方法文章

利用视觉诱发电位客观评估运动性脑震荡

3.8K 次观看

⸱

DOI：

10.3791/62082

⸱

2021年4月27日

 ,  ,  ,  ,  ,  , 
1School of Aerospace, Mechanical and Mechatronic Engineering, Faculty of Engineering and Information Technologies, University of Sydney, 2HeadsafeIP, 3Department of Rehabilitation Medicine, Icahn School of Medicine at Mount Sinai, 4St Vincent's Clinical School, Faculty of Medicine, University of New South Wales

本文内容

摘要

开发了一种可测量稳态视觉诱发电位的便携式系统，并在65名业余橄榄球运动员中进行了为期18周的试验，以研究稳态视觉诱发电位（SSVEP）作为脑震荡潜在电生理生物标志物的可能性。在赛季前测量了运动员的基线水平，并分别在受控的时间段内进行重测，以评估其可靠性、脑震荡情况及恢复状况。

摘要

开发了一种可测量稳态视觉诱发电位（SSVEP）的便携式系统，旨在为创伤事件后提供一种客观且可量化的脑电图（EEG）检测方法。本研究在赛季期间对65名健康的橄榄球运动员使用该便携式系统，以确定SSVEP是否可作为脑震荡的可靠电生理生物标志物。在比赛赛季开始前，所有运动员均接受了基线SSVEP评估。在赛季期间，运动员在比赛后72小时内重新接受测试，用于评估测试-重测可靠性或伤后状态。若运动员被医学诊断为脑震荡，则在其经医生判定康复后再次进行评估。该SSVEP系统由置于VR框架内的智能手机组成，用于提供15 Hz的闪烁刺激，同时通过无线EEG头戴设备记录枕区脑电活动。要求运动员在静坐安静状态下注视屏幕上的注视点。电极按照10-20 EEG定位命名法布置，其中O1-O2为记录通道，P1-P2分别为参考电极和偏置电极。所有EEG数据均经过巴特沃斯带通滤波、傅里叶变换及归一化处理，以转换为可用于频域分析的数据。运动员的SSVEP反应被量化为信噪比（SNR），其中15 Hz为期望信号，并将结果汇总至相应研究组进行比较。脑震荡运动员的SNR显著低于其基线水平；但在康复后，其SNR与基线相比无显著差异。测试-重测结果表明该便携式系统具有较高的设备可靠性。此外，还验证了一种改进的便携式SSVEP系统与现有EEG放大器的一致性，以确保研究设计能够获取达到科研质量的EEG测量数据。这是首次发现业余运动员在脑震荡后SSVEP反应存在差异的研究，提示SSVEP在脑震荡评估与管理中具有潜在应用价值。

引言

如今，人们对运动导致的脑损伤所引发的发病率已高度关注1。运动相关性脑震荡（SRC）是一种轻度创伤性脑损伤（mTBI），在足球、橄榄球和拳击等身体对抗性运动中经常被报道2,3,4。当运动员在赛场上受到冲击时，冲击力通过生物力学机制传递至大脑，导致神经元功能紊乱，进而引发一系列即时且短暂的症状，影响运动员的身体、认知及情绪状态1,5。在大多数情况下，只要运动员得到适当治疗且未再遭受额外冲击，这些症状会在短时间内缓解6。

由于运动相关性脑震荡（SRC）会对运动员的神经健康造成损害，各体育管理机构面临着采用准确且及时的脑震荡诊断方法的挑战，以确保安全地实施重返赛场的方案5,7,8,9。然而，一些运动员可能会淡化或否认自身症状，以避免被诊断为脑震荡，从而加快重返赛场的进程，这可能导致脑震荡难以被及时发现。此类行为可能增加其发生二次冲击综合征的风险，即在脑震荡恢复期间再次遭受头部损伤后迅速出现脑水肿的病症10。此外，由于公众对脑震荡诊断的认知不足，且其生理学定义本身具有变异性，SRC 未被报告或误诊的情况并不少见11。不幸的是，反复发生且未得到适当管理的脑震荡若持续较长时间，可能导致一系列慢性神经功能障碍，例如与 SRC 密切相关的慢性创伤性脑病（CTE）12,13,14。

为了应对与运动相关性脑震荡（SRC）相关的挑战，体育组织采用多种脑震荡评估工具。其中最常用且易于获取的工具是运动相关性脑震荡评估工具（sports concussion assessment tool, SCAT），这是一种标准化的纸质测试，结合了身体和认知评估，并辅以分级症状报告15,16。然而，先前的研究表明，症状报告具有主观性和不可靠性，因为在轻度创伤性脑损伤（mTBI）群体中观察到性别差异，且对照组中存在异常值17,18。在职业层面使用的更高级工具，例如即时脑震荡评估工具（Immediate Post-Concussion Assessment Tool, ImPACT），作为一种计算机化神经认知测试（CNT），也容易受到操控，因其需要运动员主动参与并付出努力。尽管CNT内置了防操控检测机制，但研究表明其易受天花板效应影响，且可靠性较差19,20。这些现有评估工具的局限性，加上公众对SRC重大健康影响的认识日益提高，使得迫切需要一种能够准确且及时诊断脑震荡的客观生物标志物。

在识别脑震荡客观生物标志物方面，电生理学是一个颇具前景的研究领域。越来越多的证据表明，事件相关电位，尤其是视觉诱发电位（VEP），在脑震荡后会出现损伤21,22。其中一种VEP亚型——稳态视觉诱发电位（SSVEP），是通过脑电图（EEG）技术测量得到的、大脑对特定视觉刺激产生反应时出现的一种客观且可量化的电活动波动23,24。与传统的VEP测量相比，SSVEP对噪声伪迹和接触阻抗变化具有更强的抗干扰能力。此外，由于视觉刺激的频率可控，脑电记录与刺激之间的同步性要求降低，从而形成更为简化的电学模型25,26。该方法已在12–15 Hz频率范围内得到验证，此频段可为闪烁类刺激提供最佳显著性响应27。总体而言，这些优势使得SSVEP成为一种更为稳健的电生理测量手段，可用于非临床环境，如运动场地和医生诊所。这种潜在的场边应用价值，结合该技术在既往文献中表现出的良好结果，使其成为识别脑震荡客观生物标志物的有力候选方案。

本研究旨在探讨由经验丰富的运动医学医生评估为健康、脑震荡或近期脑震荡后恢复的运动员之间，其记录的稳态视觉诱发电位（SSVEP）是否存在潜在差异。研究方法包括在为期18周的比赛赛季中，使用便携式SSVEP系统对65名男性业余英式橄榄球运动员进行常规评估。运动员需在开始全接触训练前接受基线评估，并在比赛后72小时内重新评估。赛季中受伤的运动员由队医进行脑震荡评估，并使用SSVEP系统获取伤后及恢复期的读数。此外，本研究还扩展了实验方案，以验证便携式SSVEP系统获取研究级脑电图（EEG）数据的能力，从而有望辅助脑震荡的场边评估。

方案

本方案第一部分的批准由南悉尼地方卫生区（ESLHD）人类研究伦理委员会（HREC）获得。所有参与者均收到详细的参与者信息表，并在参与前签署知情同意书（SESLHD-HREC 参考编号：17/039 HREC/17/POWH/91）。

改进型便携式系统研究的使用已获得 Bellberry 人类研究伦理委员会（HREC）的批准。所有对照受试者均收到详细的参与者信息表，并在参与研究前获得其知情同意（HREC 参考编号：1802VEPEEG-CER）。

