一种多模态方法评估青少年运动员脑震荡后的恢复情况

摘要

本文概述了一种多模式方法，用于评估青少年运动员脑震荡后的恢复情况。所述方案通过在多种不同领域进行脑震荡前后的表现评估，可为针对青少年体育群体的脑震荡康复方案的改进提供依据。

摘要

脑震荡是参与体育活动的儿童和青少年中最常报告的损伤之一。发生脑震荡后，青少年可能出现多种短期和长期的神经行为症状（躯体性、认知性以及情绪/行为性），这些症状可能对其日常活动参与及个人兴趣的追求产生显著影响。例如， 学校、体育运动、工作、家庭/社交生活 等等。尽管如此，针对青少年运动员群体中脑震荡问题、以临床为导向的研究仍然匮乏，尤其是关于测量恢复情况的多模态方法。本文概述了一种新颖且多模态的方法，用于评估青少年运动员脑震荡后的恢复情况。该方法结合伤前/基线测试与伤后/随访测试，全面评估多个领域的表现（脑震荡后症状、认知功能、平衡能力、肌力、灵敏性/运动技能以及静息态心率变异性）。本研究旨在更客观、准确地理解10至18岁青少年运动员脑震荡后的恢复过程。研究结果有助于推动并指导针对青少年运动群体的脑震荡管理和康复策略的改进与应用。

引言

脑震荡可被定义为"由创伤性生物力学力引起的、影响大脑的复杂病理生理过程"¹，可能导致短期和长期的躯体、认知和/或情绪/行为症状²。从功能上看，脑震荡及相关症状可能对个体参与日常活动和各项事务产生显著影响³。据估计，在美国，每年因参与体育运动导致的脑震荡病例在160万至380万之间⁴。对于参与体育活动的儿童和青少年而言，脑震荡是最常报告的损伤之一^5-7。尽管脑震荡对日常活动具有显著影响，且在儿童和青少年中发病率较高，但目前仍缺乏科学数据来描述青少年大脑在多种功能领域中对脑震荡的反应情况。

基线测试，即使用损伤前的测试成绩作为基准，与损伤后的测试成绩进行比较以评估恢复情况，这一做法在青少年体育界日益普及，并已获得国际范围内的推荐。⁸ 是 "有助于添加有用信息" （第3页）在脑震荡管理过程中，为了充分反映脑震荡后症状（躯体性、认知性及情绪/行为性）的多样性，对脑震荡后恢复情况的评估应包含多种结局测量指标。此外，目前的脑震荡管理在很大程度上依赖于患者对脑震荡后症状的主观报告。这种主观报告的有效性可能受到多种因素的影响⁹ 并可能导致症状报告不足^10,11 且准确性与可靠性较低，无法充分反映恢复情况。因此，迫切需要探索一种能够跨多种功能表现领域客观且敏感地评估脑震荡后恢复的方法。

已有研究表明，青少年在发生脑震荡和脑损伤后，其认知功能、平衡能力、力量和敏捷性可能会受到损害^12-17。本测试方案中所包含的评估指标旨在深入了解脑震荡后这些功能领域的恢复情况，并整合了在脑震荡管理相关的临床环境中普遍使用的、经过验证的临床评估工具。此外，从更具探索性的角度来看，静息状态下的心率变异性（HRV）可作为交感-迷走神经平衡的准确指标^18,19。在健康人群中，交感-迷走平衡表现为静息状态下以副交感神经系统占主导地位，而交感神经系统处于紧张性抑制控制之下。据推测，在脑震荡后，由于生理应激的存在，这两个系统之间将出现失衡，静息状态可能转变为交感神经系统亢进和副交感神经系统活动减弱²⁰。

本研究方案的目标是对青少年运动员（年龄10-18岁）在脑震荡前后的表现进行多模态评估，以更全面、客观和准确地了解脑震荡后的恢复情况。本研究旨在为针对儿童和青少年的脑震荡管理和康复方案的制定与实施提供科学依据。

方案

本方案包括伤前/基线测试及伤后随访评估，共通过三个测试站点完成。每个站点可单独进行测试，也可每次同时对四名受试者进行分组测试。受试者需按以下所列顺序依次完成各站点的测试。表1展示了本方案的测试实施时间安排。本研究已获得霍兰德布鲁尔维尤儿童康复医院伦理审查委员会（Holland Bloorview Research Ethics Board）的伦理批准。所有受试者及其法定监护人均在完成本方案及相关数据收集前签署知情同意书。

