تقييم موضوعي للارتجاج الرياضي باستخدام الإمكانات البصرية المستحثة
أبريل 27, 2021
تم تطوير نظام محمول قادر على قياس الإمكانات البصرية المستقرة وتجربته على 65 لاعبا من لاعبي الرجبي الهواة على مدار 18 أسبوعا للتحقيق في SSVEP كعلامة حيوية كهروفسيولوجية محتملة للارتجاج. تم قياس خطوط الأساس للاعبين قبل الموسم ، مع إعادة اختبار الموثوقية والارتجاج وتقييم التعافي خلال فترات زمنية خاضعة للرقابة ، على التوالي.
VEP هو نوع من إشارات تخطيط كهربية الدماغ الكمية التي توفر المعلومات المتعلقة بصحة الدماغ. يوفر هذا البروتوكول بيانات جدوى أولية لدعم سماعة رأس Nurochek كطريقة موضوعية ومحمولة ويمكن الوصول إليها لجمع البيانات من هذا النوع. يتيح هذا البروتوكول الحصول بسرعة وسهولة على VEPs في نقطة الرعاية ، مع التطبيقات المحتملة في مختلف المجالات ، دون الحاجة إلى إعداد اختبار فسيولوجي عصبي معقد أو مشغلي الأجهزة ذوي المهارات العالية.
على حد علمنا ، هذا هو أول جهاز مستهلك يسمح بذلك. إن القدرة على جمع VEPs باستخدام تقنية Nurochek ستسمح للأطباء بمقارنة النتائج السريرية الموضوعية في الوظيفة العصبية قبل وبعد الإصابة أو المرض ، أثناء الشفاء ، وطوليا على مدار الحياة. قد يكون النظام قابلا للتطبيق على أمراض وظروف أخرى ، وتعني تكلفته المتواضعة نسبيا أنه يمكن للباحثين استخدامه إما بمفردهم أو بطرائق أخرى للمشاركة في اكتشاف منخفض التكلفة.
نظام Nurochek مباشر وسهل الاستخدام. تقوم هذه التقنية بتوجيه المستخدم بشكل حدسي خلال الخطوات المختلفة لارتداء التكنولوجيا ، وإجراء فحوصات المستشعر اللازمة لدقة الإشارة ، وإكمال التقييم. ابدأ بتركيب هاتف ذكي LCD مشحون في إطار VR.
قم بإنشاء ملف فيديو mp4 يتكون من سلسلة من الشاشات بالأبيض والأسود بالتناوب بتردد 15 هرتز لمدة 30 ثانية. ضع رقما عشوائيا في وسط إطار الفيديو، مما يضمن تغيير الرقم على فترات زمنية مدتها خمس ثوان. قم بتثبيت المستشعرات المشبعة في الأذرع البلاستيكية السوداء لسماعة الرأس عن طريق تدوير كل مستشعر بلطف في اتجاه عقارب الساعة حتى يتم الشعور بنقرة واحدة ويشعر المستشعر بالأمان.
تشبع تماما أجهزة استشعار شعر الموردة بمحلول ملحي. اطلب من المشاركين الموافقين الجلوس على كرسي في بيئة مغلقة هادئة مع إضاءة محيطة طبيعية مثل غرفة المكتب. أثناء جلوس المشاركين ، قم بتركيب سماعة رأس EEG المكونة من 14 قناة على رؤوس المشاركين عن طريق تحريك عصابة الرأس لأسفل من أعلى رأسهم.
ترتيب الأقطاب الكهربائية وفقا للنظام الدولي 10-20. ضع المستشعرين الأماميين لسماعة الرأس بما يتماشى مع خط شعر المشارك أو ما يقرب من ثلاثة أصابع فوق حاجبي المشارك. اطلب من المشاركين حمل الهاتف الذكي للاختبار داخل إطار VR حتى العينين ، والتدفق على وجوههم وجسر الأنف ، مما يضمن تغطية كلتا العينين بالكامل ويؤكد أن الرقم البؤري مرئي في وسط الشاشة وأن الإطار يحجب الضوء البيئي.
إبلاغ المشاركين بأنهم سيركزون على الرقم البؤري ويظلون ثابتين وهادئين أثناء اختبار SSVEP. ابدأ فيديو التحفيز المرئي عن طريق الضغط على زر التشغيل على شاشة الهاتف الذكي. ثم اطلب من المشاركين وضع إطار VR على وجوههم في الموضع الصحيح.