1. 受试者筛选与知情同意

  1. 在竞技赛季开始之前，从一个英式橄榄球俱乐部招募参与者。参与者必须是健康的、以英语为母语的成年男性（年龄超过18岁），且为业余英式橄榄球联盟球队的成员（图1）。
    1. 由于视觉刺激具有闪烁特性，需确保参与者不符合以下任何严格的排除标准：患有癫痫或有癫痫症状、存在现有和/或既往脑损伤、或法定盲。
    2. 告知参与者，若在运动场上受伤后出现任何症状，必须如实向医务人员报告，由医务人员将信息转交相关研究负责人。参与者必须明确，参与本研究需在赛季期间完成至少两次稳态视觉诱发电位（SSVEP）测试，若发生脑震荡损伤，可能需要进行额外的测试。

2. 侵入式稳态视觉诱发电位设备设置

  1. 将一部已充电的液晶显示屏（LCD）智能手机安装到虚拟现实（VR）框架中（图2A；参见材料表）。
    1. 生成一个时长为30秒的.mp4视频文件，其中包含以15 Hz频率交替出现的黑白画面序列。在视频帧中央显示一个随机数字（占据屏幕面积小于2%，视场角为1.5°），供受试者在刺激过程中集中注视。确保该数字每5秒更换一次，以促进注意力持续集中（图2B）。
    2. 将制作好的视频文件上传至智能手机，并以最大亮度（最低约490尼特）播放，作为稳态视觉诱发电位（SSVEP）系统的视觉刺激源。
  2. 为无线14通道脑电图（EEG）头戴设备充电，该设备将用作主要的脑电记录装置（图3A）。
    1. 通过配套的通用USB接收器（加密狗）将头戴设备与附近计算机配对。将加密狗插入计算机的USB端口，按下电源按钮开启头戴设备，在计算机上打开14通道EEG头戴设备软件，并在应用程序中点击显示的设备ID旁的连接按钮（参见材料表）。
  3. 用生理盐水溶液彻底浸湿配套的毛毡传感器。
    1. 将浸湿的传感器安装至头戴设备的黑色塑料臂上，轻轻顺时针旋转每个传感器，直至听到“咔哒”声且感觉固定牢固为止。

3. 受试者基线评估

  1. 在橄榄球赛季开始前，获取所有通过筛选问题的参与者同意，以参与本研究。
  2. 请已签署知情同意书的参与者在安静封闭、具有自然环境光的环境中（如办公室）就座。在参与者就座期间，将14通道脑电图（EEG）头戴设备的头带从其头顶向下滑动佩戴至头部。按照国际10-20系统排列电极（图3B）28,29。将头戴设备的两个前部传感器对齐参与者的发际线，或大致位于眉毛上方三个手指宽度的位置。
    注意：如果参与者头发较厚，需将传感器置于头发下方，并额外添加生理盐水。若参与者在测试过程中离开静坐位置，或环境条件发生变化，则可能产生伪迹（图4），此时不应将稳态视觉诱发电位（SSVEP）数据纳入分析（应予以剔除）。
    1. 使用枕区电极（O1 和 O2）作为主要记录电极，顶区电极（P3 和 P4）作为接地和共模（参考）电极（图3B）。
  3. 在开始测试前，使用接触质量检测软件确认头戴设备与参与者头部之间连接良好。根据制造商标准，绿色电极表示接触质量良好（<20 kOhms）。
    1. 若关键电极通道（O1、O2）未达到良好接触质量，需重新用生理盐水饱和传感器，并重新检查位置，确保传感器尽可能紧贴头皮。
      注意：必须确保良好的接触质量，以保障头皮与电极之间的电导连接，最大限度减少潜在伪迹（图4）。
  4. 请参与者将测试用智能手机放入虚拟现实（VR）框架中，并贴近眼睛，紧贴面部及鼻梁，确保双眼完全被覆盖。
    1. 请参与者确认屏幕中央可见焦点数字，且框架已遮挡外界环境光线。
  5. 将VR框架从参与者面部取下，并告知其视觉刺激视频即将启动。随后将VR框架交还参与者，要求其按步骤3.4.1所述方式重新佩戴至相同位置。
    1. 提醒参与者在SSVEP测试期间需持续注视焦点数字，并保持静止与安静。
  6. 通过点击智能手机屏幕上的播放按钮启动视觉刺激视频，然后请参与者将VR框架佩戴至面部（同步骤3.4）。
  7. 请参与者确认VR框架已正确佩戴（同步骤3.4）。在参与者确认后，立即启动30秒倒计时秒表，并同时在14通道EEG头戴设备软件中点击开始记录按钮，以启动脑电图记录。
  8. 30秒记录期结束后，通过点击14通道EEG头戴设备软件中的停止按钮结束EEG记录。
    1. 将VR框架从参与者眼部取下，并告知其第一次SSVEP评估已完成。
  9. 通过点击14通道EEG头戴设备软件中的已保存会话按钮，将记录的SSVEP反应保存至本地账户。将保存的文件导出为欧洲数据格式（EDF）文件，并存储至指定的存储设备。
    注意：EDF文件应标注参与者的姓名首字母、日期、时间以及测试类型（基线、伤后或恢复期），以便识别与归档。
  10. 在完成步骤3.9后，立即重复SSVEP评估流程（步骤3.2至3.9）。
    ​注意：此为两次评估中的第二次读数，通常可获得更清晰稳定的脑电图信号。
  11. 完成一对SSVEP评估后，请参与者取下眼部的VR框架，并小心将其从头部移除。
    1. 将电极传感器从头戴设备上取下，并存放于适当的保护盒中，直至下次使用，以防止生理盐水腐蚀头戴设备的电极。
    2. 使用70%异丙醇擦拭布清洁头戴设备及智能手机+框架，在下次使用前将其分别存放于各自的收纳盒中。
  12. 询问参与者是否对刺激产生任何异常反应，包括头痛或头晕等症状。将回答记录于研究日志中。
  13. 告知参与者其基线测试已完成，并将在本赛季下一场正式比赛后72小时内再次接受评估。

4. 损伤后评估

  1. 确保由队医或运动员本人记录并报告任何疑似脑震荡的撞击事件给研究负责人。
  2. 在事件发生后72小时内，对第4.1步中报告的任何运动员进行伤后评估，采用第3节所述的SSVEP方案。
  3. 确保所有运动员均接受伤后SSVEP评估，并由队医（见第5节）进行评估，以确定运动员伤情恢复情况，并判断其是否可恢复完全身体接触性训练和比赛。确保记录队医的诊断结果，以供研究使用。
    1. 告知运动员，一旦队医认定其已恢复，将使用SSVEP系统对其进行再次评估。

5. 临床脑震荡评估

  1. 确保所有运动员在可能发生脑震荡的撞击后72小时内接受队医评估。
    注意：队医必须是持有执照、具备评估运动相关损伤临床经验，并经相关体育管理机构批准的执业医师。
    1. 由队医进行神经系统检查，并结合运动脑震荡评估工具（SCAT）的部分内容，以评估运动员的意识状态以及是否存在脑震荡相关的常见体征和症状15.
      注意：评估时以受试者平时的举止和行为作为参照。
  2. 根据澳大利亚橄榄球协会的逐步恢复比赛（GRTP）指南30确保球员在确诊脑震荡后48小时内由同一队医重新评估，并在每次训练期间再次评估，直至获准恢复运动30.
  3. 确保运动员在恢复完全对抗性训练或比赛前，接受球队医生的最终评估，以确定其是否已临床康复。医生应根据SCAT测试的改善情况、相关症状的减轻以及此前记录的任何异常行为，来判断运动员的伤情状态。
    注意：根据GRTP要求，最终评估应在损伤后至少12天进行。
    1. 记录临床医生对运动员损伤状态（脑震荡或已恢复）的判定，以供研究使用。

