Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Medicine
Click here for the English version

Medicine

Autonom funktion efter hjernerystelse i unge atleter: en udforskning af pulsvariationen 24-timers optagelse metode

Published: September 21, 2018 doi: 10.3791/58203
Automatic Translation
1, 2, 1,3, 2, 1, 1, 1, 1,3,4
1Concussion Centre, Bloorview Research Institute, Holland Bloorview Kids Rehabilitation Hospital, 2Faculty of Kinesiology and Physical Education, University of Toronto, 3Rehabilitation Sciences Institute, Faculty of Medicine, University of Toronto, 4Department of Occupational Science and Occupational Therapy, Faculty of Medicine, University of Toronto

Summary

Vi demonstrere en 24 h puls optagelse metode til at vurdere indflydelsen af hjernerystelse på tværs af recovery bane i unge atleter, inden for en økologisk gyldig kontekst.

Abstract

Deltagelse i organiseret sport yder et væsentligt bidrag til unges udvikling, men placerer Ungdom på et højere risiko for at opretholde en hjernerystelse. Til dato, har tilbagevenden til aktivitet beslutningstagningen været forankret i overvågningen af selvrapporterede hjernerystelse symptomer og neurokognitive test. Dog multimodale vurderinger der bestyrker objektive fysiologiske foranstaltninger med traditionelle subjektive symptom rapportering er nødvendig og kan være værdifuld. Pulsvariationen (HRV) er en non-invasiv fysiologiske indikator for det autonome nervesystem, fanger den gensidige samspil mellem de sympatiske og parasympatiske nervesystem. Der er en mangel på litteratur at udforske virkningen af hjernerystelse på HRV i unge atleter, og udviklingsmæssige forskelle til hinder for anvendelsen af voksen resultaterne til en pædiatrisk befolkningsgruppe. Yderligere, den aktuelle tilstand af HRV metode har primært medtaget kort sigt (5-15 min) optagelser, ved hjælp af hvilende tilstand eller kortsigtede fysisk anstrengelse test for at belyse ændringer efter hjernerystelse. Nyhed i udnytter en 24 h optagelse metode er, at det har potentiale til at fange naturlige variationer autonome funktion, direkte relateret til aktiviteter en ungdoms atlet udfører på en regelmæssig basis. Inden for en prospektiv, langsgående forskning indstilling, kan denne nye fremgangsmåde at kvantificere autonom funktion give vigtige oplysninger om opsving bane, sideløbende med traditionelle selvrapportering symptom foranstaltninger. Vores mål med hensyn til en 24-timers optagelse metode var at (1) vurdere de fysiologiske virkninger af en hjernerystelse hos unge idrætsudøvere, og (2) beskrive bane af fysiologiske forandringer, mens overvejer opløsning af selvrapporterede efter hjernerystelse symptomer. For at nå disse mål, blev ikke-invasiv sensorteknologi gennemført. De rå beat-to-beat tidsintervaller fanget kan transformeres for at aflede tid domæne og frekvens domæne foranstaltninger, som afspejler den enkeltes evne til at tilpasse og være fleksible til deres skiftende miljø. Ved hjælp af ikke-invasive puls teknologi, kan autonom funktion kvantificeres uden for en traditionel kontrolleret forskning indstilling.

Introduction

Det anslås, at fire millioner børn præsentere til akutmodtagelse på verdensplan med hjernerystelse1,2,3. Den canadiske regering rapporterede, at 64% af skadestuen besøg blandt 10 – 18 årige er relateret til fysisk aktivitet engagement og deltagelse i sport og rekreation4. Yderligere, 39% af disse ovennævnte skadestue besøg består af idrætsrelaterede skade i hovedet, og specielt, hjernerystelse. Hjernerystelse er en form for traumatisk hjerneskade forårsaget af biomekaniske kræfter, forårsaget af et direkte slag i hovedet eller på kroppen generere kraft til hovedet. Hjernerystelse resulterer i neurologisk svækkelse, som ofte løser spontant3. Det er vigtigt at understrege at hjernerystelse er en funktionel, snarere end strukturel skade, hvorved standard strukturelle billeddiagnostiske undersøgelser i vid udstrækning synes banale3. Hjernerystelse resulterer i sammenløbet af fysiske (f.eks. hovedpine, svimmelhed, sløret syn, og følsomhed over for støj og lys, nedsat styrke og bevægelsesevner), kognitiv (fx problemer med koncentration og tilbagekaldelse, bremset tænkning og generelle mental tåge), følelsesmæssige (f.eks. sorg, irritabilitet og nervøsitet) og træthed (fx, sover for meget eller for lidt og føler døsig) symptomer5.

