我们展示了一个24小时心率记录方法, 以评估脑震荡的影响, 在青年运动员的恢复轨迹, 在一个生态有效的背景下。
参加有组织的体育运动对青年的发展有很大的贡献, 但让年轻人承受脑震荡的风险更高。到目前为止, 恢复活动的决策已经锚定在监测自我报告的脑震荡症状和认知测试。然而, 多模式评估, 以证实客观的生理措施与传统的主观症状报告是必要的, 可以是有价值的。心率变异性 (HRV) 是自主神经系统的非侵入性生理指标, 它捕捉交感神经和副交感神经系统之间的相互作用。缺乏文献探讨脑震荡对青年运动员心率变异性的影响, 而发育差异则不应将成人结果应用于儿科人群。此外, 心率变异性方法的目前状态主要包括短期 (5-15 分钟) 录音, 使用休息状态或短期体力消耗测试, 以阐明脑震荡后的变化。利用 24 h 记录方法的新奇之处在, 它有可能捕获自主功能的自然变化, 直接关系到青年运动员定期执行的活动。在前瞻性的纵向研究背景下, 这一新的自主函数量化方法可以提供关于恢复轨迹的重要信息, 以及传统的自我报告症状测度。我们关于 24 h 记录方法的目标是 (1) 评估青年运动员脑震荡的生理影响, (2) 描述生理变化的轨迹, 同时考虑自报脑震荡后的解决方案。症状。为实现这些目标, 非侵入式传感器技术得到了实现。捕获的原始节拍时间间隔可以转换为获得时间域和频域度量, 这反映了个人适应和灵活应对不断变化的环境的能力。利用无创心率技术, 可以在传统的对照研究背景下量化自主功能。
据估计, 400万儿童向世界各地的紧急部门提交, 震荡1,2,3。加拿大政府报告说, 在10–18岁的老人中, 64% 的急诊访问与体育活动的参与和参加体育运动和娱乐4有关。此外, 上述急诊科的39% 人次, 包括与运动有关的头部损伤, 特别是脑震荡。脑震荡是一种由生物力学力量诱发的创伤性脑损伤, 由头部直接撞击或对头部产生力造成。脑震荡导致神经功能障碍, 通常3自发地解决。重要的是要强调的是, 脑震荡是一种功能性的, 而不是结构性的损伤, 标准的结构成像研究在很大程度上显得不平凡3。脑震荡导致身体的汇合 (例如头疼、头晕、视力模糊、对噪音和光线的敏感、体力和运动能力的降低)、认知 (例如,集中度和召回的困难, 减慢思维和一般的精神迷雾), 情绪 (例如, 悲伤, 烦躁和紧张) 和疲劳 (例如,睡太多或太少, 感觉昏昏欲睡) 症状5。
脑震荡症状的一个主要因素是自主神经系统6的疑似功能障碍。该答复由两个分支组成;副交感神经和交感神经系统。这两个分支相互作用, 以满足环境要求, 并以自己的特质7。副交感神经系统对周围血管的影响较小, 但在能量恢复期间活跃, 允许内脏放松 (即降低心率, 促进胃肠动力)。反之, 交感神经系统被激活时, 压力出现, 并诱发 “飞行或战斗” 的反应8。为了评估脑震荡后的活动, 采集心率以量化心率变异性 (HRV) 的无创技术已被使用8、9、10。交感神经和副交感神经系统行为的窦房结 (自然电起搏器) 的心脏, 以产生时间变化之间的节拍-节拍 (RR) 的间隔, 以回应内部和外部的压力/刺激。然后, 通过一个时间序列的节拍到节拍的区间值来计算时间和频率域度量。时间域变量捕获心率的整体变异性, 而频域变量捕获心率的周期性振荡, 并提供8、11的特定分支的信息, 12。
基线/损伤前评估范式通常被用来量化在青少年承受脑震荡时发生的变化。在这里, 除了其他标准的措施, 如神经心理学评估3, 在受伤之前, 获得一个青年脑震荡症状的自我报告是标准的。经过确诊的脑震荡, 损伤前评分用于与损伤后评分进行比较, 以通知康复并指导回归活动决策。然而, 在最近的转变中, 探索脑震荡恢复的客观指标, 最近对主观症状报告的价值和重点进行了讨论。青年运动员可能不完全了解报告脑震荡症状的后果, 并且可能低报避免长期缺席从体育13,14。此外, 脑震荡症状是非特异的, 并出现在一系列其他临床条件, 如精神健康诊断15,16。在青年运动员脑震荡的背景下使用心率变异性可以采取行动证实传统上使用的临床措施 (主观脑震荡症状), 并提供新的生理信息 (客观心率变异性) 的理解后脑震荡轨迹。