6. 恢复评估

  1. 使用第3节中详述的SSVEP方案，对在步骤5.3中被判定为已恢复的受试者进行评估，以获得恢复期的SSVEP反应。

7. 重测信度评估

  1. 确保所有未受伤的参与者在赛季每场竞技比赛后72小时内，在与第3节所述相同条件下，使用便携式SSVEP系统进行重新测试，以获取该系统测试-重测信度的数据。

8. SSVEP 数据处理

  1. 编写一个数值计算脚本，用于导入并处理第3-7节中的所有记录EDF数据文件（参见材料表）。
    1. 对使用14通道脑电图头戴设备获得的原始稳态视觉诱发电位（SSVEP）电压信号应用巴特沃斯带通滤波器，截止频率设置为5 Hz和40 Hz，以减少低频噪声、直流电压偏移以及市电干扰的影响31。
    2. 对滤波后的SSVEP数值应用快速傅里叶变换（FFT），以在频域中分析数据32。
    3. 对电极通道O1和O2的FFT值进行归一化处理，生成单一数值数组，用于绘制功率谱密度图（图5）。
  2. 脑电数据处理完成后，通过将15 Hz处的幅值除以5–40 Hz范围内的平均幅值得到每个数据文件的信噪比（SNR）。SNR计算公式为：
    信噪比公式，SNR=Amplitude15Hz/AmplitudeAverage，数学表达式。
    其中：
    Amplitude15Hz = 15 Hz频率带的电压值（µV）
    AmplitudeAverage = 5–40 Hz范围内所有频率带的平均电压值（µV）
  3. 确保所有数据（原始EDF文件、处理后的EDF文件、SNR值、备注以及受试者受伤状态的日期）均保存在标注清晰的文件夹中，以供后续研究使用。

9. 统计分析

  1. 将参与者的数据文件按类别整合到一个逗号分隔值（CSV）表格中（分别为基线、脑震荡和恢复期读数设置独立的列）。
    1. 使用每个SSVEP读数的信噪比（SNR）来比较不同组别。所有汇总数据均以中位数及25th百分位数表示th 至 75th 四分位距（IQR），设定统计显著性水平为 alpha（α）= 0.05，所有方差水平均以标准差（± S.D.）表示。使用统计分析软件（见 材料表用于分析各组信噪比（SNR）值。
    2. 使用Shapiro-Wilk检验评估所有受试者信噪比（SNR）值的正态性。
    3. 使用配对方法比较所有三个评估组之间的平均信噪比 t-测试（基线-脑震荡后读数之间、脑震荡后-恢复后读数之间，以及 基线-恢复 对经历全部三种评估类型的受试者进行读数比较。采用Bonferroni校正法进行多重比较校正。
    4. 计算效应量 t利用 Cohen's D 进行组间比较32.
  2. 使用模型3、类型k的组内相关系数（ICC）[ICC(3,k)] 及其95%置信区间（CI）评估重测信度，以检验整个赛季中基线测试与重复测试之间的一致性。
    注意：实验可在此处暂停，并于后续时间重新启动。

10. 改进的便携式稳态视觉诱发电位系统设置

注意：本节所述系统为一体化装置，旨在实现更高效的测量过程，既加快测量速度，又提升受试者的舒适度。请注意，第2至6节中描述的装置是一个简化的原型，由多种设备组合而成，用于构建概念验证系统。使用该系统的实验流程示意图见图6。

  1. 获取一个便携式稳态视觉诱发电位（SSVEP）系统，该系统应包含与第2节所述系统相当的视觉刺激装置和电极配置（见图7A）。
    1. 从iOS应用商店将该系统的SSVEP应用程序下载到运行iOS操作系统的设备上（见材料表）。
  2. 确保研究团队熟悉该便携式SSVEP系统及其配套iOS应用程序的使用说明书（IFU），该应用程序可用于激活SSVEP设备并本地存储脑电图（EEG）读数。
    1. 根据便携式SSVEP系统的使用说明书（IFU）在iOS应用程序中创建受试者账户。打开应用程序，选择受试者标签，然后点击添加新受试者按钮。

11. 参考脑电图系统设置

  1. 获取经过验证的临床级脑电图放大器单元，该单元具有模块化电极配置，且不包含视觉刺激组件（图7C）。
  2. 确保研究团队熟悉临床脑电图系统及其配套的临床神经学软件应用（参见材料表）的使用说明，该软件可用于激活放大器并本地存储脑电图记录数据。

12. 改进型便携式稳态视觉诱发电位系统的脑电图验证

  1. 使用第1节中详述的相同排除标准招募健康的英语母语成年受试者。为这些受试者签署SSVEP系统验证研究的知情同意书。
  2. 将受试者随机分配编号01至20。对分配奇数编号的受试者，首先使用便携式SSVEP系统进行评估，然后使用临床脑电图（EEG）系统（步骤12.3–12.16）。对于分配偶数编号的受试者则顺序相反（步骤12.10–12.14，然后12.3–12.9，再12.15–12.16）（图6）。
    1. 按照使用说明书（IFU）设置SSVEP头戴设备：将设备完全充电，并通过蓝牙与SSVEP iOS应用程序配对。将提供的聚氨酯传感器圆柱体插入电极通道，并用生理盐水溶液充分浸润。
  3. 按照系统使用说明书将SSVEP头戴设备佩戴在受试者头部，使后部外壳的下缘正对受试者的枕外隆突上方，前部遮光罩牢固地覆盖其眼睛和鼻梁，并通过弹性调节带和固定扣将头戴设备收紧。
  4. 在测试前，检查SSVEP iOS应用程序中的阻抗指示器，以确保头戴设备与受试者头部之间连接良好。应用程序中显示的绿色视觉指示（阻抗<15 kOhms）表示接触质量良好，符合制造商标准。
    1. 如果所有目标电极通道未达到良好的接触质量，需重新用生理盐水溶液浸润传感器，并重新检查位置，确保传感器尽可能紧贴头皮。
      注：必须获得良好的接触质量，以确保头皮与电极之间的电连接，最大限度减少潜在的伪迹（图4）。
    2. 确保受试者处于舒适状态。指导其在静坐时保持静止、平静且安静，目视前方光源，仅在必要时眨眼。若受试者离开静坐位置或评估期间环境条件发生变化，则可能产生伪迹（图4），此时SSVEP数据不应纳入分析（应予以舍弃）。
  5. 通过点击iOS应用程序上的开始测试按钮启动视觉刺激。当系统提示时，点击继续按钮进入测试的下一阶段。根据系统使用说明书，视觉刺激需运行两次，以获取初步和主要的SSVEP读数。
  6. 完成SSVEP评估后，从受试者头部取下SSVEP头戴设备。让受试者至少休息30秒。
  7. 为获得测试-重测信度值，在休息期结束后重复使用SSVEP系统进行SSVEP评估流程（步骤12.3至12.7）。
  8. 在进行下一个脑电图系统测试前，让受试者休息5分钟。
  9. 按照使用说明书设置临床EEG放大器：通过提供的USB无线接收器和电源线将放大器连接至计算机并接通电源，将五个电极导线连接至10-20脑电图定位系统中的O1、O2、OZ、P1和P2位置，在计算机上打开临床神经学脑电图软件，并通过记录选项卡创建新研究。
    1. 将头皮准备凝胶涂抹于受试者头部枕区，用手指顺时针揉搓，使其均匀分布成薄层。
    2. 按照临床EEG系统的使用说明书将电极帽戴在受试者头部。小心地用手（保持清洁）将导电凝胶涂于五个电极贴片上。
    3. 按照10-20脑电图定位命名法，将五个电极贴片准确放置于受试者头皮的O1、O2、O3、P1和P2位置。
  10. 在测试前，检查临床EEG放大器软件应用程序中的阻抗指示器，以确保电极帽与受试者头部之间连接充分。阻抗值<15 kOhms被视为脑电图应用可接受的范围。
    1. 若所有目标电极通道未达到良好的接触质量，需重新涂抹准备凝胶，并重新检查位置，确保传感器尽可能紧贴头皮。
  11. 指导受试者按照步骤12.4的方式，将SSVEP设备的前部遮光罩置于眼睛前方，同时由一名研究助理将后部外壳单元从头皮上轻轻移开。
    1. 重复第12.5.2节中所述的指导说明。
  12. 通过点击临床神经学软件左上角的红色记录符号启动EEG放大器记录。在记录启动后，立即通过点击iOS应用程序上的开始测试按钮启动视觉刺激。
    1. 当提示SSVEP系统已停止第一轮刺激并等待继续指令时，点击红色记录符号停止EEG放大器记录。
    2. 再次点击临床神经学软件上的红色记录符号重启EEG放大器记录，然后在SSVEP iOS应用程序中点击继续按钮继续视觉刺激。
    3. 当提示SSVEP系统已停止视觉刺激时，点击红色记录符号停止EEG放大器记录。
  13. 让受试者至少休息30秒。为获得测试-重测信度值，在休息期结束后重复使用临床EEG系统进行SSVEP评估流程（步骤12.10至12.13）（共两次测试：测试1 / 测试2）。
  14. 在完成一对SSVEP评估后，让受试者将前部遮光罩从眼睛上取下，并小心地从头皮上移除电极贴片。
    1. 使用70%异丙醇擦拭布清洁SSVEP头戴设备和电极导线，然后将两件设备分别存放于各自的收纳盒中，以备下次使用。
  15. 询问受试者是否对刺激产生任何异常反应，包括头痛或头晕等症状。将其回答记录在研究日志中，随后告知其已完成本研究的参与。

