Artículo de método

En Vivo protocolo de impactos controlados cabeza sub-concusión para la validación de datos del estudio de campo

DOI:

10.3791/59381

⸱

18 de abril de 2019

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1Department of Kinesiology, School of Public Health-Bloomington, Indiana University, 2Program in Neuroscience, College of Arts and Sciences, Indiana University

En este artículo

Resumen

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El modelo de partida de fútbol sub-concusión es segura y concisa aproximación metodológica para aislar y medir los efectos de los impactos sub-concusión de cabeza.

Resumen

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Sub-concusión hits representan una amenaza para la salud neuronal como han demostrado inducir daño neuronal estructural y deterioro funcional sin causar sintomatología hacia fuera y parecen ser un contribuyente clave a una enfermedad neurodegenerativa irreversible, crónica encefalopatía traumática (CTE). Además, los atletas pueden incurrir en más de 1.000 de estos hits por temporada. El modelo de partida de fútbol sub-concusión (SEHM) es un método pertinente, reproducible y líder de aislar y examinar los efectos de estos impactos de cabeza sub-concusión. Controlando variables tales como bola de velocidad, la frecuencia de impactos, intervalo, colocación de la bola a la cabeza, que viaja, así como mediante la medición de la magnitud del impacto principal, el SEHM ofrece a la comunidad científica con una avenida superior de investigar el agudo Sub-concusión efectos en la salud neuronal. En este trabajo, demostramos la utilidad de la SEHM en estudiar una curso de tiempo expresión del polipéptido del neurofilament-luz (NF-L) en plasma en forma de medidas repetidas. NF-L es un marcador de daño axonal que se ha demostrado previamente para ser elevados en los boxeadores y futbolistas tras sub-concusión cabeza del trauma. Treinta y cuatro adultos mayores futbolistas fueron reclutados y asignados al azar a cualquier título de fútbol (n = 18) o (n = 16) grupo. El grupo de partida ejecutado 10 cabeceras con balones proyectadas a una velocidad de 25 millas por hora durante 10 minutos. El grupo coleando siguió el mismo protocolo con 10 tiros. Las muestras de plasma fueron obtenidas antes y a 0 h, 2 h y 24 h después de la partida/patadas y evaluaron expresiones NF-L. El grupo de partida demostró un aumento gradual en la expresión de NF-L de plasma y alcanzó su punto máximo a las 24 h después del Protocolo de la partida, mientras que el grupo coleando seguía siendo constante a través de los puntos del tiempo. Estos resultados confirman los datos de NF-L de estudios de campo clínico, fomentando el uso de la SEHM para validar datos clínicos subconcussion.

Introducción

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A largo plazo, la exposición repetitiva a impactos cabeza sub-concusión se ha propuesto como uno de los principales contribuyentes para el desarrollo de la enfermedad neurodegenerativa CTE1,2,3,4,5 . Cada año, aproximadamente 2,5 millones alta escuela y Colegio los atletas participan en deportes de contacto que con frecuencia inducen estos insultos sub-concusión por aceleración-desaceleración rápida del cuerpo y la cabeza6,7. Específicamente, los atletas de deporte de contacto pueden experimentar varios 100 hasta 1,000 de estos impactos por temporada6,8,9. Además, otras poblaciones, como los militares hombres y mujeres, han registrado más de 300.000 lesiones en la cabeza desde el año 2001, que se manifiesta en el reciente diagnóstico de la CTE dentro de un veterano militar retirado10. Este paralelismo de diagnóstico con 110 cerebros post mortem de CTE de jugadores de fútbol americano y cuatro futbolistas post mortem para presentar un problema salud pública creciente11,12. A la luz de la asombrosa prevalencia, impacto principal investigación debe cambiar su mirada para incorporar sonido, precisa métodos de analizar los golpes sub-concusión deuda aguda inducen en una variedad de arenas.