ابدأ ساعة توقيت العد التنازلي لمدة 30 ثانية. ثم حدد زر بدء التسجيل على برنامج سماعة الرأس EEG المكون من 14 قناة لبدء التسجيل. تأكد من تسجيل أي تأثير على الملعب يشتبه في أنه ارتجاج في المخ والإبلاغ عنه مرة أخرى إلى محقق الدراسة من قبل طبيب الفريق أو اللاعب.
اطلب من طبيب الفريق إجراء فحص عصبي بالإضافة إلى استخدام عناصر SCAT لتحديد حالة وعي اللاعب أو وجود أي من العلامات والأعراض الشائعة المرتبطة بالارتجاج. قارن متوسط SNR بين جميع مجموعات التقييم الثلاث باستخدام اختبارات T المقترنة للاعبين الذين عانوا من جميع أنواع التقييمات الثلاثة ، مما يضمن تطبيق تصحيح مقارنة متعددة من خلال استخدام تصحيح Bonferroni. احصل على نظام SSVEP محمول يحتوي على حافز بصري وتكوين قطب كهربائي كما هو موضح في مخطوطة النص.
قم بإنشاء حسابات موضوع على تطبيق iOS باتباع IFU لنظام SSVEP المحمول. افتح التطبيق، وحدد علامة التبويب الموضوعات، ثم اضغط على زر إضافة موضوع جديد. قم بإعداد سماعة الرأس SSVEP وفقا ل IFU.
اشحن سماعة الرأس بالكامل ، ثم قم بإقرانها عبر Bluetooth بتطبيق SSVEP iOS. أدخل أسطوانات مستشعر البولي يوريثين المرفقة في قنوات القطب الكهربائي وقم بتشبعها باستخدام محلول ملحي عادي. ضع سماعة الرأس SSVEP على رأس المشارك مع وضع الجزء السفلي من الوحدة السكنية الخلفية مباشرة فوق الجزء الداخلي للمشارك ، ووضع غلاف القناع الأمامي بشكل آمن فوق عينيه وجسر الأنف ، وتم تشديد سماعة الرأس عبر أحزمة الضبط المرنة وأبازيم التثبيت.
تحقق من مؤشر المعاوقة الأخضر لتطبيق SSVEP iOS لضمان اتصال كاف بين سماعة الرأس ورأس المشارك قبل الاختبار. تأكد من أن المشارك مرتاح واطلب منه البقاء ساكنا وهادئا وهادئا أثناء الجلوس ، والتحديق إلى الأمام في الأضواء ، والوميض فقط عند الحاجة. ابدأ التحفيز البصري عن طريق الضغط على زر اختبار البدء على تطبيق iOS.
عند المطالبة، اضغط على زر المتابعة للانتقال إلى المرحلة التالية من الاختبار. بعد الانتهاء من تقييم SSVEP ، قم بإزالة سماعة رأس SSVEP من رؤوس المشارك. اسمح للأشخاص بالاسترخاء لمدة لا تقل عن 30 ثانية.
للحصول على قيمة موثوقية إعادة اختبار الاختبار، كرر بروتوكول تقييم SSVEP مع نظام SSVEP بعد فترة راحة. اسمح للمشاركين بالراحة لمدة خمس دقائق قبل المتابعة مع نظام EEG التالي. بمجرد اكتمال زوج تقييمات SSVEP بنجاح ، اطلب من المشارك إزالة القناع الأمامي من عينيه وفصل بقع القطب الكهربائي بعناية عن فروة رأسه.
اسأل المشارك عما إذا كان قد عانى من أي ردود فعل غير طبيعية على الحافز ، بما في ذلك وجود صداع أو دوخة. سجل ردودهم في سجل الدراسة قبل إبلاغهم بأنهم أكملوا مشاركتهم في الدراسة. قم بتنزيل قيم SSVEP الخام لكل من مجموعات اختبار SSVEP الأساسية من جهاز iOS باستخدام برنامج أداة مساعدة لإدارة الأجهزة المحمولة تم إخراجه كملفات قيمة مفصولة بفواصل.
احفظ الملفات باستخدام الاسم والتاريخ. استخدم SNR لكل قراءة SSVEP لمقارنة نتائج الاختبارات المختلفة ، وتقدير موثوقية إعادة اختبار الاختبار. حدد معايير تحديد ما إذا كان قد تم اكتشاف SSVEP بواسطة نظام EEG كما هو موضح في مخطوطة النص.