13. 便携式稳态视觉诱发电位系统重测信度计算

  1. 使用移动管理工具软件从 iOS 设备下载两个 SSVEP 主要测试集的原始 SSVEP 值；结果将以逗号分隔值（CSV）文件形式输出。为便于识别和存储，文件应以参与者的全名、所进行的测试类型及日期命名保存。
  2. 修改第 8 节中生成的数值计算脚本，以处理包含来自 Oz 记录通道的额外 SSVEP 值数组的 CSV 文件。
  3. 将处理后的数据文件汇总为一个 CSV 表格数组，数值按 测试 1 或 测试 2 的相应类别进行归类总结。
  4. 利用每次 SSVEP 读数的信噪比（SNR）比较不同测试的结果。采用模型 2、类型 1 的组内相关系数 ICC (2,1)，并设定 95% 置信区间（CI）和 α 显著性水平为 0.05，评估测试-重测信度。

14. 临床脑电图系统的重测计算

  1. 从临床神经学软件中下载两个脑电放大器主要测试集的原始稳态视觉诱发电位（SSVEP）数值；结果将以 CSV 文件格式输出。为便于识别和存储，使用受试者姓名及所进行的测试类型命名并保存文件。
  2. 使用下载的脑电放大器 CSV 文件，重复执行第 13.2–13.4 节步骤，以评估临床脑电图系统的重测信度。

15. 便携式稳态视觉诱发电位系统与临床脑电图系统的符合率计算

  1. 确定脑电系统是否检测到稳态视觉诱发电位（SSVEP）的标准如下（推荐标准：主信号峰位于5-35 Hz范围内且为15 ± 0.1 Hz，且主峰的Z分数高于5）。
  2. 修改第12和第13节中生成的数值计算脚本，以进一步确定所处理的SSVEP文件的峰值频率和Z分数。Z分数的计算公式为。
    用于振幅分析的Z分数公式；用于峰值和平均值与标准差比较的方程。
    何处：
    振幅峰值 峰值频率处的电压µV)
    振幅平均值 5-35 Hz 范围内所有频段的平均电压µV)
  3. 使用上述标准对脑电图系统成功检测稳态视觉诱发电位（SSVEP）的能力进行二项式分析，二项式概率（%）取两系统之间的一致性。分别利用每个系统的初步记录和主要记录，计算两组数据间的一致性水平。
  4. 使用每个SSVEP读数的Z分数来比较不同的EEG系统。所有汇总数据均以中位数及25%四分位数表示th 至 75th 四分位距（IQR）。使用统计分析软件对系统处理后的数值进行统计分析。
  5. 修改在第12和第13节中生成的数值计算脚本，以进一步确定由SSVEP和临床EEG系统生成的所有（初步和主要）SSVEP文件中，每个产生0–25 Hz范围内数据点的频率的平均信噪比（SNR）。
    1. 在0-25 Hz范围内，对两个系统的归一化平均信噪比（SNR）结果创建功率谱密度（PSD）（参见 代表性结果).
      注意：为每个脑电图系统创建独立的数据序列，并将其叠加到同一功率谱密度图上。

结果

共有65名男性橄榄球运动员（年龄20.9 ± 2.3岁）成功纳入本研究的第一阶段，所有运动员均接受了基线稳态视觉诱发电位（SSVEP）评估（图1）。在橄榄球赛季期间，有12名受试者在比赛中遭受了可能的脑震荡损伤，并使用SSVEP系统进行了伤后评估。队医采用临床脑震荡评估方案对这些运动员进行了评估，并确诊该12名参与者发生了脑震荡。所有12名运动员均在12天的GRTP恢复期时间范围内被医生判定为康复30。在医生确认运动员康复后，其中8名运动员可进行额外的SSVEP检测，归类为康复期评估。另有22名未发生脑震荡的运动员在赛季期间接受了重复测试，以评估研究的可靠性。其余未接受重复测试的参与者因失访而未能完成随访。在整个研究过程中，未报告任何与SSVEP刺激相关的不良事件。SSVEP系统在橄榄球运动员中应用的可靠性通过高组内相关系数（ICC）及95%置信区间得到验证，结果显示，重复测试的非受伤运动员（n = 22）的ICC为0.91（0.79–0.96），重复测试的康复运动员的ICC为0.96（0.74–0.99）33。该计算仅纳入了获得良好接触质量的数据集。少数情况下，由于受试者的头发或皮肤电位影响了脑电图（EEG）系统获取清晰SSVEP信号的能力，导致数据质量不佳（图4）。

为了确定通过该研究系统产生的稳态视觉诱发电位（SSVEP）是否可作为脑震荡的生物标志物，将处理结果的信噪比（SNR）值分组为基线（对照）、脑震荡和恢复期评估，以进行比较（图1）。总体而言，所有对照组运动员（n = 65）的中位SNR为4.80 [IQR：4.07–5.68]，对照组平均处理后的脑电图在相应的频谱中显示出清晰的15 Hz峰值信号33。当使用相同视觉刺激但通过不同脑电图系统记录的另一对照组（n = 20；健康普通人群）的平均SSVEP值被绘制成功率谱密度时，也观察到类似反应（图5）。该中位数分布和功率谱密度为非损伤（无脑震荡）运动员在本研究设置下的SSVEP反应建立了明确的对照标准（图2、图3）。所有脑震荡运动员（n = 12）和已有SSVEP评估的恢复期运动员（n = 8）的中位SNR分别为2.00 [IQR：1.40–2.32]和4.82 [IQR：4.13–5.18]33。初步研究发现，对照组（基线）与脑震荡组运动员之间的中位SNR值存在显著差异（+4.03；p < 0.0001）。脑震荡对SSVEP信号具有较大影响（Cohen's d = 4.03）。有趣的是，恢复期组的SNR与对照组相比仅存在微小差异（+0.02；p = 0.0495），差异刚好达到统计学显著性水平（α < 0.05），效应量极小（Cohen's d = 0.17）33。这表明，根据GRTP指南30完成全面恢复后，脑震荡运动员的SSVEP值与非损伤运动员相当。此外，脑震荡组与恢复期组之间的中位SNR也存在显著差异（+2.80；p = 0.0002），表明恢复期对脑震荡运动员的SSVEP信号产生了较大影响（Cohen's d = 3.60）33。

