Vad är MIPS och varför behöver man det?

Vad händer egentligen innanför skallbenet vid en krasch? Och hur skyddar man sig bäst? Freeride besöker MIPS utvecklingslaboratorium i Stockholm och dyker innanför skalet på MIPS.

Har du hållit på med någon hjälmsport som skidåkning eller cykling de senaste åren har du förmodligen hört talas om MIPS och sett den lilla gula loggan, oftast placerad bak på hjälmen.

MIPS står för Multi-directional Impact Protection System och är en svensk uppfinning grundad år 1996. Bakom idén står Tekn. Dr. Peter Halldin från KTH och Hans von Holst, hjärnkirurg från Karolinska Institutet. MIPS är världsledande inom hjälmbaserat skydd för hjärnan. I skrivande stund arbetar MIPS med 103 hjälmvarumärken världen över och finns i 583 hjälmmodeller.

Det hela började med att Hans von Holst var frustrerad över antalet personer med hjärnskador som hamnade på hans operationsbord, fastän de använt hjälm, och började fundera på hur man kan addera ett skydd för hjärnan i hjälmar.

Hans von Holst kontaktade KTH då han förstod att han inte kunde utveckla ett sådant skydd helt på egen hand. Tillsammans med Peter Halldin kom de fram till att det borde vara en bra idé att imitera kroppens eget skyddssystem som består av att hjärnan kan glida inne i skallen i cerebrospinalvätskan.

Tittar man på hjälmar som inte har MIPS Brain Protection System (BPS) eller något annat skydd för rotationsrörelser mot hjärnan så är de främst designade för att adressera raka/linjära islag och skydda ditt skallben, vilket de generellt sett gör bra. Men det som ofta sker vid ett fall är att man slår i marken i en vinkel vilket skapar rotationsrörelser, ungefär som i en boxningsmatch där en boxare får in en krok eller en uppercut vilket ofta är det som gör att motståndaren knockas. Rotationsrörelser ligger också oftast bakom skador som hjärnskakningar och andra, ibland värre, hjärnskador, vilket självklart är något man vill minska risken för.

Vad innebär rotationsrörelser?

I de flesta skidolyckor med huvudskador har åkaren fart både framåt och nedåt mot backen. Kanske har personen även tumlat runt ett par varv.

För att förstå vad som händer i skidåkarens huvud kan du tänka att du kastar en boll snett ned i golvet. När bollen studsar upp igen har den fått ett spin, en rotation. Liknande krafter inträffar när någon slår i huvudet i backen, islaget kan skapa en vridning av hjärnan. Om kraften i denna vridning är för stor kan hjärnvävnaden sträckas ut med hjärnskakning eller värre hjärnskador som följd.

Med MIPS BPS i hjälmen omdirigeras rotationen något, vilket minskar krafterna på hjärnan. Om vi tar exemplet med bollen ovan, tänk dig att du denna gång kastar bollen mot en isfläck och att den glider en bit innan den studsar vidare – bollen kommer då att ha mindre spinn än i det första scenariot.

Men hur kan jag som konsument veta vilken hjälm som är säkrast när jag står och väljer i butiken? Det är inte helt enkelt, framförallt eftersom de flesta hjälmar ännu inte testas för de vanligaste olyckorna som sneda islag. Alla hjälmar som säljs i Sverige är godkända enligt en testprocedur där hjälmen släpps rakt ned i marken. Men att man skidar in i något med kroppen i en rak 90-gradersvinkel och huvudet först får dock betraktas som väldigt ovanligt. De flesta olyckor där man slår i huvudet sker i en sned vinkel. Håll därför utkik efter MIPS gula logotype på de hjälmar du prövar.

Rotationskrafter gör hjärnan snurrigare än raka slag

På MIPS har man forskat kring hjälmsäkerhet i över 20 år och gjort fler än 27 000 hjälmtester.