根据最近关于体育运动中脑震荡的国际共识声明, 由于评估生理措施和研究设计的方法学上的差异, 一个 “生理时间窗” 的震荡恢复并不存在3.多项研究表明生理功能障碍, 经久9,17,18的临床措施, 但这尚未确定, 特别是在青年运动员人口。欧洲心脏病学会和北美起搏电生理12协会的工作队为临床和研究设置中心率变异性的测量和分析提供指导。到目前为止, 在有限的震荡文学中, 绝大多数的这部新的生理学研究已经与成年和大学年龄的运动员在短期录音9,18,19 的背景下进行了探讨..然而, 在长期记录方法 (24 小时) 以及青年运动员中, 探索使用心率变异性作为一种客观的恢复措施尚未得到调查。这是一个问题, 因为持续发展的因素阻碍了成人的发现被推断为青年。根据专责小组12项建议和青少年脑震荡文学目前的限制, 有足够的理由探讨青少年脑震荡的24小时录音方法。在长期录音中, 应答反应可以根据现实世界的情况进行评估, 如日常正常活动、伤害和治疗干预的效果, 这是预测预后的关键20.短期录音可能无法准确地代表自主调制方式, 反映了青年日常活动 (即学校和体育活动) 中自然和预期压力源的动态波动21。此外, 短期记录有限制不测量 RR 间隔的波动, 特别是考虑到心率变化动态响应生理扰动。时间域措施, 如 SDNN (RR 间隔的标准偏差), 已被用于许多研究, 24 小时记录方法, 因为它们依赖于较长期的记录, 以反映准确的价值12。考虑到这种评估青年脑震荡的方法的探索性, 以及捕捉动态变化的首要目标, 它适用于使用记录方法, 反映了这一活动曲目的每日波动。儿科人口。
本议定书的目的是探索一个不受控制, 24 h 记录协议的青年运动员, 年龄13–18岁, 参加正常的日常活动。虽然这 24 h 协议确实在 HRV 信号中引入了可变性, 但即使有这种变异, 检测趋势的能力也可能预示着一个潜在的显著信号, 而且在生态学上可能更有效20,22当测量震荡损伤的生理反应。
临床研究表明, 对运动员的评估不应该简单地由17的脑震荡症状目录组成。因此, 客观的生理措施, 如心率变异性可以是有价值的, 以解开在主观症状报告中发挥作用的许多因素, 并阐明的生理恢复轨迹, 可能呈现不同的临床恢复轨迹。该议定书作为探索 24 h 记录方法在青少年脑震荡研究中的作用的第一步, 同时对重大的损伤前心率变异性和青年运动员 (脑震荡和控制) 的随访进行了多次时间点。
对脑震荡的评估传统上是在自我报告症状的评估和解决上定位的。然而, 这种传统模式存在障碍, 限制了研究和临床社区利用更客观的方法评估复苏的能力。例如, 如果一个青年在脑震荡后的评估中遇到症状, 无法完成后续测试, 那么评估通常会被终止, 因为无法衡量他们的表现如何受到影响, 与他们的基线29。此外, 青年的症状评分不一定与他们开展日常活动的能力相关;青年可能报告脑震荡后症状的减少, 但经验症状恶化 (如精神雾, 困难集中, 疲劳, 头痛), 当返回到一个完整的学校一天29,30,31或当尝试回到体育或体育活动太很快32,33。也许更客观的措施可以捕捉到与持续恢复有关的敏感性, 尽管症状的临床恢复。两者结合起来, 探索一项非侵入性和客观的措施, 可以促进发现和使用一个安全和更敏感的措施恢复青少年运动员脑震荡后。
本议定书提出了利用新的客观的恢复指标 (即心率变异性的长期记录) 的价值。然而, 在压力34、35的情况下, 自主神经系统功能也可能受到个人心理健康状况和自我调节能力的影响。在这项研究中没有发现的可能性是, 脑震荡后心率变异性的变化可能是由于青少年受限于从事有意义的活动30和随后, 缓慢恢复从第二个心理健康问题产生脑震荡。事实上, 以往的研究显示, 青少年的心率减少与非临床和临床形式的抑郁症和焦虑之间的关系,15,16。因此, 今后的研究应详细说明目前的议定书, 其中包括捕捉损伤前基线心理健康状况的措施, 以及这种状况在脑震荡后可能或可能不会发生变化。