La SEHM presentado aquí es uno que satisface la necesidad metodológica actual con seguridad inducir tensiones mecánicas comunes colocadas en tejido neural durante actividades deportivas de contacto. La implementación de este modelo permite a los investigadores manejar meticulosamente bola viajando a velocidad, la frecuencia de impactos, intervalo, colocación de la bola a la cabeza, así como las medidas de la cabeza de impacto magnitud13,14. Mientras que estos factores son prácticamente imposibles de controlar en el ambiente de campo, la SEHM proporciona una salida para los investigadores aislar los efectos de los impactos sub-concusión de cabeza. Además, a través de la eliminación de variables confusoras visto durante el juego (por ejemplo, efectos de ejercicio vigoroso, daño corporal, cambio de temperatura del cuerpo y de hidratación/transpiración), la SEHM ofrece un método superior de validar las observaciones clínicas .

La SEHM tiene paralelismos directos impactos cabeza visto específicamente en el ámbito del deporte. Como tal, la literatura ha comenzado ya a mostrar su utilidad y corroboran los hallazgos de cabeza acumulada carga de impacto de otros investigadores. Por ejemplo, hemos demostrado que la carga de la sub-concusión cabeza impacta significativamente la disfunción neuro-oftalmológicas en coche entre los atletas de fútbol13,15. Además, como pocos como impactos sub-concusión 10 han demostrado que inmediatamente perturban la función vestibular que puede normalizarse después de 24 h de descanso16. En este informe metodológico, se describe la aplicación de la SEHM para estudiar los efectos de los impactos de cabeza sub-concusión e introducir uno de nuestros resultados que repetitivos impactos cabeza sub-concusión aumentan gradualmente la concentración de un derivado de la neurona de forma segura biomarcadores de sangre, es decir, NF-L14. Este hallazgo no sólo corrobora los resultados anteriores de la presencia de NF-L debido a repetitivos sub-concusión golpes en la cabeza17,18 , sino que también valida que la SEHM puede reproducir estos hallazgos en forma clínica controlada.

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Protocolo

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Los autores Compruebe que la Junta de revisión institucional de la Universidad de Indiana aprobó el estudio (protocolo # 1610743422) y se obtuvo consentimiento informado por escrito.

Nota: El SEHM fue integrado en un diseño de medidas repetidas que se pretende investigar cambios entre variables dependientes dentro de sujetos en 0 h, 2 h y en comparación con los valores individuales de la intervención después de la intervención de 24 h. Este diseño de estudio permite a los investigadores rastrear cambios durante un período de 24 h, que es el plazo típico entre las prácticas deportivas. En el presente estudio, los futbolistas fueron asignados aleatoriamente a cualquiera una partida de fútbol (n = 18) o un grupo de patear de fútbol (n = 16).

1. configuración

  1. Siguiendo la colección de medida línea base (preintervención), comienzan la SEHM con la colocación de un lanzador de bola de fútbol aproximadamente 40 pies el tema, así como el balón se infla a 9 psi.
  2. La cara de la máquina muestra dos esferas idénticas, que regulan la velocidad de la izquierda y derecha ruedas y un interruptor on/off entre ellos. Establecer estos diales de ambas a una velocidad estandarizada de elección.
    Nota: Para este propósito de demostración, se ha establecido la bola velocidad que viaja a 30 mph. Esta velocidad se eligió como simula un saque de fútbol desde la línea lateral al mediocampo. Jugadores de fútbol con frecuencia realizan esta maniobra durante la práctica y juegos.
  3. Lugar 3 pulgadas bloques debajo de las ruedas del lanzador de bola para permitir la trayectoria deseada (no bloques para patear temas). Una vez esta completa, el lanzador de bolas entonces esté inclinado a 40°, que se mide como el ángulo entre la tierra y la línea media de las ruedas giratorias.
    Nota: La medida del ángulo se toma con un goniómetro y la máquina se puede ajustar después de aflojar una perilla ubicada a lo largo de los rieles azules donde se carga el balón de fútbol.
  4. Una vez la máquina de fútbol adecuadamente, montar los temas con un acelerómetro triaxial incrustado dentro de un bolsillo banda para la cabeza y colocado directamente debajo de la protuberancia occipital externa (inion) para monitorear aceleraciones cabeza lineales y rotacionales.
  5. Poner en marcha el software correspondiente para el acelerómetro e introduzca información del sujeto en consecuencia. En este punto, el tema está listo para comenzar los ensayos de familiarización de la intervención (partida, patadas).

