Summary
Vi visar en 24 h-puls inspelning metod för att utvärdera inverkan av hjärnskakning över återhämtning banan i unga idrottare, inom ett ekologiskt giltig kontext.
Abstract
Deltagande i organiserad idrott ger ett betydande bidrag till ungdomars utveckling, men förlägger ungdom på en högre risk för att upprätthålla en hjärnskakning. Hittills har har retur-till-activity beslutsfattande förankrats i övervakningen av självrapporterade hjärnskakning symtom och neurokognitiva test. Dock multimodala bedömningar att bekräfta objektiva fysiologiska mått med traditionella subjektiva symptom rapportering behövs och kan vara värdefulla. Hjärtfrekvensvariationen (HRV) är en icke-invasiv fysiologiska indikator på det autonoma nervsystemet, fånga det ömsesidiga samspelet mellan de sympatiska och parasympatiska nervsystemen. Det finns en brist på litteratur undersöka effekten av hjärnskakning på HRV i unga idrottare och utvecklingsmässiga skillnaderna utesluta tillämpningen av vuxen fynd till en pediatrisk population. Ytterligare, det aktuella tillståndet för HRV metodik har primärt ingår korttidsinspelningar (5-15 min), med hjälp av vilande tillstånd eller kortsiktig fysisk ansträngning tester för att klarlägga förändringar efter hjärnskakning. Nyhet i att utnyttja en 24 h inspelning metod är att den har potential att fånga naturlig variation i autonom funktion, direkt relaterad till den verksamhet som en ungdom idrottsman utför regelbundet. I en prospektiv, longitudinell forskning inställning, kan detta nya sätt att kvantifiera autonom funktion ge viktig information angående återhämtning banan, tillsammans med traditionella själv rapportera symptom åtgärder. Våra mål angående en 24 h inspelning metod var att (1) utvärdera de fysiologiska effekterna av en hjärnskakning i unga idrottare, och (2) beskriver banan för fysiologisk förändring, samtidigt som upplösningen av självrapporterade efter hjärnskakning symtom. För att uppnå dessa mål, genomfördes icke-invasiv sensorteknik. I raw beat-to-beat tidsintervall som fångas kan omformas för att härleda tid domän och frekvens domän åtgärder, som återspeglar en individs förmåga att anpassa sig och vara flexibel för att deras ständigt föränderliga miljö. Med hjälp av icke-invasiva puls teknik, kan autonom funktion kvantifieras utanför en traditionell kontrollerad forskning inställning.
Introduction
Det uppskattas att fyra miljoner barn presenterar för akutmottagningar över hela världen med hjärnskakning1,2,3. Kanadas regering rapporterade att 64% av akuten besök bland 10 – 18-åringar är relaterade till fysisk aktivitet engagemang och deltagande i sport och rekreation4. Ytterligare, 39% av besöken nämnda akutmottagning består av idrottsrelaterade huvudskada, och, särskilt, hjärnskakning. Hjärnskakning är en typ av traumatisk hjärnskada som induceras av biomekaniska krafter, orsakad av ett direkt slag mot huvudet eller på kroppen generera kraft till huvudet. Hjärnskakning resulterar i neurologisk försämring, som ofta försvinner spontant3. Det är viktigt att betona att hjärnskakning är en funktionell, snarare än strukturella skador, whereby standard strukturella imaging studier till stor del visas alldaglig3. Hjärnskakning resulterar i sammanflödet av fysiska (t.ex. huvudvärk, yrsel, dimsyn, och känslighet för ljud och ljus, minskad styrka och motoriska förmågor), kognitiv (t.ex. svårigheter med koncentration och recall, bromsat tänkande och allmän mental dimma), emotionella (exempelvis sorg, irritabilitet och nervositet) och trötthet (t.ex. sover för mycket eller för lite och dåsighet) symtom5.
En viktig faktor i symptomatologyen av hjärnskakning har varit misstänkta dysfunktion av autonoma nervsystemet (ANS)6. ANS består av två grenar; de parasympatiska och sympatiska nervsystemet. Dessa två grenar fungera ömsesidigt att bemöta miljökrav med sina egna egenheter7. Det parasympatiska nervsystemet har mindre inflytande på perifer vaskulatur men är aktiv under perioder av energi restaurering, så att inälvor att slappna av (dvs. sänka pulsen, främja gastrointestinal motilitet). Omvänt, det sympatiska nervsystemet aktiveras när stressfaktorer presenteras och inducerar en ”flyg eller slåss” reaktion8. För att bedöma aktiviteten av ANS varit följande hjärnskakning, icke-invasiv teknik samlande puls för att kvantifiera hjärtfrekvensvariationen (HRV) sysselsatta8,9,10. De sympatiska och parasympatiska nervsystemen agera på noden sinoatrial (naturliga elektriska pacemaker) för hjärtat att generera tid variationer mellan beat-to-beat (RR) intervall som svar på inre och yttre stressfaktorer/stimuli. Beat-to-beat intervallvärdet över en tidsserie sedan används för att beräkna tid och frekvens domän åtgärder. Tid domän variabler fånga övergripande variationer i puls, medan frekvens domän variabler fånga de periodiska svängningarna av hjärtfrekvens och ge information om de specifika grenarna av ANS8,11, 12.