肯尼·卡门等。36进行系统回顾, 强调脑震荡后生理恢复的范围包括体力活动、平衡、认知和动眼神经功能障碍。虽然这24小时记录方法被认为是一种生态学上有效的方法来评估自主功能的变化37, 物理活动的频率和强度可以限制在多大程度上可以解释心率变化。身体活动的水平可能不同的年龄, 这可能导致大的差异在心率变异性变量。在本议定书中没有提出客观地捕获和量化体力活动;因此, 一些青年运动员有可能处于竞争阶段、训练阶段甚至淡季。研究表明, 身体活动与心率变异性之间有显著的关联, 从而增加体质, 使心率变异性增加38,39,40。在青少年14–19岁的男孩样本中, 较高报告的体力活动水平与时间和频域心率变异性指标41有正相关。为了解决这一差距, 未来的探索可以利用腕动计技术捕捉物理活动的类型、频率和强度, 同时采集心率变异性。同样重要的是要考虑的是认知需求/活动在日常生活中的作用 (即学术要求, 课外活动)。虽然这项研究没有以认知日记的形式收集信息或使用其他形式的认知活动跟踪, 但重要的是要考虑这些临床措施, 允许溢美之词解释自主神经系统。最后, 虽然在目前的协议中没有捕捉到动眼神经的功能, 狩猎等。42发现, 测量扫视, 平滑的追求, 和收敛可能有助于检测与脑震荡相关的变化。临床医生和研究人员被引导到由里德等人发布的更广泛的多模式评估协议。29震荡损伤后的平衡和认知评估信息。
本议定书的挑战虽然提供了丰富的生理数据, 但却无法直接将结果与其他类似的震荡研究进行比较。大多数心率震荡的研究已经使用静止状态位置协议9,19或观察心率变化根据锻炼劳累43,44,45。这里提出的 24 h 记录议定书是不限成员名额的, 因为青年被指示执行其正常的日常例行。此外, 虽然青年被指示记录他们的睡眠和唤醒时间, 主观报告没有提供一个明确的迹象, 睡眠质量。睡眠因素可以显著影响个体如何进行日常活动, 并可作为反馈回路, 以调节压力反应46。因此, 需要一个标准化的评估 (如睡眠调查表和腕动计) 来量化这些睡眠因素, 以便更有力地解释这24小时的录音。
对目前的协议的最后考虑是月经对心率变异性的影响, 当考虑前和脑震荡后比较。虽然这一因素没有在本议定书中收集, 但月经的潜在影响是重要的, 因为研究表明, 自主神经系统的功能在月经周期波动, 其中的改变卵巢激素可能负责变化在 HRV47,48。然而, 目前尚不清楚月经周期如何在症状报告或13–18岁的本研究样本中的 HRV 变化中发挥作用。捕捉发育阶段, 除了测量月经周期的阶段, 还有可能提供更多的信息来阐明脑震荡后可能发生的变化。
总之, 本议定书确实提供了临床上的相关手段, 以评估在一个客观的生理措施, 在理解人口的变化。展望未来, 重要的是也要探索上述因素的作用, 以及感知每天的压力和个人运动员的特点, 破译, 如果脑震荡影响的答复以上和超出预期的压力生活事件。
The authors have nothing to disclose.
这项工作由加拿大卫生研究所 (#127048)、安大略省神经创伤基金会和安大略省大脑研究所资助。安大略大脑研究所是一个体育学院的非营利性公司, 部分由安大略政府出资。意见、结果和结论都是作者的观点, 而安大略省的大脑研究所并没有作出任何赞同或推断。这项工作最初是在第一作者的博士论文, 作为一个更大的工作机构的一部分神经变化 (Paniccia, 2018, [多伦多大学, 未发表的博士论文])。作者感谢多伦多大学康复科学研究所在整个博士课程中的支持。我们还要感谢卫生研究院 “NeuroCare” 小组成员和震荡中心 (Bloorview 研究所) 成员的努力, 特别是 “迪克” 和凯瑟琳·麻将。我们感谢青年和家庭参与这项研究。
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 |