En vigtig faktor i symptomatologi af hjernerystelse har været den formodede dysfunktion af det autonome nervesystem (ANS)6. ANS består af to grene; den parasympatiske og sympatiske nervesystem. Disse to grene operere indbygget til at reagere på miljøkrav med deres egen idiosynkrasier7. Det parasympatiske nervesystem har mindre indflydelse på perifere Vaskulaturen men er aktiv i perioder med energi restaurering, så organerne til at slappe af (dvs. reducere puls, fremme gastrointestinal motilitet). Omvendt, det sympatiske nervesystem aktiveres, når stressfaktorer præsenteres og inducerer en "flyvning eller fight" reaktion8. For at vurdere aktiviteten af ANS har følgende hjernerystelse, en noninvasiv teknik, indsamle puls for at kvantificere Pulsvariationen (HRV) været ansat8,9,10. Sympatiske og parasympatiske nervesystem loven om Sinoatrialt node (naturlige elektriske pacemaker) af hjertet til at generere tid variationer mellem beat to beat (RR) intervaller i respons på indre og ydre stressorer/stimuli. Beat-to-beat intervalværdien på tværs af en tidsserie bruges derefter til at beregne tid og frekvens domæne foranstaltninger. Tid domæne variabler fange den samlede variation af puls, mens frekvens domæne variabler fange de periodiske svingninger af puls og give oplysninger om de specifikke grene af ANS8,11, 12.

Baseline/pre-injury vurdering paradigmet har typisk været ansat til at kvantificere ændringer i tilfælde af en ungdom opretholder en hjernerystelse. Her er det standard at opnå en selvrapportering af youth's hjernerystelse symptomer, ud over andre standardiserede foranstaltninger såsom neuropsykologiske vurderinger3, før en skade. Efter en diagnosticeret hjernerystelse, før skade scores bruges til at foretage sammenligninger med efter skade scores informere opsving og guide tilbagevenden til aktivitet beslutningstagning. Men i de seneste Skift at udforske objektive indikatorer for hjernerystelse opsving, værdi og vægt på subjektive symptom rapportering er for nylig blevet drøftet. Unge atleter kan ikke fuldt ud forstår konsekvenserne af rapportering hjernerystelse symptomer og kan underrapportere for at undgå langvarige fravær fra sport13,14. Yderligere, hjernerystelse symptomerne er uspecifikke, og er til stede på tværs af en vifte af andre kliniske tilstande såsom psykiske diagnoser15,16. Brug af HRV i forbindelse med hjernerystelse i unge atleter kan handle for at bestyrke traditionelt anvendte kliniske foranstaltninger (subjektive hjernerystelse symptomer) og give nye fysiologiske oplysninger (mål HRV) på forståelse efter hjernerystelse bane.

Ifølge den seneste internationale konsensus erklæring på hjernerystelse i sport, en enkelt "fysiologiske tidsvindue" for hjernerystelse opsving ikke findes på grund af metodologiske forskelle i vurderingen af fysiologiske foranstaltninger og studere design3 . Flere undersøgelser har antydet, fysiologiske dysfunktion, der outlasts kliniske foranstaltninger af recovery9,17,18, men dette er ikke blevet endeligt oprettet, især i unge atlet befolkning. Taskforce i de europæiske samfund kardiologi og North American Society for Pacing Elektrofysiologi12 give retningslinjer på måling og analyse af HRV inden for kliniske og forskningsmæssige indstillinger. Inden for den begrænsede hjernerystelse litteratur til dato, er størstedelen af denne roman fysiologiske forskning blevet undersøgt med voksen og Universitet-alderen atleter i forbindelse med kortsigtede optagelser9,18,19 . Dog er at udforske brugen af HRV som et objektivt mål for nyttiggørelse i et langsigtet optagelse metode (24 h) og blandt unge atleter, ikke blevet undersøgt. Dette er problematisk, da faktoren af igangværende udvikling hinder voksen resultater fra at være ekstrapoleret til Ungdom. Task Force12 anbefalinger og de nuværende begrænsninger i Ungdom hjernerystelse litteratur er der tilstrækkelig begrundelse til at udforske den 24 h optagelse metode inden for ungdom hjernerystelse. Det er inden for de langsigtede optagelser at ANS svar kan evalueres i svar til virkelige forhold såsom daglige normale aktiviteter, skade og effekt af terapeutiske indgreb, som er nøglen til at gøre forudsigelser om prognosen20 . Kortsigtede optagelser kan ikke præcist repræsenterer autonome modulationer på en måde, der afspejler de dynamiske udsving af naturlige og forventede stressfaktorer i youth's daglige aktiviteter (dvs., skole og fysisk aktivitet)21. Yderligere, den kortsigtede optagelse har begrænsning ikke måle udsving i RR intervaller, særligt ikke når der HRV reagerer dynamisk på fysiologisk perturbationer. Tid domæne foranstaltninger, såsom SDNN (RR intervallet standardafvigelse), har været brugt i mange studier med 24-timers optagelse metode, da de afhænger af længerevarende optagelser at afspejle nøjagtighed i henhold til deres værdi12. Givet den sonderende karakter af denne tilgang til vurdering af hjernerystelse i Ungdom, og det overordnede mål at indfange dynamisk forandring, var det egnet til at udnytte en optagelse metode, der afspejlede de daglige udsving i aktivitet repertoire unikke for dette Pediatric befolkning.