2. ensayos familiarización

  1. Coloque al sujeto de aproximadamente 40 pies delante del lanzador de la bola.
  2. Asegúrese de explicar el tema que el lanzador de la bola volea el balón a ellos y que simplemente necesitan para simular la intervención contacto con la bola (es decir, sujetos rumbo cogerá la bola con sus manos delante de la frente antes de contacto de la cabeza a la bola se hace pateando temas "atrapará" la bola en el suelo con su pie en el lugar de volear la bola detrás y temas de permanente permanecerá estática y no hacer contacto con la bola).
  3. Cuando el sujeto comprende y se siente listo, tienen el investigador encienda el lanzador de bolas, carga el balón de fútbol sobre los rieles de azul y finalmente introducir la bola dentro de las ruedas giratorias después de 3-2-1 cuenta atrás.
  4. Después de dejar la bola como se describe anteriormente (paso 2.2), tienen el tema retroceder la bola.
  5. Repita los pasos 2.3 y dos 2,4 a cuatro más veces (no hay descanso entre) para asegurarse de que el tema de posicionamiento es correcto e interacción con la bola será segura y controlada. Esto concluye los ensayos de familiarización.

3. la intervención

  1. Confirmar verbalmente que el tema está listo. Una vez confirmada, dar instrucciones a los sujetos en dirección a sólo hacer contacto de frente con la bola; dígale a los sujetos para evitar posibles impactos a la corona, parietal y lóbulos temporales. Instruir a los sujetos coleando a patear la pelota sólo mientras está en vuelo como contacto de la bola con el suelo atenuará el impacto subsecuente del pie.
  2. Instruir tanto título y patadas temas para volea la pelota a un blanco (investigador adicional) aproximadamente la mitad de la distancia entre ellos y la máquina. Lo mejor que pueden, pedir temas para hacerlo de una manera que imitará la trayectoria arqueada que la pelota tuvo durante su vuelo hacia el tema.
  3. Activar el acelerómetro triaxial y comenzar la grabación.
  4. Carga el balón de fútbol sobre los rieles de azul, empujar la bola en las ruedas giratorias después de 3-2-1 cuenta atrás y asegúrese de que hace contacto apropiado.
  5. Repita el paso 3.4 nueve veces más con un resto de s 60 entre combates. Si el sujeto renuncia a la interacción con la bola (debido a la inoportuna colocación o sospecha de contacto con el cuerpo en un área que debe ser evitado), luego volley la bola al tema otra vez inmediatamente, sin ningún período de descanso.
  6. Entre cada contacto cabeza con el balón, comprobar que el acelerómetro triaxial registrado un impacto (mediante software triaxial; patear temas debe no registro G-force).
  7. Una vez que concluya la intervención, apague el lanzador de la bola y detener la grabación triaxial (importante, como el movimiento para remover la venda podría registrar otro "impacto"). Una vez que la grabación se ha detenido, quitar la venda.

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Resultados

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Los resultados representados fueron interpretados desde un anterior artículo14, en el que se utilizó el SEHM como se describió anteriormente. En este estudio en particular, pretende mostrar cómo la SEHM podría inducir cambios en los niveles plasmáticos de NF-L, que es un marcador de daño axonal que se presume para filtrar fuera del cráneo y en la sangre periférica tras impactos de cabeza.

Cinemáti...

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Discusión

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Deportes de contacto como fútbol americano podría parecer estar conduciendo la necesidad de un modelo de investigación concisa para estudiar impactos sub-concusión, otros deportes como el futbol pueden explicar el porcentaje dominante de la exposición sub-concusión del mundo como aproximadamente 265 millones de personas participan en lo que es tal vez más popular deporte19 el mundo. Sin embargo, mientras que la mayoría de los presuntos efectos neurodegenerative a largo plazo de subconcussion ha si...

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Divulgaciones

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Los autores no tienen nada que revelar.

Agradecimientos

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Los autores desean reconocer la Sra. Angela Wirsching, que fue un colaborador clave para la investigación que citan en la sección de resultados representativos.

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Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo
NombreEmpresaNúmero de catálogoComentarios
Máquina de fútbol JUGS JUGSSportshttp://jugssports.com/products/soccer-machine.html
Acelerómetro triaxial SIM-G TriaxTechnologies https://www.triaxtec.com/workersafety/wp-content/uploads/2017/08/SIM-G-User-Manual_V4-2-01.pdf

Referencias

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