Vi sitter ned med Peter Halldin, Tekn. Dr. på KTH och en av grundarna till MIPS, som berättar att hjärnan har ungefär samma konsistens som rumsvarmt smör som dock inte kan komprimeras. När man får ett snett slag mot huvudet vrids kraniet med stor kraft under några bråkdelar av ett ögonblick. Eftersom hjärnan är mjukare än skallbenet släpar det efter lite i vridningen och hjärnvävnaden förskjuts. Detta är något som kan orsaka skador som till exempel hjärnskakning. Dock är det idag inte möjligt att avgöra genom att se på en röntgenbild att någon har fått en hjärnskakning utan det kan endast definieras genom olika symptom.

Det har länge varit känt att rotationsrörelser mot hjärnan leder till fler hjärnskakningar än raka islagmot hjärnan. Det klassiska exemplet är som sagt boxning där de flesta knock-outs sker på slag mot sidan av huvudet vilket orsakar rotationsrörelser mot hjärnan.

Peter visar att det som sker när huvudet istället kan röra sig inne i hjälmen vid islag är att de största krafterna reduceras och energin sprids över tid. Rotationsenergin blir i stället till fart framåt på underlaget.

Hjärnan är känsligare för rotationsrörelser för att dess konsistens är stumt och inte kan komprimeras. Slag rakt på påverkar därför inte hjärnan lika mycket som sneda slag som leder till rotationsrörelser.

En extrautrustad hjälm

På bordet ligger några uppskurna hjälmar och vi dissekerar konstruktionen. En hjälm har ett hårt ytterskal som ska skydda mot penetration, så att inte till exempel en sten spräcker skallen. Innanför detta sitter ett lager cellplast som har till uppgift att dämpa så mycket som möjligt av den raka islagskraften. Ytterskal och cellplast skyddar främst mot skallskador, orsakade av raka islag.

Innanför sitter MIPS, som är en förkortning för Multi-directional Impact Protection System. Det är ett tunt lager lågfriktionsplast upphängt i gummiinfästningar som tillåter huvudet att röra sig 10-15mm inuti hjälmen.

MIPS ingenjörer tar fram ett specifikt glidlager för varje hjälmmodell med hål som matchar ytterlagrets eventuella ventilationsöppningar. Mellan glidlagret och hjälmen sitter små textilkuddar som ytterligare reducerar friktionen. På de senaste MIPS BPS-modellerna applicerar man också en särskild lågfriktionsbeläggning för att skapa ytterligare glidrörelse.

Detta händer vid en olycka med slag mot huvudet

De största, och farligaste, krafterna uppstår under de första 5–10 millisekunderna. Som jämförelse tar en blinkning ungefär 100 millisekunder. Under denna korta tid är belastningen på huvudet omkring 500–1000 kg. Det motsvarar att ha en halv bil parkerad på skallen. Peter betonar att alla olyckor är olika och krafterna kan vara både större och mindre, siffrorna ovan representerar dock ganska väl normalfallet. MIPS lågfriktionsskikt tillåter en glidrörelse på minst 10–15 mm i alla riktningar under islaget.

Skumlagret i hjälmen är konstruerat för att kollapsa och fördela energin. Det innebär dock att det samtidigt skapas en fördjupning i hjälmen där huvudet kan fastna. En vanligt förekommande fråga är om håret och skalpen kan minska friktionen mellan hjälmen och huvudet. Under vissa omständigheter kan det vara så, men krafterna är för stora för att huvudets egna skyddssystem ska kunna röra sig lika mycket som MIPS BPS.

Hur farligt är hjärnskakning?

Idag är det en självklarhet att ha hjälm i skidbacken. Mycket beroende på att läkare och forskare under de senaste decennierna börjat inse att även upprepade mindre hjärnskakningar kan leda till bestående skador. Den medicinska termen är Chronic traumatic encephalopathy, CTE. Tidigare fokuserade forskningen främst på större skador där patienten varit inlagd på sjukhus.

En hjärnskakning kan ta mycket lång tid att läka. Två till fem år för att bli symptomfri är inte ovanligt.
Forskning har också kopplat CTE till demens och Parkinson. Man har sett att dessa sjukdomar som vanligtvis drabbar äldre kan uppträda betydligt tidigare hos vissa idrottare inom kontaktsporter som t.ex. boxning och amerikansk fotboll.

 

Hur vet jag vilken hjälm som är bäst?