Formålet med denne protokol er at udforske en ikke-kontrolleret, 24 h optagelse protokol i unge atleter, i alderen 13-18 år gammel, deltage i normale daglige aktiviteter. Mens denne 24 h protokol indfører variation inden for HRV signal, evnen til at afdække udviklingstendenser trods denne variabilitet, kan være tegn på en potentielt iøjnefaldende signal, og som kan være mere økologisk gyldig20,22 når måling af fysiologiske reaktion på concussive skade i denne population.

Protocol

Alle skridt inden for denne protokol blev godkendt i henhold til etik forskningsudvalg på Holland Bloorview Kids rehabilitering Hospital. Alle deltagerne givet samtykke inden deres deltagelse i denne forskning protokol/dataindsamling.

1. indhente forudgående skade demografiske og Symptom profil på deltager

  1. Sikre, at alt materiale er indstillet og fungerer for dataindsamling (brystbælte, sensor og watch; Se Tabel af materialer) samt relevante demografiske samling, hjernerystelse symptom skala og fysisk aktivitet former. Minde om deltageren at bære behageligt tøj, der omfatter en let t-shirt deltagerens ankomst.
  2. Efter at opnå parental og deltagerens samtykke, diagnosticeret anmodning at deltageren udfylde formularen demografiske samling, der indeholder alder, køn, indlæringsvanskeligheder, andre lægelige diagnoser, og tidligere historie af hjernerystelse (antal og rutine af skader).
  3. Pålægge deltagerne at fuldføre Godin fritid motion spørgeskema (GLTE)23.
  4. Instruere deltager at fuldføre efter hjernerystelse Symptom Inventory (PCSI)24.
    Bemærk: Der er forskellige PCSI versioner, som svarer til relevante udviklingsmæssige aldersintervaller (dvs. 5-12-årige, 13 til 18 årige).
  5. Måle og registrere deltagernes højde og vægt.
  6. Score og registrere GLTE og PCSI. Når scoring på PCSI, registrere både den samlede score samt fire domænet scorer (dvs. fysiske, kognitive, følelsesmæssige, træthed).
  7. Indtaste alle demografiske, fysisk aktivitet og symptom skala oplysninger i en database.

2. få præ skade fysiologiske profil på deltager

Bemærk: Det er vigtigt at bemærke, at afgrænse en ugedag versus en weekend eller et bestemt tidspunkt på dagen for dataindsamling ikke er altid muligt får travlt med skolen og sport tidsplan for den unge atlet. Protokoller bør tage alt for at sikre sammenhæng, eller højde for tidspunkt på dagen i data analyser til at løse de naturlige variationer autonome nervesystem funktion. Yderligere, hvis en deltager opretholder en hjernerystelse, men deres baseline værdi blev indsamlet mere end et år efter datoen for deres hjernerystelse, baseline værdi bør ikke betragtes præcis med henblik på præ-post sammenligninger25.