在仅比较接受全部三种测试形式的运动员时（n = 8；基线、脑震荡后和恢复期），中位信噪比（SNR）方差也表现出相似的反应。基线与脑震荡后之间（-2.34；p = 0.0001）以及脑震荡后与恢复期之间（-2.72；p = 0.0002）均观察到显著变化，而基线与恢复期之间的方差较小（+0.28；p = 0.0495），组间效应极小（Cohens d = 0.17）。当计算接受全部三种测试形式的运动员的平均SNR值时，这些发现得到了进一步支持。这些运动员在基线、脑震荡后和恢复期的平均SNR值分别为4.45、2.20和4.33。基线与脑震荡后组之间（p = 0.0001）以及脑震荡后与恢复期组之间（p = 0.0002）均存在显著差异。恢复期与基线组之间的平均SNR值变化较小，但刚好达到统计学显著性（p = 0.0495）。总体而言，与基线评估相比，脑震荡运动员对刺激的反应降低。经过一段受监控的恢复期后，这些运动员最终能够产生与初始（基线）评估相当的反应33。这表明，运动相关性脑震荡会对个体产生稳态视觉诱发电位（SSVEP）的能力造成影响，持续时间至少为12天。如果个体的SSVEP反应能够按照本方案类似的流程（图1）进行常规测量——即基线、损伤后和恢复期——医疗专业人员或许可将SSVEP用作脑震荡的生物标志物。

这款一体化便携式稳态视觉诱发电位（SSVEP）系统（图7A）在一般人群中招募了20名健康对照受试者进行测试，这些受试者未特指从事英式橄榄球运动。由于该设备为研究性装置，采用不同的电极系统（图7B），且刺激参数与初始SSVEP设置略有差异，因此其信噪比（SNR）的中位数和平均值不适用于直接比较（表1）。同样，由于参与者并未参与脑震荡发生率较高的体育运动，因此未将该SSVEP系统评估为脑震荡的SSVEP生物标志物。取而代之的是，开展了一项重测信度研究，以验证该系统在未来大规模试验中的可靠性（图6）。SSVEP系统获得了0.81（置信区间：0.59–0.92）的高相关性，表明该设备在获取SSVEP信号方面具有良好的可靠性（表2）。此外，通过与传统临床级EEG系统进行一致性研究，进一步验证了该系统EEG技术的准确性（图7C），其组内相关系数（ICC）为0.83（置信区间：0.63–0.93），结果相似（表2）。在首次测试重复（初步）中，20名受试者中有18名在两个系统间表现出一致结果，二项式概率为95%。其中一名受试者因SSVEP系统检测到比预期15 Hz信号更强的α节律，导致两系统结果不一致（图8）；另一名受试者则因临床EEG系统未能识别出SSVEP信号而出现分歧（图9）。然而，在第二次重复测试（主要）中，所有20名受试者在两个系统间均达成一致，二项式概率达到100%。两个系统生成SSVEP的整体准确性如图10所示，图中显示两个系统仅在刺激频率（15 Hz）处均表现出显著的信噪比。这证实了该便携式系统在功能上等同于用于记录脑电图（EEG）信号的临床级设备。结合该SSVEP系统的便携性和操作便捷性，使其能够在临床环境之外实现高质量SSVEP数据的采集，例如应用于大规模运动相关性脑震荡（SRC）病例研究。

脑震荡研究招募流程图；筛选标准、分组分配、稳态视觉诱发电位测试流程。
图1：运动员参与SRC-SSVEP研究的流程图方法。 该流程图详细描述了业余英式橄榄球运动员在整个SRC-SSVEP研究期间的参与者资格筛选及分组分配过程。SRC：运动相关性脑震荡。SSVEP：稳态视觉诱发电位。请点击此处查看此图的放大版本。

移动设备屏幕显示的虚拟现实头显装置；视觉感知研究，时间序列数据图表。
图 2：便携式 SSVEP 系统的视觉刺激组件。（A）装有已加载并显示视频的 LCD 智能手机，固定于纸板制成的 VR 框架内。受试者需将 VR 框架紧贴面部及鼻梁，确保双眼完全被框架包围。（B）视觉刺激示意图；以 15 Hz 频率交替显示白色（上排）和黑色屏幕（下排）的视频循环。每个屏幕包含两个由垂直分界线分隔的画框，分别对应 VR 框架的左眼和右眼视野。每个画框中央设有一个以数字形式呈现的焦点，数字在 1 至 9 范围内每隔 5 秒交替变化一次。SSVEP：稳态视觉诱发电位。LCD：液晶显示器。VR：虚拟现实。请点击此处查看该图的放大版本。

用于脑活动记录分析的脑电图头戴设备及电极放置示意图。
图3：便携式SSVEP系统的无线脑电图组件。（A）一种14通道脑电图头戴设备，能够将数据无线传输至连接在计算机上的近端接收器。（B）相对于国际10-20脑电图系统的人类脑电研究电极放置位置的14个电极位置的可视化图谱。在SRC-SSVEP研究中，两个枕区电极（O1和O2）被用作记录电极，而两个顶区电极则分别被用作共模抑制和接地（P3和P4）。EEG；脑电图。SSVEP；稳态视觉诱发电位。SRC；运动相关性脑震荡。请点击此处查看该图的放大版本。

频谱分析结果，频率与振幅图，比较组合数据集与平均数据集。
图 4：接触质量在稳态视觉诱发电位（SSVEP）测量中的重要性示意图。 使用SSVEP系统对一名对照组（健康普通人群）受试者进行测量，刺激频率设定为15 Hz，采样率为250 Hz，分别在以下情况下的SSVEP反应：（A）电极使用非典型盐水溶液；（B）电极未充分穿过受试者头发与头皮接触；（C）电极用盐水充分浸润并穿过头发与头皮接触。盐水对于确保受试者头部与电极之间的电连接至关重要；若无盐水，会以谐波形式出现大幅值的皮肤电位伪迹。头发具有电阻作用，会削弱头皮与电极之间的电连接，从而导致噪声增加。请点击此处查看该图的放大版本。

频率与振幅图；脑电图频谱分析；在15 Hz处可见峰值；数据可视化。
图5：脑电图验证研究中20名对照组受试者的平均SSVEP反应。 使用SSVEP系统测量的对照组（健康普通人群）受试者（n = 20）的SSVEP反应，刺激频率设定为15 Hz，采样率为250 Hz。个体SSVEP数据在5–40 Hz范围内进行滤波后，经快速傅里叶变换并归一化处理。群体平均SSVEP以功率谱密度形式展示，纵轴表示信号振幅，单位为微伏（uV）。SSVEP：稳态视觉诱发电位。请点击此处查看该图的放大版本。

详细说明使用 Nurochek 和 Grael 系统进行招募和测试过程的脑电图研究流程图。
图 6：两种系统间脑电图验证研究的流程图方法。该流程图详细描述了对便携式脑电图系统与已建立的脑电图参考系统（分别为稳态视觉诱发电位系统和临床脑电图系统）进行验证的方法学。对照组（健康普通人群）参与者经过筛选后，被随机分配测试顺序，并在每个系统上以重测-再测方式完成两次测试。EEG：脑电图。 请点击此处查看此图的放大版本。

带有耳机、通道布局图和数据采集设备的脑电图设置。
图7：两种系统之间脑电图验证研究的电极布局概览。（A）改进的便携式稳态视觉诱发电位（SSVEP）系统。（B）国际标准10-20脑电图改良组合命名系统。（C）已建立的临床脑电图参考系统。SSVEP系统通过其三个枕区电极通道（O1、O2和Oz）采集脑电信号，同时分别使用两个顶区电极通道（P1和P2）作为参考电极和偏置电极。临床脑电图系统可通过其40通道放大器采集脑电信号，该放大器可手动配置为与SSVEP系统相同的O1、O2、Oz、P1、P2电极排列，以便进行比较。EEG；脑电图。请点击此处查看该图的放大版本。

