法论基础，相关结果已提交国际曲棍球联合会（FIH）。

　　

在曲棍球这项全球第二大团队运动中，罚角球（PC）时防守球员面临高达36.1-38.9 ms^-1的硬质球体冲击风险。尽管国际曲棍球联合会（FIH）在2025年强制要求使用面罩，但市场上缺乏统一的性能测试标准，导致防护效果参差不齐。更令人担忧的是，此前唯一相关研究显示22.4%的罚角球损伤发生在头部，而69%的头颈部伤害发生在得分"圆圈"区域内。这种防护空白使得运动员暴露在颅骨骨折、脑震荡（mTBI）甚至眼部永久损伤的风险中。

为破解这一困局，来自英国拉夫堡大学（Loughborough University）的研究团队Natasha Bialecki等人在《Annals of Biomedical Engineering》发表了一项开创性研究。他们创新性地将板球和自行车头盔测试标准（如BS 7928:2013）的评估理念引入曲棍球领域，对7个品牌的12款面罩进行了系统性评估。研究采用Hybrid III 50百分位男性头模搭载6DX Pro传感器，通过定制化弹道发射装置（iBPR）实现±0.25 ms^-1的速度精度和±11.3 mm的定位精度。测试涵盖22°C、5°C和40°C三种环境温度，模拟了从休闲到精英比赛的真实场景。

关键技术方法包括：1）使用标准Kookaburra Dimple Elite球体在26.8 ms^-1（60 mph）和35.8 ms^-1（80 mph）速度下冲击前额、太阳穴等四个解剖学关键部位；2）通过高速摄像（HSV）记录面罩-头模交互过程；3）采用SAE J211-1标准滤波处理线性加速度（PLA）和角速度数据；4）计算头部损伤标准（HIC₁₅）、脑损伤标准（BrIC）等15项生物力学指标。

【材料特性差异】测试面罩分为塑料壳体（11款）和金属网（1款）两类，硬层厚度3.6-4.7 mm，泡沫层4-18 mm不等。表征显示能量吸收材料包括双密度（DD）、高密度（HD）泡沫等，质量跨度190-560 g，价格区间35-70英镑。值得注意的是，仅3款产品（3A、7A等）具有自声明认证。

【定性测试结果】静态覆盖评估发现58%面罩在太阳穴区域防护不足（1C、4A等）。高温（40°C）和低温（5°C）条件下，7款面罩出现机械故障，其中4A在前额冲击时发生严重断裂（图3a）。金属网面罩（7A）虽无结构性破坏，但金属丝永久变形导致潜在眼部风险。高速摄像显示所有面罩在眼窝区域均存在球体穿透风险，这与板球头盔标准的测试发现一致。

【定量性能分析】在80 mph冲击时：1）峰值线性加速度（PLA）在太阳穴区域普遍超过250 g阈值（对应40%颅骨骨折风险），仅金属网7A能将所有部位PLA控制在裸头模值以下；2）头部损伤标准（HIC₁₅）虽均低于700阈值，但太阳穴区域数值最高；3）峰值角加速度（PAA）在太阳穴冲击时全部超过9,000 rad/s²的mTBI风险阈值；4）脑损伤标准（BrIC）在眼窝冲击时反常升高，推测与面罩几何结构增强力矩耦合有关。

【关键相关性】定量净性能评分（QuantNPS）显示：硬层厚度（r=0.66）和总泡沫厚度（r=0.69）与防护效果呈中度正相关。而定性评分（QualNPS）与材料特性无显著关联，印证了设计优化的重要性。金属网7A表现最佳，其QuantNPS比最差产品（4A）高83%。

这项研究首次建立了曲棍球面罩的动态评估框架，其重要意义体现在三个维度：1）方法论层面，提出的温度-速度-部位三维测试体系被FIH采纳为制定标准的蓝本；2）产品安全层面，促使1A、2B等缺陷型号退出市场，更新为通过PLA测试的1B、2C等改进型号；3）运动医学层面，揭示太阳穴和眼窝是现有设计的防护盲区，为下一代产品研发指明方向。研究同时暴露出HIII颈部组件在侧向旋转（x/z轴）的生物拟真度不足问题，这将成为后续采用专利颈部仿生装置（EP4128197A1）进行深入研究的关键切入点。

正如作者在讨论部分强调的，当前最大的挑战是如何建立曲棍球特异的损伤阈值体系。虽然借鉴了美国橄榄球（NOCSAE标准）和汽车碰撞（SAE J211）的评估指标，但4-6 ms的典型接触时间与这些领域存在本质差异。这项研究为开启这场关乎2900万曲棍球运动员安全的科学对话奠定了基石，其价值已超越单纯的装备测试，正在重塑整个运动的安全文化范式。