  1. Vælg passende brystet rem størrelse (XS/S eller M/XXL), ifølge omkreds af deltagerens torso.
    1. Placere remmen omkring torso af deltageren for at sikre nøjagtige brystet rem placering, (Bemærk: mens deltager er klædt med en t-shirt) og justere remmen for at afspejle en stram, men alligevel komfortabel pasform.
    2. Sikre remmen monteres sikkert om brystbenet, på formet som et sværd proces. Instruer ikke deltager til rem direkte på deres hud i denne tid.
  2. Tilslut puls sensor til brystremmen ved at sikre clip-on knapperne, sikring af sensoren er højre side op.
  3. Med allergivenlige elektrode gel, anvende en lille/beskeden mængde af gel til ledende plast overfladen af brystbælte.
  4. Give instruktioner til deltager at få adgang til en privat område eller toiletter, så deltageren kan placere brystbælte direkte på deres hud.
    1. Orientere deltager til brystet strop lås for at sikre lethed i sikring af remmen.
    2. Pålægge deltageren til at sikre, at sensoren skal placeres direkte på formet som et sværd proces af brystbenet og højre side op for at sikre optimal puls optagelse.
  5. Give deltageren med ur, instruere dem ikke at fjerne ur i hele 24 h optagelse varighed.
  6. Give deltageren en fejlsøgning instruktion ark (i tilfælde ur tilfældigt stopper optagelse). Fejlsøgning brugsanvisningen bør udtrykkeligt skitsere hvordan man genstarte ur optagelse og hvordan man ansøge igen pulsmåler med elektrode gel, justere remmen, og sikre, at sensoren er højre side op. I betragtning af længden af optagelse gang og potentialet for Inkonsistent indspilning længde på tværs af deltagerne, bruge streng data analysemetoder til filter og konto for denne uoverensstemmelse; Se venligst Paniccia et al. 26 for yderligere oplysninger om disse strategier.
    1. Omfatte et areal på denne instruktion ark for deltageren til at registrere når de faldt i søvn og da de vågnede. Også tilskynde deltagerne til betænkningen på andre fysiske aktiviteter de udøver mens iført puls udstyr (f.eks., at gå en lang tur).
  7. Minde om deltageren at deltagelsen i kontakt sport, svømning og badning er ikke tilladt mens iført puls teknologi. Deltageren er dog tilladt at brusebad med disse varer på.
    1. Tilskynde deltager til at gå om deres typiske aktiviteter, som de ville på daglig basis.

3. udføre efter hjernerystelse opfølgning vurdering

  1. Planlægge en opfølgende vurdering på samme dag at de deltagende eller juridiske værge/pårørende angiver en concussive skade (eller så snart som muligt). Pålægge deltageren til at modtage en hjernerystelse diagnose fra en læge, hvis de ikke allerede har gjort det.
  2. Sikre, at alt materiale er indstillet og fungerer for dataindsamling; Dette omfatter puls optagelse udstyr (brystbælte, sensor og watch) og relevante demografiske samling, symptom skala og fysisk aktivitet former. Minde om deltageren at bære behageligt tøj, der omfatter en let t-shirt deltagerens ankomst.
  3. Fuldføre den akutte hjernerystelse evaluering form5 for at indsamle oplysninger om mekanismen af skade og efter skade sequelae (f.eks. tab af bevidsthed, retrograd amnesi).
  4. Administrere GLTE for at fange ændring i fysisk aktivitet repertoire.
  5. Administrere PCSI for at bestemme antallet og sværhedsgraden af symptomer.
  6. Indsamle HRV data og gentage trin 2.1 til 2,7.
  7. Mens deltageren er symptomatisk, Planlæg ugentlige opfølgende vurderinger og re administrere PCSI og indsamle HRV data (trin 3.3 og trin 2.1 til 2,7).
  8. Hvornår deltagerens symptomer er aftaget (returnerede til basisniveauet), skema 1-, 3- og 6-måneders opfølgende vurderinger. På disse tidspunkter, administrere re GLTE, PCSI og indsamle HRV data (trin 3,4 og 3,5, og trin 2.1 til 2,7).

4. indsamle matchede kontrol deltager Data på tværs af opfølgning vurdering tid point

  1. Udnytte den oprindelige/pre-injury datasæt, generere en liste over potentielle deltagere, alder og køn matches til hjernerystelse deltagerne. Sikre, at fødselsdato af potentielle kontrol deltageren senest 6 måneder efter den hjernerystelse deltager.
  2. Kontakt kontrol deltagere og planlægge opfølgende vurderinger med ikke mere end 3-4 dage fra den hjernerystelse deltager opfølgningsdato.
  3. Kopiere over test protokol til den matchede kontrol (dvs. samme antal opfølgende vurderinger).
    1. På den første opfølgende vurdering, Gentag trin 1.1 til 1,7-trin 2.1 til 2,7.
    2. På efterfølgende opfølgende vurderinger, Gentag trin 3.1 til 3.7 (undtagen trin 3.3).