伤前/基线测试

1. 站点1：获取伤前人口统计学信息、脑震荡后症状报告及静息状态心率变异性（HRV）数据

1. 在受试者到达测试前，确保所有设备正常运行并已准备好进行测试，且评估房间内无不必要的干扰因素。
2. 在审查家长及受试者知情同意书后，测量并记录受试者的身高和体重。为每位受试者正确佩戴心率监测带和手表。
3. 在每位受试者静坐5分钟期间，发放人口学信息问卷，并使用脑震荡后症状量表儿童版（Post-Concussion Symptom Inventory, PCSI-C）收集脑震荡后症状报告。
4. 让每位受试者仰卧于清洁消毒过的垫子上。开启心率监测设备以记录静息状态下的心率变异性（HRV）数据（R-R间期功能设置为[开启]）。在记录心率期间，要求受试者安静仰卧，保持不说话，持续10分钟。
5. 10分钟后，按下手表上的分段按钮，表示仰卧位静息状态HRV数据采集结束。请受试者恢复坐姿，再次按下手表上的分段按钮，以标记坐位静息状态HRV数据采集的开始。
6. 让每位受试者保持坐姿5分钟，期间不说话。5分钟后，停止手表的记录功能，结束本次测试及静息状态HRV数据采集。请受试者取下心率监测带和手表。

2. 站点 2：获取认知表现数据

1. 让每位受试者坐在独立的隔间内，使用配备鼠标的个人笔记本电脑。确保测试环境无干扰。
2. 实施脑震荡后即刻评估与认知测试（ImPACT），这是一种快速、计算机化的神经心理学评估工具（完成时间约25分钟）。

3. 站点3：获取静态平衡、握力及敏捷性/运动技能数据

1. 使用便携式平衡系统，采用改良版感觉整合平衡临床测试（m-CTSIB）进行静态平衡评估。受试者站立于平衡系统的测力台上，依次完成以下四种条件，每种持续20秒：睁眼站立；闭眼站立；在标准泡沫垫上睁眼站立；在标准泡沫垫上闭眼站立。
2. 使用握力计测量并记录左右手的握力（单位：kg）。记录每位受试者的优势手，并对每只手连续进行3次测试，起始手为优势手。从3次测试中记录每只手的最大握力值。每次测试时，受试者需保持中立的上肢姿势（直立站立，手臂伸直紧贴身体两侧，手掌朝向身体，腕关节保持中立位），并尽可能用力握紧握力计持续3秒。
3. 在至少2.5米宽、15米长的走廊或体育馆内，使用ABI-Challenge评估（ABI-CA）—脑震荡模块进行敏捷性/运动技能评估。在地面上用胶带标记一条直线，每隔1米标记一个点。按以下顺序进行以下6项测试，并遵循脑震荡模块中提供的指导原则和评分标准：
   1. 开合跳（计时）：
      1. 双手置于体侧站立，跳跃至“X”形姿势（双臂与双腿同时张开），然后立即跳回起始姿势。记录15秒内完成的次数。
   2. 绕杆/锥桶障碍跑（计时）：
      1. 尽可能快速但以自感安全的速度绕过标志杆跑至10米终点后返回。不得触碰标志杆，并需直线冲过终点线。（标志杆位置分别为3米、5米、7米和10米处）
   3. 倒走直线步态（计时）：
      1. 在标线跑道上，以足跟紧贴对侧足尖的方式倒退走完5米距离，每一步均需实现足跟与对侧足尖相接。
   4. 改良折返跑（计时）：
      1. 沿10米跑道跑至终点，拾起一个沙包后跑回起点，将沙包放入起点处的篮子中。每次返回起点时，必须用脚触碰起始线。重复此过程三次，直至所有沙包均被放入起点处的篮子中。
   5. 进出步测试（计时）：
      1. 双脚并拢站立于两条相距40厘米的平行线之间（路径内）。将一只脚移出对应线外，随后另一只脚也移出另一侧线外；然后先将第一只脚移回线内，再将第二只脚移回。动作循环必须连续进行，节奏均匀（每步间隔时间相等），共重复10次，过程中不得前后移动。
   6. 立定跳远：双脚站立向前尽可能远跳，并在落地后保持姿势3秒。测量并记录从最靠后的脚前端到起跳线之间的距离。共进行三次尝试，取最远一次的距离作为结果。

