Rotational Acceleration Measurements – Evaluating Helmet Protection

M. Kis, F. Saunders, M.W. ten Hove, J.R. Leslie

Abstract: Purpose: Current helmet testing standards do not address the rotational components of an impact to the head. We describe a new testing paradigm used to measure the rotational acceleration of a headform and a protective helmet following an impact to the head in the horizontal plane. This impact simulation allows for the testing of currently available head protection devices in conditions thought to be important for the generation of cerebral concussion. The degree to which a particular helmet dampens rotational acceleration, and thus protects against concussion, can be assessed. Methods: Our testing device consists of a pneumatic piston that provides a measured impact to a standard headform. Four different helmets were tested using the described paradigm. Results: Acceleration curves for each helmet and the corresponding headform are presented. Conclusions: Clear differences in rotational acceleration were demonstrated. Possible avenues of further investigation are discussed.

Résumé: Mesure de l’accélération rotatoire - Évaluation de la protection conférée par un casque. Objectif : Les standards d’évaluation actuels des casques protecteurs ne tiennent pas compte des composantes rotatoires d’un impact à la tête. Nous décrivons un nouveau paradigme d’évaluation utilisé pour mesurer l’accélération rotatoire sur une tête de mannequin et un casque protecteur suite à un impact à la tête dans le plan horizontal. Cette simulation d’impact permet l’évaluation des casques protecteurs actuellement disponibles sur le marché dans des conditions qui semblent importantes dans la genèse des commotions cérébrales. Le degré d’atténuation de l’accélération rotatoire d’un casque et donc de protection contre la commotion cérébrale peut ainsi être évalué. Méthodes : Notre instrument d’évaluation est composé d’un piston pneumatique qui fournit une mesure d’impact à une tête de mannequin standard. Quatre casques différents ont été évalués au moyen de cet instrument. Résultats : Nous présentons les courbes d’accélération pour chaque casque et la tête de mannequin correspondante. Conclusions : Nous démontrons qu’il existe des différences importantes dans l’accélération rotatoire et nous discutons des pistes à explorer davantage.

Can. J. Neurol. Sci. 2004; 31: 499-503