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.
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.
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.
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.
The authors have nothing to disclose.
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.
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 |