5. overførsel og behandling af HRV Data

  1. Tilsluttes en computer med det medfølgende USB overføre kabel watch og uploade puls data til softwareprogrammet leveres med sensoren. Dernæst overføre denne specifikke (.hrm) fil og uploade data til data analyse software (Se Tabel af materialer).
  2. Hvis du vil filtrere ektopisk beats og korrekte artefakter, Vælg filteret "meget lav"; Dette er den laveste korrektion niveau at bevare integriteten af de rå data. Besigtigelse af datafiler er stærkt anbefales til mindre datasæt og inden for deltageren analyser.
  3. I tråd med henstillingerne fra taskforcen for det europæiske samfund kardiologi og den nordamerikanske samfund af Pacing og Elektrofysiologi12, sikre, at frekvens domæne variable båndbredder vælges som følger: HF (0,15 til 0,4 Hz); LF (0,04 til 0,15 Hz).
    1. Vælg en 300 s vinduesrammen, 50% overlapning.
    2. Vælg en interpolation frekvens på 4Hz.
    3. Vælg den Fast Fourier Transform for power spektralanalyse.
  4. Gemme dataene i HRV som en hrm fil for potentielle dataanalyse i robust statistisk software.

Representative Results

RS800CX teknologi Set-up

Ved hjælp af den procedure, der præsenteres her, er det vigtigt at fremhæve, at placering og sikkerhed af brystbælte er afgørende at forhindre rem fra faldende eller flytte alt for perioden 24 h optagelse og følgelig i samlingen af en nøjagtig optagelse. Figur 1 viser den optimale placering af puls teknologi, at bemærke, at brystbælte og sensor er sikker og centreret om de unges brystbenet (formet som et sværd proces).

Figure 1
Figur 1: Diagram over puls teknologi, skildrer optimal placering af brystbælte, sensor og se. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Hjertefrekvens variabilitet outputdata

Figur 2 viser Kubios output af en 24 h puls optagelse for en hjernerystelse deltager. Billedet af den rå RR serien gør det muligt for forskeren at visualisere ændring over tid, fremhæve vigtigste tid punkter af øge (f.eks. fysisk aktivitet) eller formindske (fx, hvile, sove), der er vigtigt for fortolkningen af data. Tid og frekvens domæne variabler repræsenterer den samlede variation af den fysiologiske signal og grene af ANS, henholdsvis. Tabel 1 giver en oversigt over måleenheder for tid og frekvens domæne HRV variabler og deres fysiologiske betydning.

Figure 2
Figur 2: eksempel 24 h data output skildrer rå RR serien, tid domæne variabler og frekvens domæne variabler. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Variabel (enheder) Definition Fysiologiske betydning
Tid domæne
SDNN (ms) Standardafvigelsen af intervaller mellem hjerteslag Globale indeks over ANS funktion
RMSSD (ms) Kvadratiske successive forskelle; beregnet gennem cirklens intervallerne mellem hjerteslag Globale indeks over ANS funktion
pNN50 (%) Andelen af hjerteslag intervaller, der afviger med mere end 50 ms Vejledende parasympatiske aktivitet
NN50 En Grev variabel; Vejledende parasympatiske aktivitet
antallet af par af tilstødende NN intervaller afviger mere end 50 ms
STD HR (s) Standardafvigelsen af øjeblikkelige puls værdier Globale indeks over ANS funktion
Geometriske metoder
RR trekantede indeks Samlede antal alle NN intervaller divideret med højden af histogrammet af alle NN intervaller Globale indeks over ANS funktion
målt på en diskret skala (dvs. antallet af alle NN intervaller divideret med maksimalt tæthed fordeling)
TINN (ms) Oprindelige bredde af fordelingen målt som en base af en trekant, tilnærme NN interval distribution Globale indeks over ANS funktion
Frekvens domæne
HF (ms2) Power (størrelsesorden) i høj frekvensområde, 0,15-0,4 Hz Indekset for parasympatiske aktivitet på hjertet baseret på rytmisk åndedræt cykler
HFnu (%) HF magt i normaliseret enheder, som forholdet mellem den totale magt; [HF/(HF+LF)] x 100 Andelen af parasympatiske aktivitet
LF (ms2)* Power (størrelsesorden) i lave frekvensområde, 0,04-0,15 Hz Mål for sympatisk eller parasympatisk aktiviteter
LFnu (%)* LF magt i normaliseret enheder, som forholdet mellem den totale magt; [LF/(HF+LF)] x 100 Mål for sympatisk eller parasympatisk aktiviteter
LF/HF (ms2)* Forholdet mellem lav frekvens magt til høj frekvens magt Mål for sympatisk eller parasympatisk aktiviteter
•Samlet effekt (ms2) Variansen af alle RR intervallerne Samlede størrelsesorden variation inden for ANS; ANS system evne til at være fleksible og kunne tilpasses

Tabel 1: Beskrivelse af tid domæne og frekvens domæne HRV variabler.