Baslinjen/pre-injury bedömning paradigm har vanligtvis använts för att kvantifiera förändringar vid en ungdom upprätthåller en hjärnskakning. Här är det standard att få en egen rapport av ynglingens hjärnskakning symtom, förutom andra standardiserade åtgärder såsom neuropsykologiska bedömningar3, i förväg om en skada. Efter diagnosen hjärnskakning, före skada poängen används för att göra jämförelser med efter skada noter att informera återhämtning och vägleda tillbaka-till-activity beslutsfattande. Men i senaste Skift att utforska objektiva indikatorer på hjärnskakning återhämtning, har värde och betoning på subjektiva symptom rapportering nyligen debatterats. Unga idrottare kan inte förstår konsekvenserna av rapportering hjärnskakning symtom och kan underreport för att undvika långvarig frånvaro från idrott13,14. Ytterligare, hjärnskakning symtom är ospecifika, och förekommer i en rad andra kliniska tillstånd såsom psykiska diagnoser15,16. Användning av HRV inom ramen för hjärnskakning i unga idrottare kan agera för att bekräfta traditionellt använda kliniska åtgärder (subjektiva hjärnskakning symtom) och romanen fysiologiska information (mål HRV) om förståelse efter hjärnskakning bollbana.
Enligt den senaste internationella Konsensusuttalandet på hjärnskakning inom idrotten, en enda ”fysiologiska tidsfönster” för hjärnskakning återhämtning inte existerar på grund av metodologiska skillnader vid bedömningen av fysiologiska åtgärder och studera design3 . Flera studier har antytt fysiologiska dysfunktion som outlasts kliniska åtgärder återhämtning9,17,18, men detta har inte slutgiltigt fastställts, särskilt i unga idrottare befolkningen. Task Force av den europeiska kardiologföreningen och det nordamerikanska samhället av Pacing elektrofysiologi12 ger riktlinjer om mätning och analys av HRV inom klinisk och forskning inställningar. Inom den begränsa hjärnskakning litteraturen hittills, har den stora majoriteten av denna roman fysiologisk forskning undersökts med vuxna och universitet-åldern idrottare inom ramen för kortsiktiga inspelningar9,18,19 . Dock har att utforska användningen av HRV som ett objektivt mått på återhämtning inom en långsiktig inspelning metod (24 h), samt bland unga idrottare, inte undersökts. Detta är problematiskt eftersom faktorn för pågående utveckling utesluter vuxen resultaten från att vara extrapoleras till ungdom. I linje med rekommendationerna som arbetsgruppen12 och bristerna i hjärnskakning ungdomlitteratur finns det tillräcklig motivering att utforska 24 h inspelning metodik inom ungdom hjärnskakning. Det är inom de långsiktiga inspelningarna att ANS Svaren kan utvärderas som svar på verkliga omständigheter såsom dagliga normala aktiviteter, skada och effekten av terapeutiska åtgärder, som är nyckeln för att göra förutsägelser på prognos20 . Korttidsinspelningar kan inte korrekt representerar autonom modulationer på ett sätt som återspeglar de dynamiska växlingarna av naturliga och förväntade stressfaktorer inom ynglingens dagliga aktiviteter (dvs, skolan och fysiska aktiviteter)21. Vidare har kortsiktiga inspelningen begränsning av inte mäta variationer i RR intervall, särskilt med tanke på att HRV reagerar dynamiskt på fysiologiska störningar. Tid domän åtgärder, såsom SDNN (standardavvikelse RR-intervall), har använts i många studier med 24-timmars inspelning metod, eftersom de beror på längre sikt inspelningar för att återspegla noggrannhet i härleda deras värde12. Tanke undersökande arbetssättet att bedöma hjärnskakning i ungdom och det övergripande målet att fånga dynamisk förändring, var det passande att använda en inspelning metod som återspeglade dagliga fluktuationer i aktivitet repertoar unik för detta pediatriska populationen.
Syftet med detta protokoll är att utforska en icke-kontrollerade, 24 h inspelning protokoll i unga idrottare, åldrarna 13 – 18 år gammal, deltar i normala dagliga aktiviteter. Medan 24 h protokollet medför variabilitet inom HRV signalen, förmågan att upptäcka trender trots denna variation, kan vara vägledande för ett potentiellt salient signal, och en som kan vara mer ekologiskt giltig20,22 när mäta det fysiologiska svaret concussive skada i denna population.
Protocol
Alla åtgärder som vidtas inom detta protokoll godkändes i enlighet med styrelsens forskning etik på Holland Bloorview Kids rehabilitering sjukhus. Alla deltagarna gett samtycke före deras deltagande i denna forskning protokoll/datainsamling.
1. Skaffa före skada demografiska och Symptom profil på deltagare
- Se till att allt material är beredda och fungerar för datainsamling (pulsband, sensor och klocka; se Tabell av material) samt relevanta demografiska insamling, hjärnskakning symptom scale och fysisk aktivitet former. Deltagarens ankomst, påminna deltagare att bära bekväma kläder, vilket inkluderar en ljus t-shirt.
- Efter föräldraledighet och deltagare samtycke, diagnosen begäran att deltagaren fylla ut formuläret demografiska samling som inkluderar ålder, kön, utvecklingsstörning, andra medicinska diagnoser och tidigare historia av hjärnskakning (antal och frekvens av skador).
- Instruera deltagaren att slutföra Godin fritid motion frågeformulär (GLTE)23.
- Instruera deltagaren att slutföra efter hjärnskakning Symptom Inventory (PCSI)24.