Nurochek 与 Grael 系统的频率分析图对比；振幅 vs 频率 (Hz)。
图 8：两种脑电图系统测得的单名对照参与者（参与者 09）的稳态视觉诱发电位（SSVEP）响应的功率谱密度。 （A）SSVEP 系统。（B）临床脑电图系统。两次测量均使用相同的视觉刺激（来自 SSVEP 系统）：封闭外壳内白色 LED 发出的 15 Hz 闪烁刺激。注意尽管两种系统均显示出明显的 15 Hz 响应，但 SSVEP 系统的绝对最高峰出现在 10.5 Hz，而非刺激频率 15 Hz。根据一致性研究的标准，系统必须将刺激频率检测为峰值（主要）振幅，因此该结果被视为失败。SSVEP：稳态视觉诱发电位。LED：发光二极管。 请点击此处查看此图的放大版本。

振幅与频率图；脑电系统比较；Nurochek 和 Grael，单位为 Hz；频谱分析。
图 9：通过两种脑电系统测量的单个对照组（健康普通人群）受试者（受试者 19）的稳态视觉诱发电位（SSVEP）反应的功率谱密度。 （A）SSVEP 系统。（B）临床脑电系统。两次测量均使用相同的视觉刺激（来自 SSVEP 系统）；即封闭外壳中白色 LED 发出的 15 Hz 闪烁刺激。注意临床脑电系统在 15 Hz 处缺乏明显的响应峰，因其被幅度相近的噪声所包围。根据一致性研究的标准，系统需产生 Z 分数大于 5 的响应，此结果视为未通过。SSVEP：稳态视觉诱发电位。LED：发光二极管。 请点击此处查看该图的放大版本。

频率响应图，信噪比（SNR）与频率（Hz）比较 Nurochek 与 Grael 信号。
图10：两种脑电系统在测量对照组受试者稳态视觉诱发电位（SSVEP）时一致性示意图。 对 (n = 20) 名对照组（健康普通人群）受试者的平均 SSVEP 反应进行了绘制，以信噪比（SNR）表示，频率范围为 5–25 Hz，分别来自 SSVEP（绿色）和临床 EEG（红色）系统。在脑电验证研究中，每位对照组受试者为每个系统生成两组数据集，因此每个系统共产生 40 组 SSVEP 数据集。图中将两个系统的响应叠加显示，以直观展示在相同视觉刺激（15 Hz 白光 LED 闪烁 30 秒）下，两者在 SSVEP 测量中的一致性程度。频率范围被滤波至低于预测的 30 Hz 谐波，以便仅聚焦于主要刺激响应。EEG：脑电图；SSVEP：稳态视觉诱发电位；SNR：信噪比。请点击此处查看该图的放大版本。

脑电图系统最小值四分位距 25中位数四分位距 75最大值平均值标准差
NC 14.4028.1879.82913.66720.70311.1484.577
NC 24.5099.12311.05512.58623.22511.6154.213
Grael 14.3357.9910.17113.23821.75811.364.897
Grael 24.9799.00210.61912.66720.17711.223.865

表1：通过两种脑电图系统测量的对照组参与者的稳态视觉诱发电位统计摘要。 对 (n = 20) 名对照组（健康普通人群）受试者使用便携式脑电图系统和已建立的临床脑电图系统进行了两次稳态视觉诱发电位（SSVEP）测量；SSVEP 的信噪比（SNR）值通过 15 Hz 作为主要信号进行计算。对每组测量数据集计算了统计值，包括最小值、最大值、25th 和 75th 四分位距（IQR）、中位数、均值和标准差（std dev）。EEG：脑电图。SSVEP：稳态视觉诱发电位。

脑电图系统组别N组内相关系数（95% 置信区间）测试间平均时间（分钟）
Nurochek对照组200.81 (0.59-0.92)0.5
Grael对照组200.83 (0.63-0.93)0.5

表2：便携式SSVEP系统与临床脑电图系统的测试-重测信度。 基于两次间隔30秒的测试结果，采用组内相关系数（ICC）及其95%置信区间（CI）计算了集成式SSVEP系统与临床脑电图系统的信度，测试对象为同一组对照个体（健康普通人群，n = 20）；ICC模型为(2,1)。SSVEP测试的信噪比（SNR）值（以15 Hz作为主要信号）被用作ICC计算的关注参数。EEG：脑电图。SSVEP：稳态视觉诱发电位。

讨论

本研究首次建立了一种用于识别健康男性业余橄榄球联盟运动员在脑震荡三个阶段——受伤前（基线）、脑震荡期和恢复期——稳态视觉诱发电位（SSVEP）反应差异的实验方案（图1）。该方法包括招募并筛选65名参与者，在一个竞技赛季期间，使用一种实验性的SSVEP装置对其进行定期评估。由于该SSVEP装置相对简单且便于携带，所有评估均在非临床环境中进行，展示了其作为即时检测脑震荡评估工具的潜在应用价值。研究成功证明，个体在确诊脑震荡后产生SSVEP的能力会减弱。随着经过明确的恢复期，脑震荡的抑制效应逐渐减小，表现为每位参与者的SSVEP数值恢复至脑震荡前的基线水平。对不同组别参与者进行的统计学分析显示，SSVEP的衰减效应具有显著性。在未发生脑震荡的参与者中表现出较高的测试-重测信度，突显了该电生理生物标志物在简易及更精密的便携式SSVEP系统中的稳定性（Table 2）。此外，SSVEP系统与传统脑电图（EEG）放大器之间具有高度绝对一致性，验证了该技术作为医疗辅助工具的可行性，能够获取达到科研质量的EEG信号（图10）。

由于本研究依赖于参与者在受伤后自愿参加，并且需要在橄榄球赛季期间进行多次评估，因此必须对方法进行一些后勤方面的调整。基线测试与复测之间的预计时间间隔需要保持灵活，以适应参与者的时间安排。尽管采取了这些措施，仍有一些球员因各种不同原因失访，包括非相关性损伤或缺乏兴趣等。这导致在评估设备跨周可靠性时，采用了更为全面的统计计算方法，即组内相关系数（ICC）。未观察到与稳态视觉诱发电位（SSVEP）设置相关的任何不良事件。研究过程中遇到了一些后勤问题，需要对方案进行轻微修改：特别是长发或浓密头发在获取耳机与参与者头皮之间良好接触方面尤为困难。由于接触不良会降低脑电图（EEG）读数的质量（图4），因此要求长发或浓密头发的参与者在放置传感器时将头发梳起并固定在头部两侧。由于这一问题，研究还增加了一项排除标准，即具有复杂发型（例如脏辫）的个体被排除在本研究之外。

正如本文先前所述，目前的脑震荡评估工具主观性较强，存在被运动员操纵的风险，这最终可能妨碍临床医生做出至关重要的诊断。34一些运动员追踪研究试图通过放射学手段，如磁共振成像（MRI）和计算机断层扫描（CT），探索脑震荡更客观的生物标志物。然而，这些方法仅能提供关于出血等宏观结构损伤的信息，而脑震荡本质上属于功能性脑损伤，其定义与这类结构性损伤有所不同。6,35本研究的结果得到了以往研究的支持，这些研究证实视觉诱发电位（VEP）可作为一种功能性生物标志物36，这种反应在脑震荡存在时会减弱或延迟21,37,38尽管以往的视觉诱发电位（VEP）研究方法在实验装置和假设方面与本研究存在相似之处，但本研究通过采用稳态视觉诱发电位（SSVEP）而非传统VEP，拓展了现有文献。此外，本研究方案不同于传统的对照组与脑震荡组对比研究，而是针对脑震荡三个阶段的运动员进行实时评估。同时，本方法通过比较新型与传统脑电图（EEG）系统，进一步增强了研究能力，以识别可能影响其获取客观电生理测量结果准确性的潜在差异。因此，本研究所采用的方案为客观性脑震荡生物标志物领域的现有文献提供了独特且有价值的补充。