Bemærk: "*" angiver advarende fortolkning af LF-relaterede variabler, som den kliniske anvendelighed og gyldigheden af denne foranstaltning er kontroversielle. Det har været postuleret, at LF ikke er repræsentativ for sympatiske autonome graduering27, ud over at have en dårlig relation til sympatiske nerve aktivering28. Således, det er udfordrende for at dechifrere det fysiologiske grundlag for denne foranstaltning.

Visualisere subjektive og objektive fund

Givet nyhed i 24 timer optagelse metode, er visualisering af resultaterne på tværs af recovery bane nøglen til fortolkning af resultaterne med hensyn til kortlægning "klinisk recovery" med potentielle "fysiologiske opsving". Det er vigtigt at bemærke, at konsistens opretholdes med hensyn til den efterforsker, der fortolker visuelle tendenser for at sikre pålideligheden. I denne særlige protokol fortolkes den primære forfatter, velbevandret i neurofysiologi, alle samlede tendenser. Fortolkningen af disse tendenser blev derefter gennemgået i en tværfaglig sammenhæng af eksperter i pediatric hjernerystelse, teoretiske fysiologi og træningsfysiologi. Således, en velinformeret tilgang til visuelle effekter er nøglen til at gøre foreløbig slutninger med hensyn til inddrivelse bane. Figur 3 viser forholdet mellem pNN50 og PCSI samlede score på tværs af dage efter skaden, stratificeret efter køn. I en langsgående forskning, indsamling gentages foranstaltninger data kunne levere rig HRV data. Figur 3 er et eksempel på recovery bane, når man sammenligner unge hanner til unge kvinder. Her, recovery bane synes at være den samme inden for både mænd (A) og hunner (B), hvorved en indledende fald findes indtil dag 30, efterfulgt af en stigning indtil dag 75/90 for mænd og kvinder henholdsvis, og derefter efterfulgt af et plateau.

Figure 3
Figur 3: visualisering af recovery bane over dage post skade, stratificeret ved sex. Bemærk at "Total" i boksen legende afspejler den samlede PCSI-score. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Discussion

Kliniske undersøgelser har vist, at vurderingen af atleten ikke bør blot bestå af et katalog af hjernerystelse symptomer17. Således er kan objektive fysiologiske foranstaltninger såsom HRV være af værdi at udrede de mange faktorer, der spiller en rolle i subjektive symptom rapportering og at belyse en fysiologisk opsving bane, der kan præsentere forskelligt fra et klinisk recovery bane. Denne protokol fungerer som et første skridt i at udforske 24 h optagelse metode i en ungdom hjernerystelse forskning indstilling, mens du tegner sig for betydelige rolle før skade HRV og opfølgningen af unge atleter (dem med hjernerystelse og kontrol) på tværs af flere tidspunkter.

Vurdering af hjernerystelse har traditionelt været forankret i evaluering og opløsning af selvrapporterede symptomer. Men der er hindringer for denne traditionelle model, som begrænser forskningen og kliniske Fællesskabets evne til at udnytte mere objektive metoder til at vurdere opsving. For eksempel, hvis en unge oplever symptomer under en vurdering efter hjernerystelse og er afskåret fra hel opfølgende test, vurdering typisk afsluttes med den manglende evne til at måle, hvordan deres performance var påvirket i forhold til deres baseline29. Yderligere, en ungdom symptom score ikke nødvendigvis korrelerer til deres evne til at udføre daglige aktiviteter; en ungdom kan rapportere en reduktion i deres efter hjernerystelse symptomer men opleve symptom forværring (f.eks mental tåge, koncentrationsbesvær, træthed, hovedpine) Hvornår vender tilbage til en fuld skoledag29,30, 31 eller når du forsøger at vende tilbage til idræt eller fysisk aktivitet for tidligt32,33. Det kan være, at mere objektive foranstaltninger kan fange følsomheder relateret til fortsatte opsving, trods de kliniske helbredelse af symptomerne. Tilsammen, kan udforskning af en non-invasiv og objektive foranstaltning fremme opdagelse og brug af en sikker og mere følsomme foranstaltning for inddrivelse for unge atleter efter en hjernerystelse.

Denne protokol foreslår værdien i at udnytte en roman objektive indikator for inddrivelse (dvs. langsigtet optagelse af HRV). Autonome nervesystem funktion kan dog også være påvirket af en persons mentale sundhedstilstand og deres evne til at regulere sig selv, i forbindelse med stress34,35. Ikke fanget i dette studie er muligheden for, at ændringer i HRV efter hjernerystelse kan skyldes sekundære psykiske problemer, der opstår, når unge er begrænset fra at deltage i meningsfuld aktivitet30 og efterfølgende, langsom til at inddrive fra hjernerystelse. Tidligere arbejde afslørede faktisk forholdet mellem reduktioner i HRV i unge med ikke-kliniske og kliniske former for depression og angst15,16. Fremtidige undersøgelser bør således, uddybe den nuværende protokol at medtage foranstaltninger, at fange både før skade baseline mentale sundhedstilstand og hvordan denne status kan eller kan ikke ændres efter hjernerystelse.