Obs: Det finns olika PCSI-versioner, som motsvarar relevanta utvecklingsmässiga åldersintervall (dvs. 5 till 12 åringar; 13 – 18-åringar). - Mät och anteckna deltagarnas längd och vikt.
- Poäng och registrera GLTE och PCSI. När scoring PCSI, rekord såväl den totala poängen som domänen fyra noter (dvs, fysiska, kognitiva, känslomässiga, trötthet).
- Ange alla demografiska, fysisk aktivitet och symptom scale information i en databas.
2. få före skada fysiologiska profil på deltagare
Obs: Det är viktigt att notera att avgränsar en vardag kontra en helg eller viss tid på dagen för datainsamling inte är alltid genomförbart med tanke på upptagen med skolan och sport schema av unga idrottare. Protokoll ska ta allt för att säkerställa konsekvens, eller redogöra för tiden på dagen i dataanalyser att ta itu med de naturliga variationerna i autonoma nervsystemet funktion. Ytterligare, om en deltagare upprätthåller en hjärnskakning, men deras utgångsvärde samlades mer än ett år efter sin hjärnskakning, utgångsvärdet bör inte anses korrekt för att före-efter jämförelser25.
-
Välj lämplig bröst rem storlek (XS/S eller M/XXL), enligt omkrets av deltagarens torso.
- För att säkerställa korrekt bröstet rem placering, placera remmen runt bålen deltagarens (Obs: medan deltagare är klädd med en t-shirt) och justera remmen för att återspegla en stram, men ändå bekväm passform.
- Se till att remmen är ordentligt fastsatt om bröstbenet, på xiphoid process. Inte instruera deltagaren att placera remmen direkt på deras hud vid denna tid.
- Anslut pulsmätaren till bröstbandet genom att säkra clip-on knapparna, se till att sensorn är rätt sida upp.
- Med Allergivänligt elektrodgel, tillämpas en liten/måttlig mängd gel på bröstbandet konduktiv plast yta.
-
Ge instruktioner till deltagaren tillgång till en privat område eller tvättrum, så att deltagaren kan placera bröstbandet direkt på deras hud.
- Orient deltagaren att bröstet remmen spännet för att underlätta att säkra remmen.
- Instruera deltagaren att se till att sensorn bör placeras direkt på den xiphoid processen av bröstbenet och höger upp för att säkerställa optimal puls inspelning.
- Ge deltagaren med klocka, instruera dem inte ta bort klockan i hela 24 h inspelning varaktighet.
-
Ge deltagaren en garantiprocessen instruktionsblad (vid klockan råkar stoppar inspelning). Garantiprocessen instruktionsbladet bör uttryckligen beskriva hur du åter börja titta på inspelningen och hur du återapplicerar pulsmätaren med elektrodgel, justera remmen och se till att sensorn är rätt sida upp. Med tanke på längden på inspelningen tid och potentialen för inkonsekvent inspelningslängd över deltagare, Använd rigorösa data analysmetoder som filter och konto för denna diskrepans; Vänligen se Paniccia o.a. 26 för ytterligare information om dessa metoder.
- Omfatta ett område på detta instruktionsblad för deltagaren att spela in när de somnade och när de vaknade. Dessutom uppmuntra deltagarna att rapportera om andra fysiska aktiviteter de bedriver iklädd puls-utrustning (t.ex. gå en lång promenad).
-
Påminna om deltagaren att deltagande i kontakt sport, simning och badning tillåts inte iklädd puls teknik. Deltagaren är dock tillåtet att duscha med dessa objekt på.
- Uppmuntra deltagaren att gå om deras typiska aktiviteter som de skulle på en daglig basis.
3. utför efter hjärnskakning uppföljning bedömning
- Schemalägga en uppföljande bedömning samma dag att deltagare eller juridisk vårdnadshavare/vårdaren visar en concussive skada (eller så snart som möjligt). Instruera deltagaren att få hjärnskakning diagnos från läkare om de inte redan är gjort.
- Se till att allt material är beredda och fungerar för datainsamling. Detta inkluderar hjärtfrekvensen inspelningsutrustning (pulsband, sensor och klocka) och relevanta demografiska samling, symptom scale, och fysisk aktivitet former. Deltagarens ankomst, påminna deltagare att bära bekväma kläder, vilket inkluderar en ljus t-shirt.
- Slutföra den akut hjärnskakning utvärdering form5 att samla information på mekanismen av skador och följdtillstånd efter skada (t.ex. förlust av medvetandet, retrograd amnesi).
- Administrera GLTE för att fånga förändringar i fysisk aktivitet repertoar.
- Administrera PCSI för att bestämma antalet och svårighetsgraden av symtom.
- Samla HRV data och upprepa steg 2,1 till 2,7.
- Deltagaren är symtomatisk, schemalägga veckovis uppföljning bedömningar och åter administrera PCSI och samla HRV data (steg 3.3 och steg 2,1 till 2,7).
- När deltagarens symtomen har avtagit (returnerats till basnivån), schema 1-, 3- och 6-månaders uppföljning bedömningar. Vid dessa tidpunkter, åter administrera GLTE, PCSI och samla HRV data (steg 3,4 och 3,5, och steg 2,1 till 2,7).
4. samla matchad kontroll deltagare Data över tidpunkter för uppföljning bedömning
- Utnyttja baslinjen/pre-injury datamängden, generera en lista över potentiella deltagare, ålder och kön som matchas till hjärnskakning deltagarna. Kontrollera födelsedatum av potentiella kontroll deltagaren är inom 6 månader efter hjärnskakning deltagaren.