قم بإنشاء PSD لمتوسط نتائج SNR العادي لكل من النظامين بين صفر و 25 هرتز. من المحتمل أن يؤثر شعر المشارك أو جلده على قدرة نظام EEG على الحصول على SSVEP نظيف ، والذي تم تصحيحه باستخدام أقطاب كهربائية مشبعة ملحية. تم رسم متوسط قيم SSVEP لمجموعة تحكم منفصلة تم إنتاجها بواسطة نفس الحافز البصري ولكن تم تسجيلها باستخدام نظام EEG مختلف على أنها PSD ، مما سمح بتعيين تحكم واضح لاستجابة SSVEP للاعب غير مصاب بارتجاج لإعداد التحقيق.
تم استخدام نظام SSVEP المحمول الكل في واحد أيضا على مواضيع التحكم الصحية من عامة السكان ، غير المحددة لرياضة الرجبي مع نظام قطب كهربائي مختلف ومحفزات متنوعة قليلا من إعداد SSVEP الأولي. وبالتالي ، فإن قيم SNR المتوسطة والمتوسطة لم تكن صالحة للمقارنة. بالإضافة إلى ذلك ، تم التحقق من دقة تقنية EEG الخاصة بالنظام من خلال دراسة اتفاقية ضد نظام EEG التقليدي من الدرجة السريرية ، والذي أعاد قيمة ICC مماثلة قدرها 0.83.
تم قياس PSD لاستجابة SSVEP لأحد المشاركين في عنصر التحكم بواسطة نظام SSVEP ونظام EEG السريري. في التكرار الثاني ، فإن الدقة الإجمالية للنظامين لإنتاج SSVEP تصور أن كلا النظامين لهما SNR بارز فقط عند تردد 15 هرتز. يعد تحديد الموقع الصحيح لسماعة رأس Nurochek حول هذا الموضوع أمرا بالغ الأهمية للحصول على قراءة نظيفة.
وإذا كان لديك أي مشاكل ، فإن النظام بسيط للغاية لدرجة أن تكرار القراءة نادرا ما يمثل مشكلة. بعد تطور Nurochek مع قدرته على تسجيل الإمكانات البصرية المستحثة من العوالم البعيدة لمستشفى كبير ، يمكن تتبع العديد من الحالات العصبية للمرضى قبل وبعد الإصابات ، ويمكن متابعة تقدمهم لسنوات.
نظرة عامة
تقدم هذه الدراسة نظامًا محمولًا لقياس إمكانات الاستجابة البصرية المستقرة (SSVEP) لاستكشاف إمكاناتها كمؤشر حيوي كهربائي للتقييم من الإصابات الدماغية في لاعبي الرجبي. تم تقييم سماعة رأس Nurochek على مدار 18 أسبوعًا مع إجراء قياسات خط الأساس قبل الموسم والاختبارات اللاحقة لتقييم الموثوقية والتعافي.
مكونات الدراسة الرئيسية
مجال العلوم
- الفيزيولوجيا العصبية
- طب الرياضة
- الفيزيولوجيا الكهربائية
الخلفية
- إمكانات الاستجابة البصرية (VEPs) هي إشارات مفيدة تتعلق بصحة الدماغ.
- هناك حاجة لطرق متاحة وموضوعية لتقييم الإصابات الدماغية.
- يهدف نظام Nurochek إلى تلبية هذا المتطلبات بحل محمول.
- تشير بيانات الجدوى الأولية إلى تطبيقات سريرية محتملة عبر العديد من الحالات العصبية.
هدف الدراسة
- تطوير وتجربة نظام محمول لقياس SSVEPs.
- تقييم موثوقية وفعالية SSVEP كمؤشر حيوي للإصابات الدماغية.
- تقييم فائدة النظام مقارنة بالطرق الفسيولوجية العصبية التقليدية.
الطرق المستخدمة
- المنصة الرئيسية هي سماعة رأس EEG محمولة مصممة لقياس SSVEP.
- يشتمل النموذج البيولوجي على لاعبي الرجبي الهواة الذين يخضعون لتقييمات الإصابات الدماغية.
- يتضمن جدول الدراسة تقييمات خط الأساس قبل الموسم، تليها تقييمات الإصابات الدماغية والتعافي على فترات زمنية محددة.
- شمل التقييم تسجيل بيانات VEP أثناء عرض المحفزات البصرية.
- تم إجراء تقييمات متعددة لضمان دقة الموثوقية لقياسات.
النتائج الرئيسية
- وفرت سماعة رأس Nurochek بيانات موثوقة لتقييم SSVEPs، مما أدى إلى رؤى حول التعافي من الإصابات الدماغية.
- أظهرت التحليلات المقارنة اختلافات كبيرة في نتائج SSVEP قبل وبعد الإصابات الدماغية.