KAMINS et al. 36 gennemført en systematisk gennemgang, fremhæve, at omfanget af fysiologiske opsving efter hjernerystelse omfattede fysisk aktivitet, balance, kognition og oculomotor dysfunktion. Mens denne 24-timers optagelse tilgang har været anset for en økologisk gyldig tilgang til vurdering af ændringer i autonome funktion37, kan hyppigheden og intensiteten af fysisk aktivitet begrænse omfanget, ændringer i HRV kan fortolkes. Niveauer af fysisk aktivitet kan variere på tværs af alder og dette kan bidrage til store afvigelser ses inden for HRV variabler. Objektivt fanger og kvantificere fysisk aktivitet ikke har været fremlagt inden for denne protokol; Det er således muligt, at nogle unge atleter var i en konkurrencedygtig fase, uddannelse fase eller endda off-season. Forskning har påvist en signifikant sammenhæng mellem fysisk aktivitet og HRV, hvorved øget kondition var forbundet med øget HRV38,39,40. Inden for en teenager stikprøve af drenge i alderen 14-19 år gammel, højere rapporterede niveauer af fysisk aktivitet var positivt associeret med både tid og frekvens domæne HRV foranstaltninger41. For at løse dette hul, kunne fremtidige udforskning udnytte actigraphy teknologi til at fange den type, hyppighed og intensitet af fysisk aktivitet, mens samtidigt indsamling HRV. Lige så vigtigt at overveje, er rollen som kognitive krav / aktivitet i hverdagen (dvs. faglige krav, somme aktiviteter). Mens denne undersøgelse ikke indsamle oplysninger i form af en kognitiv dagbog eller anvender andre former for kognitiv aktivitet sporing, er det vigtigt at overveje disse kliniske foranstaltninger til at tillade en fulsome fortolkning af det autonome nervesystem. Endelig, mens oculomotor funktion ikke blev fanget i den nuværende protokol, jage et al. 42 fandt, at målinger af saccades, glat udøvelse og konvergens kan være nyttige til at opdage ændringer forbundet med hjernerystelse. Klinikere og forskere er rettet mod den bredere multimodale vurdering protokollen udgivet af Reed et al. 29 for oplysninger om balance og kognitiv vurdering efter concussive skade.

Udfordringen i denne protokol, er mens det giver rig fysiologiske data, den manglende evne til at direkte sammenligne resultaterne til andre lignende undersøgelser, hjernerystelse. Fleste af HRV hjernerystelse undersøgelser har ansat en hvilende tilstand holdning protokol9,19 eller observere ændringer i HRV ifølge udøve anstrengelse43,44,45. 24 h optagelse protokollen præsenteres her var åben, Ungdom blev instrueret i at udføre deres normale daglige rutiner. Derudover mens ungdom blev instrueret om at dokumentere deres søvn og vågne gange, giver subjektive rapportering en klar indikation af søvnkvaliteten. Søvn faktorer kan markant indflydelse på hvordan en person udfører deres daglige aktiviteter og kan tjene som en feedback-sløjfe til ANS at regulere stress svar46. Således, en standardiseret vurdering (dvs. sove spørgeskema og actigraphy) at kvantificere disse søvn faktorer er behov for mere robust fortolkninger af denne 24-timers optagelse.

En sidste overvejelse for den nuværende protokol er virkningen af menstruation på HRV, når man overvejer før og efter hjernerystelse sammenligninger. Mens denne faktor ikke var afhentes inden for denne protokol, den potentielle påvirkning af menstruation er vigtigt konto som undersøgelser har vist det autonome nervesystem funktion svinger i løbet af menstruationscyklus, som ændring af æggestokkene hormoner kan være ansvarlig for ændringer set i HRV47,48. Det er imidlertid uklart hvordan menstruationscyklus kan eller ikke kan have spillet en rolle i symptom rapportering eller i HRV ændringer inden for denne undersøgelse prøve af 13 – 18 årige. Indfange udviklingsstadiet ud over måling af fase af menstruationscyklus vil sandsynligvis giver yderligere oplysninger om belyse mulige ændringer efter hjernerystelse.

