Mountain biking (MTB) has grown significantly in popularity over the past decade, attracting a wide range of recreational and professional riders. However, the sport also carries a substantial risk of injury due to the high speeds, uneven terrain, and the technical nature of many MTB disciplines. Among these injuries, the shoulder is the most frequently affected area, with clavicle fracture and injuries to shoulder ligaments being especially common. Despite the widespread use of protective equipment, it is not totally clear how effective current shoulder protection systems are in preventing such injuries.

The aim of this study was to evaluate the performance of shoulder protections for MTB, and to investigate the biomechanics of the shoulder impacts, using Finite Element (FE) simulations. The study employed the THUMS version 7 human body model, which has been validated for lateral and oblique shoulder impacts. A series of simulations were performed in LS-DYNA to replicate realistic fall scenarios, varying two key parameters, namely the body orientation (anterior-lateral vs. lateral), and ground surface (rock vs. soil). For each scenario different protections were evaluated in order to study the effect of foam padding and low friction layers.

Both global and local biomechanical metrics were used to evaluate injury risk. Global metrics included contact force and shoulder deflection (Cmax) and estimated injury probabilities using a risk function for Abbreviated Injury Scale (AIS) 2+ injuries. Local metrics focused on effective plastic strains in bones (clavicle and scapula) and ligament engineering strain, providing insight into specific injury mechanisms. The results highlight the significant influence of impact direction and surface hardness on injury severity. Lateral impacts and rock surfaces produced the highest shoulder deflections and plastic strains, indicating a greater likelihood of severe injury. Low friction layers increased sliding but did not always reduce strain, suggesting complex interactions between kinematics and tissue loading. Foam padding effectively reduced global shoulder deflection, though its effects on local tissue loading were not always beneficial.

Overall, the findings emphasize the need for biomechanically optimized protection that balances energy absorption and movement control, to achieve optimal protection for both the bones and the ligaments of the shoulder, one of the most biomechanically complex joint in the human body.

Mountainbike (MTB) har ökat avsevärt i popularitet under det senaste decenniet och attraherar ett brett spektrum av både fritids- och pprofessionell cyklister. Sporten medför dock en betydande skaderisk på grund av höga hastigheter, ojämnt underlag och den tekniska karaktären hos många MTB-discipliner. Bland dessa skador är axeln det mest drabbade området, där nyckelbensbrott och skador på axelns ledband är särskilt vanliga. Trots utbredd användning av skyddsutrustning är det oklart hur effektiva dagens axelskyddssystem är för att förebygga dessa skador.

Syftet med denna studie var att utvärdera prestandan hos axelskydd inom MTB och att undersöka biomekaniken vid axelislag, med hjälp av Finita Element (FE)-simuleringar. Studien använde THUMS version 7, en mänsklig kroppmodell som har validerats för laterala och sneda axelislag. En serie simuleringar genomfördes i LS-DYNA för att återskapa realistiska fallscenarier, där två nyckelparametrar varierades: kroppens vid islag (antero-lateral vs. lateral) och underlagets styvhet (sten vs. jord). För varje scenario utvärderades olika skydd för att studera effekten av skummaterial och lågfriktionslager.

Både globala och lokala biomekaniska mått användes för att bedöma skaderisken. De globala måtten inkluderade kontaktkraft och axeldeformation (Cmax) samt uppskattade skadeprobabiliteter med hjälp av en riskfunktion för AIS2+ skador. Lokala mått fokuserade på effektiv plastisk töjning i ben (nyckelben och skulderblad) samt töjning i ledband, vilket gav insikt i specifika skadeorsaker. Resultaten visar att islagsriktningen och underlagets styvhet har en betydande inverkan på skadans allvarlighetsgrad. Laterala islag och hårda underlag gav upphov till de största axeldeformationerna och plastiska töjningarna, vilket indikerar en högre risk för allvarliga skador. Lågfriktionslager ökade glidningen men minskade inte alltid belastningen, vilket tyder på komplexa interaktioner mellan kroppsrörelser och vävnadsbelastning. Skummaterialet minskade effektivt den globala axeldeformationen, men dess effekt på vävnaden var inte alltid positiv.

Sammantaget understryker resultaten behovet av biomekaniskt optimerade skydd som balanserar energiabsorption och rörelsekontroll, för att uppnå optimalt skydd av både ben och ledband i axeln – en av kroppens mest biomekaniskt komplexa leder.