尽管本方案总体上取得了成功，但仍存在若干局限性需要注意。例如，在连续进行的评估中，观察到受试者个体内部的背景脑电噪声存在一定程度的变异性。该变异可能归因于本方案设计中的两个局限：其一是14通道脑电系统缺乏高保真的阻抗反馈，以及对受试者注意力受疲劳和环境因素影响的约束不足。尽管使用本方案中其他脑电系统时未观察到此类个体内变异，但仍值得进一步深入探讨这些效应，以确认其成因是否源于头戴设备的设计缺陷，而非尚未识别的自然现象。其次，大多数受试者在第二次评估中的稳态视觉诱发电位（SSVEP）信号强于第一次（表1）。这可能是由于受试者对评估流程更加熟悉，从而在行为上对设备设置产生适应性调整，包括在重复刺激呈现期间减少眨眼和躁动。未来仍需进一步研究以确定SSVEP方案是否存在熟悉化效应，以及若存在，应如何修改方案以减少该效应在后续研究中的出现。最后，需要指出的是，由于本研究高度依赖于一个相对较小人群中的志愿者（即具有较高脑震荡风险且愿意接受重复检查的个体），样本量较小，仅包括65名受试者，其中12人曾遭受脑震荡。未来需要更大样本量的研究，以评估本方案在脑震荡评估中的稳健性，特别是其敏感性和特异性。此外，若能在不同年龄组中复制本方案，涵盖大脑发育状态不同的群体——从仍在发育中的青少年到可能出现认知衰退的老年人——并明确其反应性是否存在显著差异，将具有重要意义。关于改进后的SSVEP系统，其对比研究凸显了该设备相较于传统脑电系统所固有的局限性。传统脑电系统通常采用完整的10-20导联系统，包含21个电极位置（图7B），而SSVEP系统仅使用三个电极通道（O1、O2和Oz），对应于视觉皮层（图7A）。这种能力的缩减意味着该系统在脑电应用范围上更为有限，也限制了对本方案所获取电生理数据进行潜在分析的广度。

如前所述，尚需进一步研究以克服本方案的局限性，并在更大样本队列中验证其有效性，以评估其结果是否具有可推广性。更重要的是，还需开展额外研究以深入理解导致稳态视觉诱发电位（SSVEP）衰减现象的潜在机制。例如，本研究中脑震荡受试者所表现出的SSVEP反应变化，很可能反映了神经元功能的紊乱，但目前尚不清楚这些变化是原发性（如白质损伤）还是继发性（如神经炎症）现象。该方法的一个潜在未来应用方向是，针对个体化神经元抑制及脑震荡后的恢复期进行研究。对这一恢复过程的深入理解，可能促使对运动项目重返赛场（RTP）规则和规范进行修订，从而更好地保护受伤运动员。此外，该方法还展示了便携式SSVEP系统在非临床环境中的实用性，例如在运动场地边快速实施脑震荡评估。这一技术不仅有望为医疗专业人员带来显著益处，也能帮助教练员、运动员及其家庭更好地应对脑震荡及二次撞击综合征所带来的负面生理影响10,11。未来更先进的SSVEP系统的开发，例如本研究所采用的便携式SSVEP系统，有望推动神经生理学和运动相关性脑震荡（SRC）领域中更先进设备和技术应用的发展，从而为后续研究的成功提供有力支持。

综上所述，本方案成功实现了将稳态视觉诱发电位（SSVEP）确定为接触性运动运动员脑震荡客观生物标志物的目标。该研究整体表明，在发生脑震荡的情况下，SSVEP 显著减弱，并且可通过简化的便携式脑电图系统以达到研究级质量的水平稳定产生。因此，我们建议将 SSVEP 作为脑震荡损伤评估的辅助工具，特别是用于运动相关性脑震荡（SRC）的场边评估。未来采用更精细的方案、先进技术及改进设备的进一步研究可在此基础上推进，为应对脑震荡对运动员生活造成的不利影响提供关键信息。

披露

作者声明存在潜在的利益冲突，并在下方予以说明：

Adrian Cohen 是 HeadsafeIP Pty Ltd 的董事，并在与该领域技术相关的专利申请中被列为发明人。

Dylan Mahony 是 HeadsafeIP 的员工。HeadsafeIP 致力于脑震荡相关技术的研究、开发和商业化。如果与本研究相关的产品成功上市，HeadsafeIP Pty. Ltd 可能获得经济利益。

Daryl Fong 是 Cryptych Pty Ltd 的员工。Cryptych Pty Ltd 为 HeadsafeIP 提供咨询服务，协助其设备在制造过程中符合相关法规要求。

David Putrino、Joseph Herrera 和 Rebecca Baron 是西奈山伊坎医学院的雇员，参与了一项资助研究，该研究旨在探讨改进型 SSVEP 设备的应用场景。

致谢

初始实验（探索性稳态视觉诱发电位）所使用的设备由悉尼大学航空航天、机械与机电工程学院提供。研究后半部分所使用的集成稳态视觉诱发电位与脑电图系统由HeadsafeIP提供。

材料

本文使用的材料清单
姓名公司目录编号评论
Ag-AgCl 电极Compumedics97000153一次性脑电图电极导线
纸板VRGoogle87002823-01VR框架
CaviWipes消毒湿巾Metrex13-1100消毒擦拭巾
Emotiv XavierEmotivEMO-BCI-ONET-MAC-01脑电图耳机软件 / 接触质量检测
EPOC毛毡传感器EmotivEMO-EPO-FELT-00脑电图软电极接触点
USB接收器通用型号EmotivEMO-EPO-USB-0414通道脑电图耳机信号接收器
EPOC+EmotivEPOC+ V1.1A14通道脑电图耳机
Excel 2016MicrosoftKB4484437电子表格软件
Grael 4K脑电图放大器Compumedics928-0002-02临床脑电图 / 40通道脑电图放大单元
iPad第5代AppleA1822iOS设备
iPhone 6sAppleA1633iOS设备
iTunesAppleV12.5.5.5移动设备管理工具
MATLABMathWorks R2015b数值计算软件
Nurochek iOS应用程序HeadsafeIPHS02稳态视觉诱发电位iOS应用软件
Nurochek系统HeadsafeIPHS01便携式稳态视觉诱发电位系统
聚氨酯传感器圆柱体HeadsafeHSIP01-213脑电图软电极接触点
Profusion EEG 5CompumedicsAH744-00脑电图放大器用临床神经学软件
Quik-Gel电解质凝胶Compumedics92000016脑电图导电凝胶
Renu Fresh溶液Bausch+Lomb435720生理盐水溶液
SPSS 24IBMCRZ0WML统计分析软件
Ten20导电膏Weaver92100031脑电图皮肤准备凝胶/膏剂
Vaio Pro 11SonySVP1132A1CL计算机 / 笔记本电脑
Xperia Z1SonyC6906LCD智能手机