4. 伤后/随访测试

1. 在受试者出现脑震荡后症状期间获取脑震荡后数据
   1. 在受试者受伤的当天，通过电话或电子邮件联系研究人员。研究人员记录与该次损伤相关的临床和功能细节。
   2. 脑震荡发生后立即（受伤后24-48小时）采集：静息态心率变异性（HRV）数据（重复步骤1.3、1.5-1.10）；脑震荡后症状数据（重复步骤1.4）；以及平衡功能数据（重复步骤3.1）。若测试过程中症状加重，应立即停止数据采集，并让受试者休息。
   3. 持续每周采集静息态心率变异性（HRV）数据（重复步骤1.3、1.5-1.10）、脑震荡后症状数据（重复步骤1.4）和平衡功能数据（重复步骤3.1），直至脑震荡后症状完全消失。若测试过程中症状加重，应立即停止数据采集，并让受试者休息。
   4. 研究人员每周通过电话随访受试者，以确定脑震荡后症状的消退时间（使用PCSI-C量表）。

5. 在受试者不再出现脑震荡后症状时获取脑震荡后数据

1. 在脑震荡后症状缓解后1周，采集以下数据：静息状态心率变异性数据（重复步骤1.3、1.5–1.10）；脑震荡后症状数据（重复步骤1.4）；认知表现数据（重复步骤2.1–2.2）；平衡数据（重复步骤3.1）；握力数据（重复步骤3.2）；以及敏捷性/运动技能数据（重复步骤3.3）。若测试过程中症状加重，应立即停止数据采集，让受试者休息。
2. 在脑震荡后症状缓解后1个月，重复步骤5.1；在症状缓解后3个月，重复步骤5.1；在症状缓解后6个月，重复步骤5.1。

结果

本方案是一项正在进行的研究。表1展示了该方案的测试管理时间安排。文中提供了代表性结果，以证明在青少年脑震荡后受影响的多种表现领域中，采集基线/损伤前及脑震荡后数据的可行性。通过一名已完成方案所有阶段的脑震荡青少年个案，展示了所选结局指标的恢复轨迹。图1提供了从基线/损伤前到脑震荡后认知功能、平衡能力及脑震荡症状的代表性数据。此外，图2、图3和图4展示了静息态心率变异性（HRV）数据以及初步研究结果，为将静息态HRV作为脑震荡后恢复的指标提供了初步支持。

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讨论

本方案介绍了一种多模态方法，用于评估青少年运动员脑震荡后的恢复情况。该方案的一个关键特征是，在广泛的机能领域（认知、平衡、力量、敏捷性、静息状态心率变异性）对脑震荡后的数据进行比较分析。 等等。与损伤前/基线水平相比。这些数据可用于评估青少年运动员在脑震荡后的个体恢复情况。通过采用常见的、易于获取的临床认知、平衡、力量和敏捷性表现测量指标，并结合静息状态心率变异性（HRV）的实验性应用，本方案旨在深入揭示哪些客观指标最适合有效管理儿童和青少年的脑震荡。由于脑震荡后个体间的症状表现具有高度异质性，所收集的整体性表现数据对于准确评估儿童和青少年脑震荡后的恢复状况具有重要意义。此外，本测试方案可针对单个受试者实施，也可采用分站式设计对每组连续的四名受试者进行测试，从而提升了该方案在目标人群——青少年体育群体中的可行性。

在进行伤前/基线及伤后/随访测试时，必须遵循所述的测试顺序。人口统计学信息、脑震荡后症状报告以及静息状态心率变异性（HRV）数据即， 1号站点的数据在2号和3号站点数据采集之前完成，以确保结果反映的是静息状态，且不受认知和/或体力活动的...

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
量表	体重观察者：康耐尔	WW30WB
卷尺	Hi-Viz Lufkin	HVC716CME
心率监测仪（胸带和手表）	宝丽	RS800CX GPS
运动/瑜伽垫	Pur Athletics	WTE10126
斯波特莱恩秒表（型号 228）	EB Sport Group	#2787
笔记本电脑 - MacBook Pro	苹果	A1278
计算机化认知评估—脑震荡后即时评估与认知任务	ImPACT Application's Inc.
手握式测力计	萨蒙斯普雷斯顿 - 斯梅德利型	5032P
BioSway	Biodex Medical Supplies Inc.	950-510
绿色美纹纸胶带（油漆工专用）	ShurTech Brands LLC	#49462
标志杆/锥形桶（12"）	加拿大轮胎公司	84-295-4
篮子	加拿大轮胎公司	42-9919-2
沙包	Eastpoint/Go Gater	1-1-16392