- Kontakta kontrolldeltagare och schemalägga uppföljande utvärderingar, med mer än 3-4 dagar från hjärnskakning deltagare uppföljningsdatum.
-
Replikera ovan test protokoll till matchad kontroll (dvs. samma antal uppföljande utvärderingar).
- På den första uppföljande bedömningen, upprepa steg 1,1-1.7 och steg 2,1 till 2,7.
- På efterföljande uppföljande utvärderingar, upprepa steg 3.1 till 3,7 (exklusive steg 3.3).
5. uppladdning och HRV databehandling
- Anslut klockan till en dator med den medföljande USB-överföring kabeln och överför pulsdata till den programvara som medföljer sensorn. Nästa, överföra denna specifik (.hrm)-fil och ladda upp data till data analys programvara (se Tabell för material).
- Om du vill filtrera ektopisk beats och rätt artefakter, väljer du filtret ”mycket låg”; Detta är den lägsta korrigering nivån att upprätthålla integriteten av rådata. Okulärbesiktning av datafiler rekommenderas för små datamängder och inom-deltagare analyser.
-
I linje med rekommendationer från arbetsgruppen av den europeiska kardiologföreningen och det nordamerikanska samhället av Pacing och elektrofysiologi12, se till att de frekvens domän varierande bandbredder väljs enligt följande: HF (0,15 till 0,4 Hz); LF (0,04 till 0.15 Hz).
- Välj en 300 s fönster stomme, 50% överlappning.
- Välj en interpolation andelen 4Hz.
- Välj den Fast Fourier Transform för power spektralanalys.
- Spara HRV data som en hrm fil för potentiella dataanalys i robust statistisk programvara.
Representative Results
RS800CX teknik Set-up
Använda proceduren presenteras här, är det viktigt att betona att placering och säkerhet av bröstbandet är avgörande för att förhindra remmen från att falla eller flytta överdrivet under perioden 24 h inspelning och följaktligen i samlingen av en korrekt inspelning. Figur 1 illustrerar den optimal placeringen av puls teknik, att notera att pulsband och sensor är säkert och centrerad på ynglingens bröstbenet (xiphoid process).
Figur 1: Diagram över puls teknik, föreställande optimal placering av pulsband, sensor och klocka. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Heart Rate Variability utdata
Figur 2 visar Kubios utdata från en 24 h-puls inspelning för en hjärnskakning deltagare. Bilden av den råa RR-serien gör det möjligt för forskaren att visualisera förändring över tiden, lyfta fram viktiga tid punkter öka (t.ex. fysisk aktivitet) eller minska (t.ex., vila, sova) som är viktiga för tolkningen av data. Tid och frekvens domän variablerna representerar den totala variationen av fysiologiska signalen och grenarna i ANS, respektive. Tabell 1 ger en översikt över måttenheterna för tid och frekvens domän HRV variabler och deras fysiologiska betydelse.
Figur 2: 24 h data utdata som skildrar raw RR-serien, tid domän variabler och frekvens domän variabler. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
| Variabel (enheter) | Definition | Fysiologisk betydelse | |
| Time Domain | |||
| SDNN (ms) | Standardavvikelsen för mellanrum mellan hjärtslag | Globala index av ANS funktion | |
| RMSSD (ms) | Kvadratiska medelvärdet av successiva skillnader; beräknas genom kvadratur med intervall mellan hjärtslag | Globala index av ANS funktion | |
| pNN50 (%) | Andel av intervallen mellan hjärtslagen som avviker med mer än 50 ms | Vägledande för parasympatisk aktivitet | |
| NN50 | En greve variabel; | Vägledande för parasympatisk aktivitet | |
| antalet par av intilliggande NN intervallen skiljer sig åt med mer än 50 ms | |||
| STD HR (s) | Standardavvikelsen för momentan puls värden | Globala index av ANS funktion | |
| Geometriska metoder | |||
| RR triangulära Index | Totala antalet alla NN intervall dividerat med höjden av histogrammet av alla NN mellanrum | Globala index av ANS funktion | |
| mätt på en diskret skala (dvs. antalet alla NN intervall dividerat med högst densitet distribution) | |||
| TINN (ms) | Baslinjen bredd Fördelningens mätt som bas av en triangel, tillnärma NN intervall fördelningen | Globala index av ANS funktion | |
| Frekvens domän | |||
| HF (ms2) | Makten (magnitud) i höga frekvensområdet, 0,15-0,4 Hz | Index för parasympatisk aktivitet på hjärtat baserat på rytmisk andning cykler | |
| HFnu (%) | HF makten i normaliserade enheter, som förhållandet mellan den totala makten. [HF/(HF+LF)] x 100 | Andel av parasympatisk aktivitet | |
| LF (ms2)* | Power (magnitud) i låg frekvens spänner, 0,04-0,15 Hz | Mått på sympatisk och parasympatisk aktivitet | |
| LFnu (%)* | LF makten i normaliserade enheter, som förhållandet mellan den totala makten. [LF/(HF+LF)] x 100 | Mått på sympatisk och parasympatisk aktivitet | |
| LF/HF (ms2)* | Förhållandet mellan låg frekvens makt till högfrekvent ström | Mått på sympatisk och parasympatisk aktivitet | |
| Total makt (ms2) | Variansen för alla RR intervall | Övergripande omfattningen av variabilitet inom ANS; ANS systemets förmåga att vara flexibel och anpassningsbar | |
Tabell 1: Beskrivning av tid domän och frekvens domän HRV variabler.