Detta var frågan högst upp på vår agenda, men den går tyvärr inte att besvara entydigt. Problemet är att testmetoderna som används för certifiering runt om i världen bara testar om hjälmen är godkänd på miniminivå. De tar heller inte hänsyn till de vanligaste olyckorna som ofta innefattar rotationsrörelser. Detta är något Peter brinner för och MIPS driver på utvecklingen av ett enhetligt mätsystem, men det är en trög process.

Nere i det nybyggda testlabbet får vi möjlighet att själva titta närmare på droppriggarna. I ett traditionellt hjälmtest utsätts hjälmen för ett rakt slag mitt på hjässan och mätare registrerar hur mycket kraft som absorberas. Det finns två problem med detta: Ett är att väldigt få olyckor består av att man får en tyngd som faller rakt ned på huvudet, eller att man till exempel trillar rakt ned i ett hisschakt. Det andra är att testet bara mäter om hjälmen klarar minimikraven eller ej. Det säger inget om hur mycket av energin hjälmen absorberade.

Hjälmar i fritt fall

I MIPS testlaboratoriumstår ett antal glänsande droppriggar invirade i mystiska slangar och sladdar. Den största av maskinerna sträcker sig sju meter upp mot taket.

I dessa maskiner hissar man upp samma typ av testhuvud som används inom bilindustrin. Ett av huvudena man använder, som finns i storlek S, M, L, väger 4,5 kg (L) och är tillverkat av aluminium täckt av ett gummilager. Inuti sitter ett antal känsliga sensorer som mäter krafter och rörelser i tre dimensioner. Kraften på huvudet ligger oftast i spannet 150-250 G. Hjälmen spänns fast på testhuvudet och sen bär det av utför. Istället för en plan yta använder MIPS ett sandpappersbeklätt städ som är vinklat 45 grader för att generera maximala rotationskrafter. För skidhjälmar motsvarar farten ett fall i regel ca 22 km/h.

Hjälmen slår i städet med en rejäl smäll och vi skrattar lite nervöst. Jämfört med hur fort det kan gå i backen ibland var detta högst måttlig fart. Ljudet av dunsen och bilden av testhuvudet som studsar iväg biter sig dock fast i minnet.

 

MIPS är en kvalitetsstämpel

Alla hjälmar testas i två versioner. En med och en utan MIPS BPS. Om inte rotationskrafterna minskat med minst 10 % blir hjälmen inte godkänd. Ofta är dock reduktionen avsevärt större än så.

I labbet ligger travar med numrerade hjälmar. För att säkerställa att MIPS glidlager fungerar som det ska testas hjälmarna i samtliga storlekar och med tre olika islagspunkter: pannan, sidan uppifrån samt sidan framifrån. Resultatet dokumenteras både via sensorer och höghastighetskamera. Detta överförs sedan till en datormodell för analys. Anledningen till att man testar med enbart huvud är att kropp eller nacke inte hinner trycka på under den otroligt korta tidsperiod där de största krafterna uppstår.

 

Under de 25 år som MIPS har forskat kring hjärnskydd har man använt en avancerad datormodell över hjärnan utvecklad av bland andra Svein Kleiven på KTH. Modellen representerar ett genomsnittligt huvud och med hjälp av den kan man se hur krafter fördelas och absorberas inuti huvudet.

En stor del av utmaningen är att få till ett glidlager som täcker så mycket av hjässan som möjligt. Ju större täckning, desto effektivare blir glidsystemet. Det finns idag åtta olika MIPS-lösningar. De gör samma sak och är lika effektiva. Skillnaderna är anpassningar till olika hjälmkonstruktioner. Tester på hjälmar med och utan MIPS BPS visar att de har samma effekt vid de vertikala islagstester som traditionellt används inom ramen för olika säkerhetsstandarder, i Europa heter standarden EN1077.

Hittills har MIPS testat över 1 700 olika hjälmmodeller. Detta ger ett unikt underlag, både för fortsatt forskning och för att kunna säkerställa att systemet faktiskt fungerar.

 

Sponsrade inlägg är en del av Freerides annonserbjudande. Inläggen är framtagna tillsammans med kommersiella samarbetspartners. Om du har frågor kring sponsrade inlägg, hör av dig till annons@freeride.se