参考文献

  1. McCrory, P., et al. Consensus statement on concussion in sport-the 5(th) international conference on concussion in sport held in Berlin, October 2016. British Journal of Sports Medicine. 51 (11), 838-847 (2017).
  2. Kilcoyne, K. G., et al. Reported concussion rates for three division I football programs: an evaluation of the new NCAA concussion Policy. Sports Health. 6 (5), 402-405 (2014).
  3. Fuller, C. W., Taylor, A., Raftery, M. Epidemiology of concussion in men's elite Rugby-7s (Sevens World Series) and Rugby-15s (Rugby World Cup, Junior World Championship and Rugby Trophy, Pacific Nations Cup and English Premiership. British Journal of Sports Medicine. 49 (7), 478-483 (2015).
  4. Gardner, A. J., Iverson, G. L., Williams, W. H., Baker, S., Stanwell, P. A systematic review and meta-analysis of concussion in rugby union. Sports Medicine. 44 (12), 1717-1731 (2014).
  5. Rice, S. M., et al. Sport-related concussion and mental health outcomes in elite athletes: a systematic review. Sports Medicine. 48 (2), Auckland, N.Z. 447-465 (2018).
  6. Graham, R., Rivara, F. P., Ford, M. A., Spicer, C. M. Institute of Medicine (US) and National Research Council (U.S.). Committee on Sports-Related Concussions in Youth Board onChildren Youth and Families. Sports-Related Concussions in Youth: Improving the Science, Changing the Culture. , National Academies Press. USA. (2014).
  7. Partridge, B., Hall, W. Repeated head injuries in Australia's collision sports highlight ethical and evidential gaps in concussion management policies. Neuroethics. 8 (1), 39-45 (2015).
  8. Murray, I. R., Murray, A. D., Robson, J. Sports concussion: time for a culture change. Clinical Journal of Sport Medicine: Official Journal of the Canadian Academy of Sport Medicine. 25 (2), 75-77 (2015).
  9. Levin, H. S., Diaz-Arrastia, R. R. Diagnosis, prognosis, and clinical management of mild traumatic brain injury. The Lancet, Neurology. 14 (5), 506-517 (2015).
  10. Bey, T., Ostick, B. Second impact syndrome. The Journal of Emergency Medicine. 10 (1), 6-10 (2009).
  11. Meehan, W. P., Mannix, R. C., O'Brien, M. J., Collins, M. W. The prevalence of undiagnosed concussions in athletes. Clinical Journal of Sport Medicine: Official Journal of the Canadian Academy of Sport Medicine. 23 (5), 339-342 (2013).
  12. Weinstein, E., Turner, M., Kuzma, B. B., Feuer, H. Second impact syndrome in football: new imaging and insights into a rare and devastating condition. Journal of Neurosurgery, Pediatrics. 11 (3), 331-334 (2013).
  13. Stern, R. A., et al. Long-term consequences of repetitive brain trauma: chronic traumatic encephalopathy. PM & R. 3 (10), Suppl 2 460-467 (2011).
  14. Arciniegas, D. B. Clinical electrophysiologic assessments and mild traumatic brain injury: state-of-the-science and implications for clinical practice. International Journal of Psychophysiology. 82 (1), 41-52 (2011).
  15. Echemendia, R. J., et al. The Sport Concussion Assessment Tool 5th Edition (SCAT5): Background and rationale. British Journal of Sports Medicine. 51 (11), 848-850 (2017).
  16. Giza, C. C., et al. Summary of evidence-based guideline update: evaluation and management of concussion in sports: report of the Guideline Development Subcommittee of the American Academy of Neurology. Neurology. 80 (24), 2250-2257 (2013).
  17. Vander Werff, K. R., Rieger, B. Auditory and cognitive behavioral performance deficits and symptom reporting in postconcussion syndrome following mild traumatic brain injury. Journal of Speech, Language, and Hearing Research: JSLHR. 62 (7), 1-18 (2019).
  18. Asken, B. M., et al. Concussion-like symptom reporting in non-concussed collegiate athletes. Archives of Clinical Neuropsychology. 32 (8), 963-971 (2017).
  19. Echemendia, R. J., et al. What tests and measures should be added to the SCAT3 and related tests to improve their reliability, sensitivity and/or specificity in sideline concussion diagnosis? A systematic review. British Journal of Sports Medicine. 51 (11), 895-901 (2017).
  20. Ragan, B., Herrmann, S., Kang, M., Mack, M. Psychometric evaluation of the standardized assessment of concussion: evaluation of baseline score validity using item analysis. Athletic Training & Sports Health Care. 1, 180-187 (2009).
  21. Freed, S., Hellerstein, L. F. Visual electrodiagnostic findings in mild traumatic brain injury. Brain Injury. 11 (1), 25-36 (1997).
  22. Boutin, D., Lassonde, M., Robert, M., Vanassing, P., Ellemberg, D. Neurophysiological assessment prior to and following sports-related concussion during childhood: A case study. Neurocase. 14 (3), 239-248 (2008).
  23. Phurailatpam, J. Evoked potentials: Visual evoked potentials (VEPs): Clinical uses, origin, and confounding parameters. Journal of Medical Society. 28 (3), 140-144 (2014).
  24. Kothari, R., Bokariya, P., Singh, S., Singh, R. A Comprehensive review on methodologies employed for visual evoked potentials. Scientifica. 2016, 1-9 (2016).
  25. Dreyer, A. M., Herrmann, C. S. Frequency-modulated steady-state visual evoked potentials: a new stimulation method for brain-computer interfaces. Journal of Neuroscience Methods. 241, 1-9 (2015).
  26. Norcia, A. M., Appelbaum, L. G., Ales, J. M., Cottereau, B. R., Rossion, B. The steady-state visual evoked potential in vision research: A review. Journal of Vision. 15 (6), 4(2015).
  27. Herbst, S., Javadi, A. -H., Busch, N. How long depends on how fast - perceived flicker frequencies dilate subjective duration. Journal of Vision. 12, 141(2012).
  28. Handy, T. C. Event-related Potentials: A Methods Handbook. , A Bradford Book. (2005).
  29. Kappenman, E. S., Luck, S. J. The Oxford Handbook of Event-Related Potential Components. , Oxford library of Psychology. (2012).
  30. Rugby Australia. Rugby AU Codes and Policies, Safety and Welfare. Concussion Management. , Available from: https://australia.rugby/about/codes-and-policies/safety-and-welfare/concussion-management (2021).
  31. Moyer, J. T., et al. Standards for data acquisition and software-based analysis of in vivo electroencephalography recordings from animals. A TASK1-WG5 report of the AES/ILAE Translational Task Force of the ILAE. Epilepsia. 58, Suppl 4 53-67 (2017).
  32. Liu, Y., et al. IEEE International Conference on Virtual Environments Human-Computer Interfaces and Measurement Systems (VECIMS) Proceedings. , 34-37 (2012).
  33. Fong, D. H. C., et al. Steady-state visual-evoked potentials as a biomarker for concussion: a pilot study. Frontiers in Neuroscience. 14, 171(2020).
  34. Alsalaheen, B., Stockdale, K., Pechumer, D., Broglio, S. P. Validity of the Immediate Post Concussion Assessment and Cognitive Testing (ImPACT). Sports Medicine. 46 (10), 1487-1501 (2016).
  35. Slobounov, S. M., Sebastianelli, W. J. Concussions in Athletics: from Brain to Behaviour. , Springer. (2014).
  36. Drislane, F. W. The Clincal Neurophysiology Primer. , Humana Press. 461-473 (2007).
  37. Moore, R. D., Broglio, S. P., Hillman, C. H. Sport-related concussion and sensory function in young adults. Journal of Athletic Training. 49 (1), 36-41 (2014).
  38. Yadav, N. K., Ciuffreda, K. J. Objective assessment of visual attention in mild traumatic brain injury (mTBI) using visual-evoked potentials (VEP). Brain Injury. 29 (3), 352-365 (2015).

重印与许可

标签

稳态视觉诱发电位便携式脑电图系统信噪比重测信度电极定位巴特沃斯滤波器频率分析神经功能评估
利用视觉诱发电位客观评估运动性脑震荡
联系我们
向图书馆推荐

隐私政策

使用条款

政策

版权所有 © 2026 MyJoVE Corporation。保留所有权利。