Obs ”: *” betecknar varnande tolkning av LF-relaterade variabler, eftersom den kliniska nyttan och giltigheten av denna åtgärd är kontroversiella. Det har varit postulerade att LF inte är representativ för sympatiska autonoma modulering27, förutom att ha en dålig relation till sympatiska nerv aktiveringen28. Det således svårt för att dechiffrera den fysiologiska grunden för denna åtgärd.
Visualisera subjektiva och objektiva konstateranden
Tanke nyhet i 24 h inspelning metod, är visualisering av resultaten över återhämtning banan nyckel till tolkningen av avgöranden avseende kartläggning ”kliniskt tillfrisknande” med potentiella ”fysiologiska återhämtning”. Det är viktigt att notera att konsistens upprätthålls om prövaren som tolkar visuella trender för att säkerställa tillförlitlighet. I detta särskilda protokoll tolkas den primära författare, väl bevandrad i neurofysiologi, alla samlade trender. Tolkningen av dessa trender har sedan granskats inom ett tvärvetenskapligt sammanhang av experter inom pediatrisk hjärnskakning, teoretiska fysiologi och arbetsfysiologi. Således är en välinformerad inställning till visualiseringar nyckeln till att göra preliminära slutsatser angående återhämtning banan. Figur 3 illustrerar förhållandet mellan pNN50 och PCSI totala poäng över dagar efter skada, stratifierat efter kön. Inom en longitudinell forskning inställning, samla upprepade åtgärder data kan ge rika HRV data. Figur 3 är ett exempel på återvinning banan när man jämför unga män att unga kvinnor. Här, återhämtning banan verkar vara liknande inom både män (A) och kvinnor (B), whereby en initial minskning finns tills dag 30, följt av ökar tills dag 75/90 för män och kvinnor respektive och sedan följt av en platå.
Figur 3: visualisering av återhämtning bana över dagar post skada, stratifierat efter kön. Observera att den ”totala” i rutan legend återspeglar den totala PCSI-poängen. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Discussion
Klinisk forskning har visat att bedömningen av idrottaren helt enkelt inte bör bestå av en katalog av hjärnskakning symtom17. Objektiva fysiologiska åtgärder såsom HRV kan således vara av värde att särskilja de många faktorer som spelar en roll i subjektiva symptom rapportering och att belysa en fysiologiska återhämtning bana som kan presentera olikt från en klinisk återhämtning bollbana. Detta protokoll fungerar som ett första steg i att utforska 24 h inspelning metodik i en hjärnskakning ungdomsforskning inställning, medan redovisning av betydande roll före skada HRV och uppföljning av unga idrottare (de med hjärnskakning och kontroller) på flera tidpunkter.
Bedömningen av hjärnskakning har traditionellt förankrats i utvärdering och upplösning av självrapporterade symtom. Men finns det hinder för denna traditionella modell, vilket begränsar forskningen och kliniska gemenskapens förmåga att utnyttja mer objektiva metoder för att bedöma återhämtning. Exempelvis om en ungdom upplever symtom under en bedömning efter hjärnskakning och går inte att slutföra uppföljande testning, bedömningen vanligtvis avslutas med oförmåga att bedöma hur deras prestanda påverkades jämfört med deras baslinjen29. Ytterligare, en ynglingens symtompoäng inte nödvändigtvis korrelerar till deras förmåga att utföra dagliga aktiviteter; en ungdom kan rapportera en minskning av sina symtom efter hjärnskakning men upplever symptom exacerbation (e.g. mental dimma, koncentrationssvårigheter, trötthet, huvudvärk) när återvänder till en full skoldag29,30, 31 eller när du försöker återgå till idrottslig eller fysisk aktivitet alltför snart32,33. Det kan vara att mer objektiva mått kan fånga de känsliga frågorna relaterade till fortsatt återhämtning, trots kliniska återhämtningen av symtom. Sammantaget kan utforskning av ett icke-invasivt och objektiva mått främja identifiering och användning av ett säkert och känsligare mått på återhämtning för unga idrottare efter en hjärnskakning.
Protokolls föreslår värdet i att utnyttja en roman objektiv indikator för återhämtning (dvs. lång sikt inspelning av HRV). Autonoma nervsystemet funktion kan dock också påverkas av individens psykiska status och deras förmåga att själv reglera, i samband med stress34,35. Inte fångas i denna studie är möjligheten att förändringar i HRV efter hjärnskakning kan resultera från sekundära psykiska problem som uppstår när ungdomar är begränsade från att delta i meningsfull aktivitet30 och därefter sakta att återhämta sig från hjärnskakning. Faktiskt har tidigare arbete avslöjade förhållandet mellan sänkningar av HRV hos unga människor med icke-kliniska och kliniska former av depression och ångest15,16. Framtida studier bör således utveckla det nuvarande protokollet omfatta åtgärder som fångar både före skada psykisk hälsa utgångsläget och hur denna status kan eller kan inte ändras efter hjärnskakning.
Kamins o.a. 36 genomförde en systematisk översikt, belyser att omfattningen av fysiologiska återhämtningen efter hjärnskakning ingår fysisk aktivitet, balans, kognition och ögonmuskelförlamningar dysfunktion. Medan denna 24-timmars inspelning strategi har bedömts en ekologiskt giltig metod att bedöma förändringar i autonom funktion37, kan frekvens och intensitet av fysisk aktivitet begränsa i vilken utsträckning som förändringar i HRV kan tolkas. Nivåer av fysisk aktivitet sannolikt varierar i ålder och detta kan bidra till stora avvikelser ses inom HRV variabler. Objektivt fånga och kvantifiera fysisk aktivitet inte lades fram inom detta protokoll; Det är således möjligt att vissa unga idrottare var i konkurrenskraftiga fas, träningsfasen eller ens lågsäsong. Forskning har visat ett signifikant samband mellan fysisk aktivitet och HRV, whereby ökad fysisk kondition var associerad med ökad HRV38,39,40. Inom en adolescent prov av pojkar i åldern 14 – 19 år gamla, rapporterade högre fysisk aktivitet var positivt associerad med både tid och frekvens domän HRV åtgärder41. För att lösa denna lucka, kunde framtida utforskning utnyttja actigraphy teknik för att fånga typ, frekvens och intensitet av fysisk aktivitet, medan samtidigt samla HRV. Lika viktigt att tänka på är rollen som kognitiva efterfrågan / aktivitet i vardagen (dvs akademiska krav, fritidsaktiviteter). Medan denna studie inte samlar in information i form av en kognitiv dagbok eller anställa andra former av kognitiv aktivitet spårning, är det viktigt att överväga dessa kliniska åtgärder för att tillåta en översvallande tolkning av det autonoma nervsystemet. Slutligen, medan ögonmuskelförlamningar funktion inte var fångas i det nuvarande protokollet, jaga o.a. 42 hittade att mätningar av saccades, smooth pursuit och tillsynen kan vara användbart att upptäcka förändringar i samband med hjärnskakning. Kliniker och forskare är riktade till protokollet för bredare multimodal bedömning som publiceras av Reed et al. 29 för information om balans och kognitiv utvärdering efter concussive skada.
Utmaningen i detta protokoll, är medan den ger rika fysiologiska data, oförmågan att direkt jämföra resultat med andra liknande hjärnskakning-studier. Majoriteten av HRV hjärnskakning studier har anställda en vilande tillstånd position protokoll9,19 eller Observera ändringar i HRV enligt utöva ansträngning43,44,45. 24 h inspelning protokollet presenteras här var förutsättningslös däri ungdom instruerades att utföra sina normala dagliga rutiner. Dessutom, medan ungdomen instruerades att dokumentera sin sömn och vakna gånger, ger subjektiv rapportering inte en tydlig indikation på sömnkvaliteten. Faktorer som sömn avsevärt kan påverka hur en person utför sina dagliga aktiviteter och kan fungera som en återkoppling till ANS att reglera stress Svaren46. Således krävs en standardiserad bedömning (dvs sömn frågeformulär och actigraphy) att kvantifiera dessa sömn faktorer för mer robust tolkningar av denna 24 h inspelning.
En sista fråga för det nuvarande protokollet är effekterna av menstruation på HRV när man överväger jämförelser före och efter hjärnskakning. Medan denna faktor inte var avhämtats inom detta protokoll, potentiella påverkan av menstruation är viktigt till konto för studier har visat att autonoma nervsystemet funktion varierar under menstruationscykeln, där förändringen av äggstockshormoner kan ansvara för förändringar ses i HRV47,48. Det är dock oklart hur menstruationscykeln kan eller inte kan ha spelat en roll i symptom rapportering eller HRV förändringar inom denna studie prov av 13 – 18-åringar. Fånga utvecklingsstadier förutom mäta fasen av menstruationscykeln kommer sannolikt att ge ytterligare information om belysa potentiella förändringar efter hjärnskakning.
Sammanfattningsvis har detta protokoll ger ett kliniskt relevant sätt att utvärdera förändring inom en objektiva fysiologiska mått, i en understudied befolkning. Framöver kommer det vara viktigt att också utforska betydelsen av de faktorer som presenterats ovan, tillsammans med vardagens stress och personliga idrottsman egenskaper, att dechiffrera om hjärnskakning påverkar ANS utöver vad som skulle förväntas från en stressig händelse i livet.
Disclosures
Inga intressekonflikter förklarade.
Acknowledgments
Detta är arbete finansierades av den kanadensiska institut för hälsa forskning (nr 127048), Stiftelsen Ontario Neurotrauma och Ontario Brain Institute. Den Ontario Brain Institute är en obero-ende ideella corporation, finansieras delvis av Ontarios regering. Yttranden, resultat och slutsatser är författarnas och inget godkännande av Ontario Brain Institute är avsedd eller underförstådd. Detta arbete presenterades ursprungligen inom första författarens doktorsavhandling, som en del av ett större arbete på neurofysiologiska variant (Paniccia, 2018, [University of Toronto, opublicerade avhandling]). Författarna vill tacka de rehabilitering Sciences Institute vid University of Toronto för deras stöd under hela Doktorsprogrammet. Vi vill också erkänna ansträngningarna av medlemmarna i CIHR ”NeuroCare” laget och medlemmarna av hjärnskakning centrum (Bloorview Research Institute), specifikt Talia Dick och Katherine Mah. Vi är tacksamma till ungdomar och familjer för deras deltagande i denna forskning.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Spectra 360 Electrode Gel | PARKER LABORATORIES, INC. | 12-02 | Salt free, hypoallergenic |
| Polar RS800CX Watch | Polar | RS800CX | |
| H3 Polar Sensor | Polar | C346W80693039 | |
| Polar Pro Strap | Polar | ||
| Polar Protrainer | Polar | ||
| Kubios 2.0 | Biosignal Analysis and Medical Imaging Group | Analysis software | |
| R Core Programming | The R Foundation | Free data analysis software |
References
- Aubry, M., et al. Summary and agreement statement of the First International Conference on Concussion in Sport, Vienna 2001. Recommendations for the improvement of safety and health of athletes who may suffer concussive injuries. British Journal of Sports Medicine. 36 (1), 6-10 (2002).
- McCrory, P. Summary and agreement statement of the 2nd International Conference on Concussion in Sport, Prague 2004. British Journal of Sports Medicine. 39 (Supplement 1), i78-i86 (2005).
- McCrory, P., et al. Consensus statement on concussion in sport-the 5th international conference on concussion in sport held in Berlin, October 2016. British Journal of Sports Medicine. , (2017).
- Government of Canada. Concussions. , Available from: http://canada.pch.gc.ca/eng/1465244566173 (2017).
- Gioia, G., Collins, M. Acute Concussion Evaluation. , Available from: https://www.cdc.gov/headsup/pdfs/providers/ace-a.pdf (2006).
- Leddy, J. J., Kozlowski, K., Fung, M., Pendergast, D. R., Willer, B. Regulatory and autoregulatory physiological dysfunction as a primary characteristic of post concussion syndrome: implications for treatment. NeuroRehabilitation. 22 (3), 199-205 (2007).
- Leddy, J. J., Kozlowski, K., Fung, M., Pendergast, D. R., Willer, B. Regulatory and autoregulatory physiological dysfunction as a primary characteristic of post concussion syndrome: implications for treatment. NeuroRehabilitation. 22 (3), 199-205 (2007).
- Esterov, D., Greenwald, B. Autonomic Dysfunction after Mild Traumatic Brain Injury. Brain Sciences. 7 (8), (2017).
- Hutchison, M. G., Mainwaring, L., Senthinathan, A., Churchill, N., Thomas, S., Richards, D. Psychological and Physiological Markers of Stress in Concussed Athletes Across Recovery Milestones. The Journal of Head Trauma Rehabilitation. 32 (3), E38-E48 (2017).
- Willer, B., Leddy, J. J. Management of concussion and post-concussion syndrome. Current Treatment Options in Neurology. 8 (5), 415-426 (2006).
- Aubert, A. E., Seps, B., Beckers, F.
- Task Force of the European Society of Cardiology and the North American Society of Pacing and Electrophysiology. Heart rate variability: standards of measurement, physiological interpretation and clinical use. Circulation. 93 (5), 1043-1065 (1996).
- Bailey, C. M., Echemendia, R. J., Arnett, P. A. The impact of motivation on neuropsychological performance in sports-related mild traumatic brain injury. Journal of the International Neuropsychological Society: JINS. 12 (4), 475-484 (2006).
- Echemendia, R. J., Putukian, M., Mackin, R. S., Julian, L., Shoss, N. Neuropsychological test performance prior to and following sports-related mild traumatic brain injury. Clinical Journal of Sport Medicine: Official Journal of the Canadian Academy of Sport Medicine. 11 (1), 23-31 (2001).
- Koenig, J., Kemp, A. H., Beauchaine, T. P., Thayer, J. F., Kaess, M. Depression and resting state heart rate variability in children and adolescents - A systematic review and meta-analysis. Clinical Psychology Review. 46, 136-150 (2016).
- Paniccia, M., Paniccia, D., Thomas, S., Taha, T., Reed, N. Clinical and non-clinical depression and anxiety in young people: A scoping review on heart rate variability. Autonomic Neuroscience. , (2017).
- Ellis, M. J., Leddy, J., Willer, B. Multi-Disciplinary Management of Athletes with Post-Concussion Syndrome: An Evolving Pathophysiological Approach. Frontiers in Neurology. 7, (2016).
- Leddy, J., Baker, J. G., Haider, M. N., Hinds, A., Willer, B. A Physiological Approach to Prolonged Recovery From Sport-Related Concussion. Journal of Athletic Training. 52 (3), 299-308 (2017).
- Senthinathan, A., Mainwaring, L. M., Hutchison, M. Heart Rate Variability of Athletes Across Concussion Recovery Milestones: A Preliminary Study. Clinical Journal of Sport Medicine. 27 (3), 288-295 (2017).
- Kleiger, R. E., Stein, P. K., Bigger, J. T. Heart rate variability: measurement and clinical utility. Annals of Noninvasive Electrocardiology. The Official Journal of the International Society for Holter and Noninvasive Electrocardiology, Inc. 10 (1), 88-101 (2005).
- Biswas, A. K., Scott, W. A., Sommerauer, J. F., Luckett, P. M. Heart rate variability after acute traumatic brain injury in children. Critical Care Medicine. 28 (12), 3907-3912 (2000).
- Eckberg, D. L. Parasympathetic cardiovascular control in human disease: a critical review of methods and results. The American Journal of Physiology. 239 (5), H581-H593 (1980).
- Godin, G., Shepard, R. Godin leisure-time Exercise questionnaire. Medicine & Science in Sports & Exercise. 29 (29), S36-S38 (1997).
- Sady, M. D., Vaughan, C. G., Gioia, G. A. Psychometric characteristics of the postconcussion symptom inventory in children and adolescents. Archives of Clinical Neuropsychology: The Official Journal of the National Academy of Neuropsychologists. 29 (4), 348-363 (2014).
- Moser, R. S., Schatz, P., Grosner, E., Kollias, K. One year test-retest reliability of neurocognitive baseline scores in 10- to 12-year olds. Applied Neuropsychology: Child. 6 (2), 166-171 (2017).
- Paniccia, M., et al. Heart rate variability in non-concussed youth athletes: Exploring the effect of age, sex and concussion-like symptoms. Frontiers in Neurology. 8, 753 (2018).
- Goldstein, D. S., Bentho, O., Park, M. -Y., Sharabi, Y. Low-frequency power of heart rate variability is not a measure of cardiac sympathetic tone but may be a measure of modulation of cardiac autonomic outflows by baroreflexes: Low-frequency power of heart rate variability. Experimental Physiology. 96 (12), 1255-1261 (2011).
- Billman, G. E. The LF/HF ratio does not accurately measure cardiac sympatho-vagal balance. Frontiers in Physiology. 4, (2013).
- Reed, N., et al. A Multi-Modal Approach to Assessing Recovery in Youth Athletes Following Concussion. Journal of Visualized Experiments. (91), (2014).
- Paniccia, M. J., Reed, N. P. Dove and hawk profiles in youth concussion: Rethinking occupational performance: Voir le rendement occupationnel sous un angle différent en utilisant les profils de la « et du « pour aborder les commotions chez les jeunes. Canadian Journal of Occupational Therapy. , (2017).
- Reed, N. Sport-Related Concussion and Occupational Therapy: Expanding the Scope of Practice. Physical & Occupational Therapy in Pediatrics. 31 (3), 222-224 (2011).
- Carson, J. D., et al. Premature return to play and return to learn after a sport-related concussion: physician's chart review. Canadian Family Physician Medecin De Famille Canadien. 60 (6), e312-e315 (2014).
- Leddy, J. J., Kozlowski, K., Donnelly, J. P., Pendergast, D. R., Epstein, L. H., Willer, B. A Preliminary Study of Subsymptom Threshold Exercise Training for Refractory Post-Concussion Syndrome. Clinical Journal of Sport Medicine. 20 (1), 21-27 (2010).
- Friedman, B. H. An autonomic flexibility-neurovisceral integration model of anxiety and cardiac vagal tone. Biological Psychology. 74 (2), 185-199 (2007).
- Friedman, B. H., Thayer, J. F. Anxiety and autonomic flexibility: a cardiovascular approach. Biological Psychology. 49 (3), 303-323 (1998).
- Kamins, J., et al. What is the physiological time to recovery after concussion? A systematic review. British Journal of Sports Medicine. 51 (12), 935-940 (2017).
- Bornas, X., Balle, M., Dela Torre-Luque, A., Fiol-Veny, A., Llabrés, J. Ecological assessment of heart rate complexity: Differences between high- and low-anxious adolescents. International Journal of Psychophysiology. 98 (1), 112-118 (2015).
- Buchheit, M., Platat, C., Oujaa, M., Simon, C. Habitual Physical Activity, Physical Fitness and Heart Rate Variability in Preadolescents. International Journal of Sports Medicine. 28 (3), 204-210 (2007).
- Gutin, B., Howe, C., Johnson, M. H., Humphries, M. C., Snieder, H., Barbeau, P. Heart rate variability in adolescents: relations to physical activity, fitness, and adiposity. Medicine and Science in Sports and Exercise. 37 (11), 1856-1863 (2005).
- Nagai, N., Moritani, T. Effect of physical activity on autonomic nervous system function in lean and obese children. International Journal of Obesity. 28 (1), 27-33 (2003).
- Farah, B. Q., Barros, M. V. G., Balagopal, B., Ritti-Dias, R. M. Heart Rate Variability and Cardiovascular Risk Factors in Adolescent Boys. The Journal of Pediatrics. 165 (5), 945-950 (2014).
- Hunt, A. W., Mah, K., Reed, N., Engel, L., Keightley, M. Oculomotor-Based Vision Assessment in Mild Traumatic Brain Injury: A Systematic Review. The Journal of Head Trauma Rehabilitation. , (2015).
- Abaji, J. P., Curnier, D., Moore, R. D., Ellemberg, D. Persisting Effects of Concussion on Heart Rate Variability during Physical Exertion. Journal of Neurotrauma. 33 (9), 811-817 (2016).
- Gall, B., Parkhouse, W., Goodman, D. Heart rate variability of recently concussed athletes at rest and exercise. Medicine and Science in Sports and Exercise. 36 (8), 1269-1274 (2004).
- Voss, A., Schroeder, R., Heitmann, A., Peters, A., Perz, S. Short-Term Heart Rate Variability-Influence of Gender and Age in Healthy Subjects. PLOS One. 10 (3), (2015).
- Kim, H. -S., Yoon, K. -H., Cho, J. -H. Diurnal Heart Rate Variability Fluctuations in Normal Volunteers. Journal of Diabetes Science and Technology. 8 (2), 431-433 (2014).
- Saeki, Y., Atogami, F., Takahashi, K., Yoshizawa, T. Reflex control of autonomic function induced by posture change during the menstrual cycle. Journal of the Autonomic Nervous System. 66 (1-2), 69-74 (1997).
- Sato, N., Miyake, S., Akatsu, J., Kumashiro, M. Power spectral analysis of heart rate variability in healthy young women during the normal menstrual cycle. Psychosomatic Medicine. 57 (4), 331-335 (1995).