- أظهر المشاركون تغيرات قابلة للتمييز في الاستجابات الفسيولوجية العصبية للمحفزات البصرية المتعلقة بحالة إصاباتهم الدماغية.
- دعمت النتائج استخدام نظام Nurochek كبديل قابل للتطبيق لطرق الاختبار التقليدية.
الاستنتاجات
- توضح هذه الدراسة جدوى سماعة رأس Nurochek لتقييم الإصابات الدماغية في بيئات رياضية.
- تدعم النتائج استخدام SSVEPs لمراقبة الوظيفة العصبية في اللاعبين.
- تشمل الدلالات تحسين استراتيجيات إدارة الإصابات الدماغية وتعزيز توفر التقييمات الفسيولوجية العصبية في بيئات مختلفة.
الأسئلة المتداولة
Executive Industry Relevance
Objective neurophysiological biomarkers are critical for de-risking target validation in CNS drug development, particularly for traumatic brain injury indications. The portable SSVEP system enables quantitative, repeatable assessment of visual pathway integrity, supporting mechanistic understanding of concussion pathophysiology. This approach enhances predictive confidence in early discovery by providing translatable electrophysiological readouts that align with clinical recovery milestones.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of visual cortex function as a proxy for global brain health following neurological insult.
- Operational Value: Provides a portable, standardized method for longitudinal tracking of neurophysiological responses in disease models.
- Predictive Value: Supports target hypothesis testing by correlating SSVEP amplitude changes with injury and recovery states.
Screening & Assay Development
- Assay Readiness: Delivers quantifiable SNR outputs at 15 Hz frequency, enabling dose-response and time-course analyses.
- Reproducibility: Demonstrates high test-retest reliability, supporting assay standardization across sites and operators.
- Scalability: Uses consumer-grade hardware (smartphone, VR frame) to reduce cost and increase accessibility for large-scale screening.
Translational & Preclinical Research
- Translational Continuity: Mirrors clinical concussion assessment protocols, facilitating cross-species validation of biomarkers.
- Mechanistic De-risking: Identifies electrophysiological dysfunction linked to mTBI, informing target engagement and pathway modulation studies.
- Risk-Adjusted Advancement: Enables objective stratification of models based on neurophysiological recovery, improving go/no-go decisions.
Pipeline & Workflow Integration
The SSVEP assay fits within the discovery continuum from target validation through preclinical efficacy, offering a non-invasive readout of neural circuit function relevant to CNS therapeutics.
- Discovery Biology: Supports pathway clarification by probing sensory processing networks affected in traumatic brain injury models.
- Screening: Enables compound evaluation through repeated, quantitative SNR measurements pre- and post-intervention.
- Analytics: Generates frequency-specific power spectra and normalized SNR values for statistical comparison across experimental groups.
- Translational Research: Aligns with clinical recovery timelines, supporting biomarker qualification efforts in mTBI models.
- Enterprise Reuse: Represents a reusable neurophysiological platform applicable across multiple indication areas requiring objective brain function assessment.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Reduces mechanistic ambiguity in CNS target validation through objective, quantifiable neurophysiological data.
- Operational Value: Ensures standardization and reproducibility via automated stimulus delivery and standardized electrode placement.
- Strategic Value: Improves capital efficiency by enabling early detection of target-related neurophysiological effects, reducing late-stage failure risk.
- Portfolio Impact: Informs risk-adjusted prioritization of CNS candidates by providing translatable biomarkers of target engagement and functional recovery.
Implementation Considerations
- Requires expertise in electrophysiology and neuroscience for proper study design and data interpretation.
- Dependent on EEG acquisition hardware and stimulus delivery systems (smartphone, VR frame, Bluetooth-enabled headset).
- Necessitates cross-team standardization of protocols for electrode placement, stimulus parameters, and SNR analysis.
- Must account for individual variability in skull thickness, hair density, and ocular fixation when adapting across model systems.
- Limited by signal quality in populations with high movement artifact or visual impairment, necessitating controlled testing environments.
Biopharma FAQs
Chapters in this video
0:04
Introduction
1:55
Investigative SSVEP Equipment Setup
2:47
Participant Baseline Assessment
4:29
Post-Injury Assessment, Clinical Concussion Evaluations, Statistical Analysis
5:23
Improved Portable SSVEP System Setup
5:56
EEG Validation of an Improved Portable SSVEP System
8:35
Test-Retest Reliability Calculation of the Portable SSVEP System and Agreement Calculation of the Portable SSVEP and Clinical EEG Systems
9:32
Results: Analysis of the Contact Quality, SSVEP Response, Electrode Overview, PSD Measured by Two EEG Systems
11:22
Conclusion