I Resumé giver denne protokol en klinisk relevant middel til at vurdere forandringer i et objektivt fysiologiske mål, i en forsømt befolkning. Fremadrettet, vil det være vigtigt at også udforske rollen, de faktorer, der er præsenteret ovenfor, sammen med opfattede hverdagens stress og personlige atlet karakteristika, at dechifrere hvis hjernerystelse virkninger ANS ud over hvad man ville forvente fra en stressende liv begivenhed.

Disclosures

Ingen interessekonflikter erklæret.

Acknowledgments

Arbejdet blev finansieret af canadiske institutter for sundhedsforskning (#127048), Ontario Neurotrauma Foundation og Ontario Brain-instituttet. Ontario hjernen Institute er et uafhæn-uafhængig non-profit corporation, finansieres delvist af Ontario regeringen. Udtalelser, resultater og konklusioner er forfatternes og ingen påtegning af Ontario Brain-instituttet er tilsigtet eller skal udledes. Dette arbejde blev oprindeligt præsenteret inden for den første forfatterens ph.d.-afhandling, som en del af et større organ for arbejde på neurofysiologisk variation (Paniccia, 2018, [University of Toronto, upubliceret ph.d.-afhandling]). Forfatterne takke rehabilitering Sciences Institute på University of Toronto for deres støtte i hele ph.d.-programmet. Vi ønsker også at anerkende indsatsen fra medlemmerne af CIHR "NeuroCare" hold og medlemmer af hjernerystelse centrum (Bloorview Research Institute), specifikt Talia Dick, og Katherine Mah. Vi er taknemmelige for de unge og familier for deres deltagelse i denne 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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. 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).
  2. 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).
  3. 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).
  4. Government of Canada. Concussions. , Available from: http://canada.pch.gc.ca/eng/1465244566173 (2017).
  5. Gioia, G., Collins, M. Acute Concussion Evaluation. , Available from: https://www.cdc.gov/headsup/pdfs/providers/ace-a.pdf (2006).
  6. 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).
  7. 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).
  8. Esterov, D., Greenwald, B. Autonomic Dysfunction after Mild Traumatic Brain Injury. Brain Sciences. 7 (8), (2017).
  9. 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).
  10. Willer, B., Leddy, J. J. Management of concussion and post-concussion syndrome. Current Treatment Options in Neurology. 8 (5), 415-426 (2006).
  11. Aubert, A. E., Seps, B., Beckers, F. Heart rate variability in athletes. Sports Medicine. 33 (12), Auckland, N.Z. 889-919 (2003).
  12. 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).
  13. 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).
  14. 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).
  15. 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).
  16. 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).
  17. 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).
  18. 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).
  19. 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).
  20. 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).
  21. 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).
  22. 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).
  23. Godin, G., Shepard, R. Godin leisure-time Exercise questionnaire. Medicine & Science in Sports & Exercise. 29 (29), S36-S38 (1997).
  24. 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).
  25. 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).
  26. 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).
  27. 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).
  28. Billman, G. E. The LF/HF ratio does not accurately measure cardiac sympatho-vagal balance. Frontiers in Physiology. 4, (2013).
  29. Reed, N., et al. A Multi-Modal Approach to Assessing Recovery in Youth Athletes Following Concussion. Journal of Visualized Experiments. (91), (2014).
  30. 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).
  31. Reed, N. Sport-Related Concussion and Occupational Therapy: Expanding the Scope of Practice. Physical & Occupational Therapy in Pediatrics. 31 (3), 222-224 (2011).
  32. 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).
  33. 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).
  34. Friedman, B. H. An autonomic flexibility-neurovisceral integration model of anxiety and cardiac vagal tone. Biological Psychology. 74 (2), 185-199 (2007).
  35. Friedman, B. H., Thayer, J. F. Anxiety and autonomic flexibility: a cardiovascular approach. Biological Psychology. 49 (3), 303-323 (1998).
  36. 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).
  37. 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).
  38. 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).
  39. 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).
  40. 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).
  41. 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).
  42. 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).
  43. 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).
  44. 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).
  45. 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).
  46. 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).
  47. 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).
  48. 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).

Tags

Medicin sag 139 Ungdom hjernerystelse hjertefrekvens variabilitet 24-timers autonom funktion non-invasiv sensor
Autonom funktion efter hjernerystelse i unge atleter: en udforskning af pulsvariationen 24-timers optagelse metode
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Paniccia, M., Taha, T., Keightley,… More

Paniccia, M., Taha, T., Keightley, M., Thomas, S., Verweel, L., Murphy, J., Wilson, K., Reed, N. Autonomic Function Following Concussion in Youth Athletes: An Exploration of Heart Rate Variability Using 24-hour Recording Methodology. J. Vis. Exp. (139), e58203, doi:10.3791/58203 (2018).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter