Waiting
Login processing...

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

Medicine

Autonome funksjon etter hjernerystelse i unge idrettsutøvere: en utforskning av hjertefrekvensen med 24-timers opptak metodikk

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 viser en 24 h hjertefrekvens opptak metodikk for å evaluere hjernerystelse over utvinning banen i unge idrettsutøvere, innenfor en økologisk gyldig kontekst.

Abstract

Deltakelse i organisert idrett gjør et betydelig bidrag til ungdoms utvikling, men steder ungdom på et høyere risiko for å opprettholde en hjernerystelse. Dato er tilbake til aktivitet beslutninger forankret i overvåking av egenrapporterte hjernerystelse symptomer og nevrokognitive testing. Men multimodal vurderinger som bekrefte objektive fysiologiske mål med tradisjonelle subjektive symptom rapportering er nødvendig og kan være verdifulle. Hjertefrekvensvariabilitet (HRV) er en ikke-invasiv fysiologiske indikator av det autonome nervesystemet, fange gjensidige samspillet mellom sympatisk og parasympatiske nervesystemet. Det er en mangel på litteratur utforske effekten av hjernerystelse på HRV i unge idrettsutøvere og utviklingsmessige forskjeller til erververens voksen resultatene til en pediatric befolkningen. Videre har status HRV metodikk primært inkludert kortvarige (5-15 min) opptak, ved hjelp av hvile tilstand eller kortsiktige fysisk anstrengelse for å belyse endringer etter hjernerystelse. Nyheten i å utnytte 24 timer opptak metode er at den har potensial til å fange naturlig variasjon i autonome funksjon, direkte knyttet til aktiviteter en ungdom utøver utfører regelmessig. I potensielle, langsgående forskning omgivelser, kan denne ny tilnærming til å kvantifisere autonome funksjon gi viktig informasjon om utvinning banen, sammen med tradisjonelle egenrapportering symptom tiltak. Våre mål om en 24-timers opptak metodikk var å (1) vurdere fysiologiske effektene av en hjernerystelse i unge idrettsutøvere, og (2) beskriver banen av fysiologiske endringer, mens du vurderer oppløsningen på egenrapporterte post hjernerystelse symptomer. For å oppnå disse målene, ble ikke-invasiv sensorteknologi implementert. Rå beat-to-beat tidsintervallene fanget kan bli forvandlet for å utlede domene og frekvens domene måler, som reflekterer en persons evne til å tilpasse og være fleksibel skiftende miljøet. Bruker ikke-invasiv hjertefrekvens teknologi, kan autonome funksjonen kvantifiseres utenfor en tradisjonell kontrollert forskning innstilling.

Introduction

Det anslås at fire millioner barn presentere akuttmottak over hele verden med hjernerystelse1,2,3. Regjeringen i Canada rapporterte at 64% av akuttmottaket besøk blant 10 – 18 åringer er knyttet til fysisk aktivitet engasjement og deltakelse i idrett og rekreasjon4. Videre, 39% av disse nevnte akuttmottaket besøk består av sport-relaterte hodeskade, og, spesielt, hjernerystelse. Hjernerystelse er en traumatisk hjerneskade forårsaket av biomekaniske styrker, forårsaket av et direkte slag i hodet eller på kroppen genererer kraft til hodet. Hjernerystelse resulterer i nevrologiske svekkelse, som ofte løses spontant3. Det er viktig å understreke at hjernerystelse er en funksjonell, i stedet for strukturell skade, der standard strukturelle tenkelig studier i stor grad vises unremarkable3. Hjernerystelse resulterer i samløpet av fysisk (f.eks hodepine, svimmelhet, uklart syn, og følsomhet for støy og lys, redusert styrke og motoriske ferdigheter), kognitive (f.eks, problemer med konsentrasjon og tilbakekalling, redusert tenkning og generell psykisk tåke), emosjonelle (f.eks tristhet, irritabilitet og nervøsitet) og trøtthet symptomer5(f.eks, sover for mye eller for lite og føler seg søvnig).

En viktig faktor i symptomer av hjernerystelse har vært mistenkt dysfunction av autonome nervesystem (ANS)6. ANS består av to grenene. det parasympatiske og sympatiske nervesystemet. Disse to grenene opererer gjensidige svare på miljømessige krav med egne særegenhetene7. Det parasympatiske nervesystemet har mindre innflytelse på perifere blodkar men er aktiv i perioder med energi restaurering, slik at viscera slappe av (dvs. redusere hjertefrekvens, fremme gastrointestinal motilitet). Omvendt, det sympatiske nervesystemet aktiveres når stressfaktorer presenteres og induserer "flyturen eller slåss" reaksjon8. For å vurdere aktiviteten til ANS har følgende hjernerystelse, noninvasive teknikken å samle hjertefrekvens å kvantifisere hjertefrekvensvariasjonene (HRV) vært ansatt8,9,10. Sympatiske og parasympathetic nervesystemet loven på noden sinoatrial (naturlige elektriske pacemakeren) i hjertet å generere tid variasjoner mellom beat-to-beat (RR) intervaller i respons på interne og eksterne stressfaktorer/stimuli. Beat-to-beat intervallets verdi over tid flere brukes deretter til å beregne tid og frekvens domene tiltak. Tid domenet variabler fange samlede variasjon av hjertefrekvens, mens frekvens domene fange periodiske svingninger av hjertefrekvens og gi informasjon om forgreninger ANS8,11, 12.

Planlagt/pre-injury vurdering paradigmet har vanligvis vært ansatt å kvantifisere endringer i tilfelle en ungdom opprettholder en hjernerystelse. Her er det standard å få en selv-rapport av tenåringens hjernerystelse symptomer, i tillegg til andre standardiserte tiltak for eksempel nevropsykologiske vurderinger3før en skade. Etter en diagnostisert hjernerystelse, pre-skade score brukes til å foreta sammenligninger med etter skade score å informere utvinning og å veilede tilbake-til-aktivitet beslutningsprosesser. Men i siste Skift å utforske objektive indikatorer på hjernerystelse utvinning, har verdi og vekt på subjektive symptom rapportering nylig vært diskutert. Unge idrettsutøvere kan ikke fullt ut forstår konsekvensene av rapportering hjernerystelse symptomer og kan underreport for å unngå lengre fravær fra sport13,14. Videre hjernerystelse symptomer er uspesifisert, og finnes i en rekke andre klinisk betingelser som psykiske diagnostiserer15,16. Bruk av HRV innenfor rammen av hjernerystelse i unge idrettsutøvere kan handle for å bekrefte tradisjonelt brukt kliniske tiltak (subjektive hjernerystelse symptomer) og gi romanen fysiologiske informasjon (mål HRV) på forståelse av post hjernerystelse bane.

Ifølge de siste internasjonal konsensus setningen på hjernerystelse i sport, en enkelt "fysiologiske tidsvindu" for hjernerystelse utvinning ikke eksisterer på grunn av metodologiske forskjeller i vurderingen fysiologiske tiltak og studerer design3 . Flere studier har antydet fysiologiske dysfunksjon som outlasts kliniske tiltak utvinning9,17,18, men dette er ikke endelig fastslått, spesielt i befolkningen ungdom utøveren. Arbeidsgruppen for European Society of Cardiology og North American Society for Pacing elektrofysiologi12 gir retningslinjer på måling og analyse av HRV i klinisk og forskning innstillingene. I begrenset hjernerystelse litteraturen hittil, har det store flertallet av denne romanen fysiologiske forskning blitt undersøkt med voksne og Universitetet-alderen utøvere i sammenheng med kortsiktige opptak9,18,19 . Imidlertid har å utforske bruken av HRV som et objektivt mål utvinning i en langsiktig opptak metodikk (24 timer), samt blant unge idrettsutøvere, ikke blitt undersøkt. Dette er problematisk som faktor på kontinuerlig utvikling utelukker voksen funn fra å være extrapolated til ungdom. I tråd med Task Force12 anbefalinger og gjeldende begrensninger i unge hjernerystelse litteratur er det nok begrunnelsen for å utforske 24 h opptaket metodikk innen ungdom hjernerystelse. Det er innenfor de langvarige opptakene at ANS svar kan evalueres svar på reelle forhold som normale daglige, skade og effekten av terapeutisk intervensjon, som er nøkkelen for å forutsi på prognosen20 . Kortvarige opptak kan ikke nøyaktig representere autonome modulasjoner på en måte som gjenspeiler dynamisk svingninger naturlig og forventet stressfaktorer i tenåringens daglige aktiviteter (dvs. skolen og fysiske aktiviteter)21. Videre har kortsiktige innspillingen begrensningen av ikke måle svingninger i RR intervaller, særlig gitt at HRV reagerer dynamisk på fysiologiske forstyrrelser. Tid domenet tiltak, som SDNN (standardavvik RR intervall), har blitt brukt i mange studier med 24-timers opptak metodikk, som er langsiktige opptak å reflektere nøyaktighet i avledet deres verdi12. Gitt utforskende natur av denne tilnærmingen å vurdere hjernerystelse i ungdom og det overordnede målet fange dynamisk endre, var det passende å benytte en innspilling metodikk som reflektert daglige svingninger i aktivitet repertoar unike for dette pediatric befolkning.

Formålet med denne protokollen er å utforske en ikke-kontrollert, 24 timer opptak protokollen i unge idrettsutøvere, alderen 13 til 18 år, deltar i normale daglige aktiviteter. Mens denne 24 h-protokollen introdusere variasjon innen HRV signalet, muligheten til å oppdage trender til tross for denne variasjon, kan være tegn på et potensielt fremtredende signal, og en som kan være mer økologisk gyldig20,22 når måle fysiologiske svaret concussive skade i denne populasjonen.

Protocol

Alle trinnene tatt innenfor denne protokollen ble godkjent i henhold til forskning etikk styret på Holland Bloorview barna rehabilitering Hospital. Alle deltakerne gitt samtykke fra deres deltakelse i denne forskning protokoll/datainnsamling.

1. få pre-skade demografiske og symptomet profilen på deltaker

  1. Kontroller alt materiale er forberedt og fungerende for datainnsamling (brystbelte, sensor og ur; se Tabellen for materiale) samt aktuelle demografiske samling, hjernerystelse symptom skala og fysisk aktivitet skjemaer. Deltakerens ankomst minne deltaker komfortable klær, som inkluderer en lett t-skjorte.
  2. Etter få foreldre og deltaker samtykke, diagnostisert forespørsel at deltakeren fyller ut skjemaet demografiske samling, som inkluderer alder, kjønn, lærevansker, andre medisinske diagnoser og tidligere historie av hjernerystelse (antall og besøk skader).
  3. Be deltakerne å fullføre Godin fritiden øvelse spørreskjema (GLTE)23.
  4. Be deltakerne å fullføre post hjernerystelse Symptom lager (PCSI)24.
    Merk: Det er ulike PCSI versjoner, som tilsvarer relevante utviklingsmessige aldersspredningen (dvs. 5 til 12-åringer, 13 til 18 åringer).
  5. Mål og registrere deltakernes høyde og vekt.
  6. Score og registrere GLTE og PCSI. Når scoring i PCSI, posten både total score samt fire domenet score (dvs. fysiske, kognitive, emosjonelle, tretthet).
  7. Angi alle demografiske, fysisk aktivitet og symptom skala informasjon i en database.

2. få pre-skade fysiologiske profil på deltaker

Merk: Det er viktig å merke seg at skildre en ukedag versus en helg eller bestemt tid på døgnet for innsamling av data ikke er alltid mulig gitt travle skolen og sport tidsplan for ungdom utøveren. Protokoller skal gjøre alt for å sikre konsekvens, eller kontoen for klokkeslettet i data analyser å løse de naturlige variasjonene i autonome nervesystemet funksjon. Videre hvis deltaker opprettholder en hjernerystelse, men deres grunnverdi ble samlet inn mer enn ett år etter deres hjernerystelse, bør verdien for planlagt ikke vurderes nøyaktig i forbindelse med pre-post sammenligninger25.

  1. Velg passende bryst stropp størrelse (XS/S eller M/XXL), ifølge omkretsen av deltakerens torso.
    1. For å sikre nøyaktig bryst stropp plassering, plassere stroppen rundt torso av deltakeren (Merk: mens deltaker er kledd med en t-skjorte) og justere remmen for å gjenspeile et stramt, men komfortabelt passer.
    2. Sikre stroppen sitter tett rundt om sternum, på xiphoid prosessen. Ikke instruere deltakeren å plassere stroppen direkte på huden denne gangen.
  2. Koble hjertefrekvenssender til brystbeltet ved å sikre knappene klips, sikrer sensoren er høyre side opp.
  3. Hypoallergeniske elektrodegel, bruk en liten/beskjeden mengde gel på ledende plast overflaten av brystbeltet.
  4. Instruksjoner til deltakeren til en privat område eller vaskerom slik deltakeren kan plassere brystbelte direkte på huden.
    1. Plasser deltakeren til brystet stroppen låsen for å sikre enkel å sikre stroppen.
    2. Instruere deltakeren å sikre at sensoren bør plasseres direkte på xiphoid prosessen av sternum og høyre opp for å sikre optimal hjertefrekvens opptak.
  5. Gi deltakeren klokken, instruere dem ikke å fjerne klokken hele 24 h opptaket varighet.
  6. Gi deltakerne en feilsøking instruksjonsark (i tilfelle se uhell stopper innspillingen). Den feilsøking instruksjonsark bør eksplisitt skissere hvordan du re-starte se innspillingen og hvordan å bruke pulsmåler med elektrodegel, justere remmen og sikre sensoren er høyre side opp. Gitt hvor innspillingen tid og potensialet for inkonsekvent innspilling lengde over deltakere, bruke strenge dataanalyse metoder filter og kontoen for dette avviket; se Paniccia et al. 26 for ytterligere informasjon om disse tilnærmingene.
    1. Omfatte et område på denne instruksjonsark for deltakeren å registrere når de gikk til å sove og når de våknet. Også oppmuntre deltakerne til å rapportere om andre fysiske aktiviteter de delta i mens iført hjertefrekvens utstyret (f.eks gå en lang tur).
  7. Minne deltakeren at deltakelse i kontakt idrett, svømming og bading er ikke tillatt mens iført hjertefrekvens teknologien. Deltakeren er imidlertid tillatt å dusj med disse elementene.
    1. Oppfordre deltakeren skal gå om deres typiske aktiviteter som daglig.

3. utfører post hjernerystelse oppfølging vurdering

  1. Planlegge en oppfølging vurdering på samme dag som deltaker eller lovlige verge/omsorgsperson angir en concussive skade (eller så snart som mulig). Instruere deltakeren å motta en hjernerystelse diagnose fra lege hvis de ikke har gjort det allerede.
  2. Alt materiale er forberedt og fungerende for datainnsamling; Dette inkluderer hjertefrekvensen utstyr (brystbelte, sensor og se) og relevante demografiske samling, symptom skala og fysisk aktivitet skjemaer. Deltakerens ankomst minne deltaker komfortable klær, som inkluderer en lett t-skjorte.
  3. Fullføre akutt hjernerystelse evaluering skjema5 for å samle informasjon på mekanismen av skader og etter skade sekvele (f.eks tap av bevissthet, retrograd amnesi).
  4. Administrere GLTE å fange endring i fysisk aktivitet repertoar.
  5. Administrere PCSI for å bestemme antall og alvorlighetsgrad av symptomer.
  6. Samle HRV data og gjenta trinn 2.1 til 2.7.
  7. Deltakeren er symptomatisk, planlegge ukentlige oppfølging vurderinger og å administrere PCSI og samle HRV data (trinn 3.3 og trinnene 2.1 til 2.7).
  8. Når deltakerens symptomene har avtatt (returnerte til grunnlinjen nivå), tidsplan 1 - 3- og 6-måneders oppfølging vurderinger. På disse tidspunkt, å administrere GLTE, PCSI og samle HRV data (trinn 3.4 og 3,5 og trinnene 2.1 til 2.7).

4. samle matchet deltaker kontrolldata over oppfølging vurdering tidspunkt

  1. Utnytte den planlagte/pre-injury datasettet, generere en liste over potensielle deltakere, alder og kjønn tilsvarer concussed deltakerne. Kontroller fødselsdagen til potensielle kontroll deltakeren er innen 6 måneder etter concussed deltakeren.
  2. Kontakt kontroll deltakere og planlegge oppfølging vurderinger, med mer enn 3-4 dager fra concussed deltaker oppfølgingsdatoen.
  3. Repliker ovenfor testing protokollen matchet kontrollen (dvs. samme antall oppfølging vurderinger).
    1. På den første oppfølging vurderingen, Gjenta trinn 1.1 til 1,7 og trinnene 2.1 til 2.7.
    2. På senere oppfølging vurderinger, gjentar du trinn 3.1 til 3,7 (unntatt trinn 3.3).

5. opplasting og HRV databehandling

  1. Koble se til en datamaskin med den medfølgende USB-overføringskabel og laste hjertefrekvensdata til programmet med sensoren. Deretter overføre denne spesifikke (.hrm)-filen og laste opp data til data analyseprogramvare (se Tabell for materiale).
  2. Hvis du vil filtrere ektopisk beats og riktig gjenstander, velg "svært lav" filteret; Dette er det laveste korreksjon å opprettholde integriteten til rådata. Visuell inspeksjon av datafiler anbefales for små datasett og innen deltaker analyser.
  3. I tråd med anbefalingene fra Task Force European Society of Cardiology og den nord-amerikanske samfunn av Pacing og elektrofysiologi12, sikre frekvens domene variabel båndbredder velges som følger: HF (0,15 til 0,4 Hz); LF (0,04 til 0,15 Hz).
    1. Velg en 300 s vindusramme, 50% overlapping.
    2. Velg en interpolering rate av 4Hz.
    3. Velg den rask Fourier Transform for makt spektral analyse.
  4. Lagre HRV dataene som en hrm fil potensiell dataanalyse i robust statistisk programvare.

Representative Results

RS800CX teknologi oppsett

Bruke prosedyren presenteres her, er det viktig å understreke at plasseringen og sikkerheten til brystbeltet er avgjørende for å hindre stroppen faller eller flytte overdrevet i 24 timer opptak periode, og dermed i samlingen av en nøyaktig innspilling. Figur 1 viser optimal plassering av hjertefrekvens teknologien, å merke seg at brystbelte og sensoren er sikker og på tenåringens sternum (xiphoid prosess).

Figure 1
Figur 1: Diagram av hjertefrekvens-teknologi, som viser optimal plassering av klokke, brystbelte og sensoren. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Hjertefrekvens variabilitet utdataene

Figur 2 viser Kubios utdata fra en 24 h hjertefrekvens opptak for concussed deltaker. Bildet av den rå RR-serien gjør forskeren visualisere endring over tid, utheving nøkkel tid rundt øke (f.eks fysisk aktivitet) eller redusere (f.eks, hvile, sove) som er viktige for tolkningen av data. Tid og frekvens domene variabler representerer generelle variasjon av fysiologiske signalet og grenene av ANS, henholdsvis. Tabell 1 gir en oversikt over enhetene for måling av tid og frekvens domene HRV variabler og fysiologiske betydningen.

Figure 2
Figur 2: 24 h data eksempelutdata viser rå RR-serien, tid domenet variabler og frekvens domene variabler. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Variabel (enheter) Definisjon Fysiologiske betydning
Time Domain
SDNN (ms) Standardavvik lik intervallene mellom hjerteslag Globale indeksen ANS-funksjonen
RMSSD (ms) Root-betyr-torget påfølgende forskjeller; beregnet gjennom squaring intervallene mellom hjerteslag Globale indeksen ANS-funksjonen
pNN50 (%) Andelen hjertefrekvensintervaller som avviker med mer enn 50 ms Indikativ av parasympatisk aktivitet
NN50 En teller variabel; Indikativ av parasympatisk aktivitet
antall par av tilstøtende NN mellomrom skiller av mer enn 50 ms
STD HR (s) Standardavviket for øyeblikkelig hjertefrekvensverdiene Globale indeksen ANS-funksjonen
Geometriske metoder
RR trekantet indeks Totalt antall alle NN intervaller delt på høyden av histogrammet av alle NN intervaller Globale indeksen ANS-funksjonen
målt på en diskret skala (dvs. antall alle NN intervaller dividert med maksimalt fordelingens tetthet)
TINN (ms) Opprinnelig bredde av distribusjonen målt som en base av en trekant, tilnærmet NN intervall fordelingen Globale indeksen ANS-funksjonen
Frekvens domene
HF (ms2) Power (styrke) i høye frekvensområdet, 0,15-0,4 Hz Indeks parasympatisk aktivitet på hjertet basert på rytmisk åndedrett sykluser
HFnu (%) HF makt i normalisert enheter som forholdet totale kraften; [HF/(HF+LF)] x 100 Andelen parasympatisk aktivitet
LF (ms2)* Power (styrke) i lav frekvensområdet, 0,04-0,15 Hz Mål sympatisk og/eller parasympatisk aktivitet
LFnu (%)* LF makt i normalisert enheter som forholdet totale kraften; [LF/(HF+LF)] x 100 Mål sympatisk og/eller parasympatisk aktivitet
LF/HF (ms2)* Forholdet mellom lavfrekvente kraften høyfrekvent strøm Mål sympatisk og/eller parasympatisk aktivitet
Total makt (ms2) Variansen for alle RR intervaller Generelle omfanget av variasjon i ANS; evnen til ANS systemet å være fleksible og tilpasningsdyktig

Tabell 1: Beskrivelse av tid domenet og frekvens domene HRV variabler.

Merk: "*" angir forbehold tolkning av LF-relaterte variabler, som kliniske nytten og gyldigheten av dette tiltaket er kontroversielt. Det har blitt postulert at LF ikke er representative for sympatisk autonome modulering27, i tillegg til å ha et dårlig forhold til sympatiske nerve aktivisering28. Således, det er utfordrende for å dechiffrere fysiologiske grunnlag for dette tiltaket.

Visualisere subjektiv og objektiv funn

Gitt nyheten i 24 timer opptak metodikk, er visualisering av funnene over utvinning banen nøkkelen til tolkning av resultatene når det gjelder kartlegging "klinisk recovery" med potensielle "fysiologiske recovery". Det er viktig å merke seg at konsistens opprettholdes om etterforskeren som tolker visuelt trender for å sikre pålitelighet. I dette bestemte protokollen tolkes den primære forfatteren, godt bevandret i nevrofysiologi, alle samlet trender. Tolkning av disse trendene ble deretter omtalt i en tverrfaglig sammenheng med eksperter i pediatric hjernerystelse, teoretisk fysiologi og treningsfysiologi. Dermed er en velinformert tilnærming effekter nøkkelen til å gjøre foreløpige slutninger om utvinning banen. Figur 3 viser forholdet mellom pNN50 og PCSI total poengsum over dager etter skade, stratifisert etter sex. I langsgående forskning omgivelser, samle gjentatt tiltak data kan gi rik HRV data. Figur 3 er et eksempel på utvinning banen når du sammenligner unge menn til unge kvinner. Her utvinning banen synes å være lik innenfor både menn (A) og kvinner (B), der en innledende nedgang finnes inntil dag 30, etterfulgt av øker til dag 75/90 for menn og kvinner, og deretter etterfulgt av et platå.

Figure 3
Figur 3: visualisering av frisk bane over dager innlegg skade, stratifisert etter sex. Vær oppmerksom på at "Total" i forklaring-boksen viser total PCSI score. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Discussion

Klinisk forskning har vist at vurdering av utøveren ikke bør bare være besto av en katalog over hjernerystelse symptomer17. Dermed kan objektive fysiologiske tiltak som HRV være av verdi å greie det mange faktorer som spiller en rolle i subjektivt symptom rapportering og belyse en fysiologisk utvinning bane som viser forskjellig fra en klinisk utvinning bane. Denne protokollen fungerer som et første skritt i å utforske rollen 24 timer opptak metode i en ungdom hjernerystelse forskning sette, mens regnskap for betydelig pre-skade HRV og oppfølging av unge idrettsutøvere (de med hjernerystelse og kontroller) over flere tidspunkt.

Vurdering av hjernerystelse er tradisjonelt forankret i vurdering og oppløsning på egenrapporterte symptomer. Men er det hindringer for denne tradisjonelle modellen, som begrenser forskning og klinisk samfunnets evne til å utnytte mer objektiv tilnærminger til å vurdere utvinning. For eksempel hvis en ungdom opplever symptomer under bedømme etter hjernerystelse og ikke fullføre oppfølging testing, vurderingen vanligvis avsluttes med manglende evne til å måle hvordan resultatene var påvirket sammenlignet med deres planlagte29. Videre, en ungdom symptom score ikke nødvendigvis samsvarer deres evne til å utføre daglige aktiviteter. ungdom kan rapportere en reduksjon i post hjernerystelse symptomer, men opplever symptomet forverring (f.eks mentale tåke, konsentrasjonsvansker, tretthet, hodepine) når tilbake til hele skoledagen29,30, 31 eller når du forsøker å gå tilbake til sport eller fysisk aktivitet for tidlig32,33. Det kan være at mer objektive mål kan fange problemområdene knyttet til videre utvinning, til tross for klinisk utvinning av symptomer. Samlet kan utforskningen av en ikke-invasiv og objektive mål fremme oppdagelsen og bruk av et trygt og mer følsom mål utvinning for unge idrettsutøvere etter en hjernerystelse.

Nåværende protokollen foreslår verdien i å utnytte en roman objektiv indikator for gjenoppretting (dvs. lang sikt opptak av HRV). Imidlertid kan autonome nervesystemet funksjon også bli påvirket av et individs psykiske status og deres evne til selv regulere, i sammenheng med stress34,35. Ikke fanget i denne studien er muligheten for at endringer i HRV etter hjernerystelse kan skyldes andre psykiske problemer som oppstår når ungdom er begrenset fra å engasjere seg i meningsfylte aktivitet30 og deretter sakte for å gjenopprette fra hjernerystelse. Faktisk viser tidligere arbeid forholdet mellom reduksjoner i HRV i unge mennesker med ikke-klinisk og kliniske former for depresjon og angst15,16. Fremtidige studie bør dermed utdype gjeldende protokollen inkludere tiltak som fanger både pre-skade planlagte psykiske status og hvordan denne statusen kan eller kan ikke endres etter hjernerystelse.

Kamins et al. 36 gjennomført en systematisk gjennomgang, utheving at omfanget av fysiologiske utvinningen hjernerystelse inkludert fysisk aktivitet, balanse, kognisjon og oculomotor dysfunksjon. Mens denne 24-timers opptak har vært ansett en økologisk gyldig tilnærming til å vurdere endring i autonome funksjonen37, kan frekvens og intensiteten av fysisk aktivitet begrense omfanget som endringer i HRV kan tolkes. Fysisk aktivitet trolig variere over alder, og dette kan bidra til store variasjoner sett innen HRV variabler. Objektivt opptak og kvantifisere fysisk aktivitet ble ikke presentert i denne protokollen; Dermed er det mulig at noen unge idrettsutøvere var i konkurransedyktige fase, opplæringsfasen eller selv off-season. Forskning har vist en signifikant sammenheng mellom fysisk aktivitet og HRV, der økt fysisk trening var assosiert med økt HRV38,39,40. Innenfor en halvvoksen utvalg av gutter i alderen 14-19 år, rapporterte nivået av fysisk aktivitet var positivt assosiert med både tid og frekvens domene HRV måler41. For å dekke dette gapet, kan fremtidig leting benytte actigraphy teknologi for å fange den type, frekvens og intensiteten av fysisk aktivitet, mens samtidig samle HRV. Like viktig å vurdere er rollen til kognitiv etterspørsel / aktivitet i hverdagen (dvs. akademiske krav, fritidsaktiviteter). Mens denne studien ikke innhente informasjon i form av en kognitiv dagbok eller bruke andre former for kognitive aktivitetssporing, er det viktig å vurdere disse kliniske tiltak for å tillate en fulsome tolkning av det autonome nervesystemet. Til slutt, mens oculomotor funksjonen ikke ble tatt i gjeldende protokollen, Hunt et al. 42 funnet at målinger av saccades, glatt forfølgelse og vergence kan være nyttig inne oppdager endringer forbundet med hjernerystelse. Leger og forskere er rettet til bredere multimodal vurdering protokollen publisert av Reed et al. 29 for informasjon om balanse og kognitive vurdering etter concussive skade.

Utfordringen i den nåværende protokollen, er mens det gir rik fysiologiske data, det manglende evne å direkte sammenligne resultatene til andre lignende hjernerystelse studier. Fleste av HRV hjernerystelse studier har ansatt en hvile tilstand posisjon protokollen9,19 eller observere endringer i HRV ifølge utøve anstrengelse43,44,45. 24 timer opptak protokollen presenteres her var åpent at ungdom ble instruert til å utføre sine normale daglige rutiner. I tillegg, mens ungdom ble bedt om å dokumentere søvne og våkner ganger, gir subjektive rapportering ikke en klar indikasjon på søvnkvalitet. Søvn faktorer kan betydelig påvirke hvordan en person utfører sine daglige aktiviteter og kan fungere som en feedback loop til ANS å regulere stress svar46. Dermed er en standardisert vurdering (dvs. søvn spørreskjema og actigraphy) å kvantifisere faktorene søvn nødvendig for mer robust tolkninger av 24 h innspillingen.

En siste vurdering for gjeldende protokollen er virkningen av menstruasjon på HRV når pre og post hjernerystelse sammenligninger. Mens denne faktoren ikke var hentes innenfor nåværende protokollen, potensielle påvirkning av menstruasjon er viktig kontoen for som studier har vist det autonome nervesystemet funksjon varierer i løpet av menstruasjonssyklusen, der endring av ovarian hormoner kan være ansvarlig for endringer sett i HRV47,48. Men er det uklart hvordan menstruasjonssyklusen kanskje eller kanskje ikke har spilt en rolle i symptom rapportering eller HRV endringer i eksempelfilen studie av 13 til 18-åringer. Fange utviklingsstadiet i tillegg til å måle fasen av menstruasjonssyklusen vil trolig gi tilleggsinformasjon om Klargjørende mulige endringer etter hjernerystelse.

I sammendraget gir denne protokollen en klinisk relevante betyr å vurdere endring i et objektivt fysiologiske mål, i en lite studert befolkning. Fremover, vil det være viktig å også utforske rollen faktorene presentert ovenfor, oppfattet hverdagens stress og personlig utøveren egenskaper, å dechiffrere hvis hjernerystelse påvirker ANS utover hva som ville bli forventet fra en stressende livet hendelsen.

Disclosures

Ingen interessekonflikter erklært.

Acknowledgments

Dette er arbeid ble finansiert av den kanadiske institutter for helseforskning (#127048), Ontario Biografiske filmer grunnlaget og Ontario hjernen Institute. Ontario hjernen Institutt er en inde-hengende non-profit selskap, finansiert delvis av Ontario regjeringen. Den meninger, resultater og konklusjoner er de av forfatterne, og ingen anbefaling av Ontario hjernen Institute er tilsiktet eller kan utledes. Dette arbeidet ble opprinnelig omtalt i første forfatterens doktoravhandling, som del av en større kropp av arbeid på nevrofysiologiske variant (Paniccia, 2018, [University of Toronto, upubliserte doktoravhandling]). Forfatterne takker rehabilitering Sciences Institute ved University of Toronto for deres støtte gjennom doktorgrad programmet. Vi ønsker også å erkjenne innsatsen til medlemmene av CIHR "NeuroCare" laget og medlemmer av hjernerystelse sentrum (Bloorview Research Institute), spesielt Talia Dick og Katherine Mah. Vi er takknemlige til ungdom og familier for sin deltakelse i denne forskningen.

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

Medisin problemet 139 ungdom hjernerystelse hjertefrekvens 24-timers autonome funksjon ikke-invasiv sensor
Autonome funksjon etter hjernerystelse i unge idrettsutøvere: en utforskning av hjertefrekvensen med 24-timers opptak metodikk
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