La funzione autonoma dopo trauma cranico in giovani atleti: un'esplorazione della variabilità della frequenza cardiaca utilizzando la metodologia di registrazione 24 ore

Si stima che 4 milioni i bambini presentino per reparti di emergenza in tutto il mondo con commozione cerebrale^1,2,3. Il governo del Canada ha riferito che 64% delle visite di reparto di emergenza tra 10 – 18 anni di età sono relative al fidanzamento di attività fisica e partecipazione a sport e ricreazione⁴. Ulteriormente, 39% di queste visite di reparto di emergenza sopra sono costituiti da trauma cranico connesse allo sport e, in particolare, commozione cerebrale. Commozione cerebrale è un tipo di trauma cranico indotto da forze biomeccaniche, causate da un colpo diretto alla testa o sul corpo generando forza alla testa. Commozione cerebrale provoca il danno neurologico, che spesso si risolve spontaneamente da³. È importante sottolineare che la commozione cerebrale è una lesione funzionale, piuttosto che strutturale, per cui gli studi di formazione immagine strutturali standard appaiono in gran parte irrilevante³. Commozione cerebrale provoca la confluenza del fisico (ad esempio, mal di testa, vertigini, offuscamento della vista e sensibilità al rumore e luce, ridotta resistenza e capacità motoria), cognitivi (ad es., difficoltà di concentrazione e richiamo, rallentato pensiero e generale nebbia mentale), emotivo (ad es., tristezza, irritabilità e nervosismo) e affaticamento (ad es., dormire troppo o troppo poco e la sensazione di sonnolenza) sintomi⁵.

Un fattore importante nella sintomatologia della commozione cerebrale è stata la sospetta disfunzione del sistema nervoso autonomo (ANS)⁶. L'ANS è composto da due rami; il parasimpatico e sistemi nervosi simpatici. Questi due rami operano reciprocamente per rispondere alle esigenze ambientali con le proprie idiosincrasie⁷. Il sistema nervoso parasimpatico ha meno di un'influenza sul sistema vascolare periferico, ma è attivo durante i periodi di restauro di energia, permettendo che i visceri per rilassarsi (cioè, diminuire la frequenza cardiaca, promuovere la motilità gastrointestinale). Al contrario, il sistema nervoso simpatico è attivato quando fattori di stress sono presentati e induce un "volo o di lotta" reazione⁸. Per valutare l'attività dei ANS seguenti commozione cerebrale, la tecnica non invasiva della raccolta di frequenza cardiaca per quantificare la variabilità della frequenza cardiaca (HRV) è stato impiegato^8,9,10. Il sistema nervoso simpatico e parasimpatico agiscono sul nodo senoatriale (pacemaker elettrico naturale) del cuore di generare variazioni di tempo tra gli intervalli di beat-to-beat (RR) in risposta a fattori di stress/stimoli interni ed esterni. Il valore di intervallo di beat-to-beat in tutta una serie di tempo viene quindi utilizzato per calcolare misure di dominio di tempo e frequenza. Variabili di dominio di tempo catturano il generale variabilità della frequenza cardiaca, mentre le variabili di dominio di frequenza catturano le oscillazioni periodiche della frequenza cardiaca e forniscono informazioni sui rami specifici dei ANS^{8,11, 12}.

Il paradigma di valutazione basale/pre-injury in genere è stato impiegato per quantificare i cambiamenti nel caso in cui un giovane sostiene una commozione cerebrale. Qui, è standard per ottenere un auto-rapporto dei sintomi di commozione cerebrale di gioventù, oltre ad altre misure standardizzate come valutazioni neuropsicologiche³, in anticipo di un infortunio. A seguito di una commozione cerebrale diagnosticata, pre-infortunio punteggi vengono utilizzati per effettuare confronti con i punteggi di alberino-ferite di recupero di informare e guidare il ritorno all'attività decisionale. Tuttavia, recenti turni per esplorare indicatori oggettivi di recupero di commozione cerebrale, il valore e l'enfasi sulla segnalazione di sintomo soggettivo ha recentemente discusso. Giovani atleti non possono comprendere appieno le conseguenze di segnalazione sintomi della commozione cerebrale e potrebbero underreport per evitare la prolungata assenza da sport^13,14. Ulteriormente, commozione cerebrale sintomi sono aspecifici e sono presenti in tutta una serie di altre condizioni cliniche come la salute mentale diagnosi^15,16. L'uso di HRV all'interno del contesto della commozione cerebrale negli atleti giovani possa agire per corroborare tradizionalmente usate misure cliniche (sintomi soggettivi commozione cerebrale) e fornire nuove informazioni fisiologiche (obiettivo HRV) sulla comprensione del post-commozione cerebrale traiettoria.

Secondo la più recente dichiarazione di consenso internazionale sulla commozione cerebrale nello sport, un unico «fisiologico time window"per il recupero di commozione cerebrale non esiste a causa di differenze metodologiche nel valutare misure fisiologiche e studio di progettazione³ . Gli studi multipli hanno suggerito la disfunzione fisiologica che dura più a lungo le misure cliniche di recupero^9,17,18, ma questo non è stata definitivamente stabilito, particolarmente nella popolazione di atleta della gioventù. La Task Force della società europea di cardiologia e la North American Society of Pacing Electrophysiology¹² fornire linee guida sulla misurazione e analisi di HRV in clinica e le impostazioni di ricerca. All'interno della letteratura di commozione cerebrale limitato fino ad oggi, la stragrande maggioranza di questa romanzo ricerca fisiologica è stata esplorata con gli atleti adulti e Università-età nel contesto di breve termine registrazioni^9,18,19 . Tuttavia, esplorando l'uso di HRV come una misura obiettiva di recupero all'interno di una metodologia di registrazione a lungo termine (24 h), nonché tra gli atleti giovani, non è stato studiato. Questo è problematico in quanto il fattore di sviluppo in corso preclude adulti risultati da essere estrapolati ai giovani. In linea con le raccomandazioni della Task Force¹² e gli attuali limiti nella letteratura della gioventù commozione cerebrale, non c'è spiegazione razionale sufficiente per esplorare le 24 h registrazione metodologia all'interno di commozione cerebrale della gioventù. All'interno le registrazioni a lungo termine è che le risposte ANS possono essere valutate in risposta a circostanze reali quali attività quotidiane normali, lesioni e l'effetto degli interventi terapeutici, che è la chiave per fare previsioni su prognosi²⁰ . Registrazioni a breve termine potrebbero non rappresentare esattamente autonomiche modulazioni in un modo che rifletta le fluttuazioni dinamiche di fattori di stress naturale e previste all'interno quotidiana attività (cioè, scuola e attività fisiche)^{21 di gioventù}. Inoltre, la registrazione a breve termine ha la limitazione di non misurare fluttuazione in intervalli RR, specialmente dato che HRV risponde dinamicamente alle perturbazioni fisiologiche. Misure di tempo dominio, ad esempio SDNN (deviazione standard dell'intervallo di RR), sono stati utilizzati in molti studi con metodologia di registrazione di 24 ore, come essi dipendono le registrazioni a lungo termine per riflettere la precisione nel derivare loro valore¹². Data la natura esplorativa di questo approccio alla valutazione commozione cerebrale in gioventù e l'obiettivo di catturare il cambiamento dinamico, era adatto utilizzare una metodologia di registrazione che riflette la fluttuazione quotidiana nel repertorio di attività unica a questo popolazione pediatrica.

Lo scopo del presente protocollo è quello di esplorare un non controllati, 24 ore di registrazione di protocollo in atleti giovani, di età compresa tra 13-18 anni, partecipando nelle normali attività quotidiane. Mentre questo protocollo 24h introdurre variabilità all'interno del segnale HRV, la capacità di rilevare tendenze nonostante questa variabilità, possono essere indicativi di un segnale potenzialmente saliente e uno che può essere più ecologicamente valido^20,22 quando misurare la risposta fisiologica alla ferita concussiva in questa popolazione.

Tutte le misure adottate nell'ambito di questo protocollo sono state approvate in conformità con il Comitato di etica di ricerca presso ospedale di riabilitazione di Holland Bloorview bambini. Tutti i partecipanti fornito il proprio consenso prima della loro partecipazione in questa raccolta di dati di protocollo di ricerca.

1. ottenere pre-infortunio demografica e profilo sintomo il partecipante

1. Garantire che tutto il materiale è pronto e funzionante per raccolta dati (fascia toracica, sensore e orologio; Vedi Tabella materiali) come pure insieme demografico rilevante, scala di sintomo di commozione cerebrale e forme di attività fisica. Prima dell'arrivo del partecipante, ricordare partecipante di indossare indumenti comodi, che comprende una t-shirt.
2. Dopo aver ottenuto il consenso dei genitori e partecipante, richiesta che il partecipante compila il modulo di raccolta demografici, che comprende l'età, il sesso, diagnosticati disturbi dell'apprendimento, altre diagnosi mediche e precedente storia di trauma cranico (numero e recency delle lesioni).
3. Istruire il partecipante per completare il questionario esercizio per il tempo libero di Godin (GLTE)²³.
4. Istruire il partecipante per completare il post-commozione cerebrale sintomo inventario (PCSI)²⁴.
   Nota: Ci sono varie versioni PCSI, che corrispondono agli intervalli di età evolutiva rilevanti (cioè, 5-12 anni; dai 13 ai 18 anni).
5. Misurare e registrare i partecipanti altezza e peso.
6. Punteggio ottenuto e registrare la GLTE e PCSI. Quando segnando il PCSI, registrare il punteggio totale così come il dominio di quattro punteggi (cioè, affaticamento fisico, cognitivo, emotivo,).
7. Inserire tutte le attività fisiche, demografiche e informazioni sulla scala di sintomo in un database.

2. ottenere il profilo fisiologico pre-infortunio il partecipante

Nota: È importante notare che delineano un giorno feriale contro un weekend o una determinata ora del giorno per la raccolta dati non è sempre fattibile data la scuola occupata e il programma di sport dell'atleta della gioventù. Protocolli dovrebbero prendere ogni sforzo per garantire la coerenza, o conto del tempo di giorno nelle analisi di dati per affrontare le naturali variazioni in funzione del sistema nervoso autonomo. Inoltre, se un partecipante sostiene una commozione cerebrale, ma il loro valore basale sono stati raccolti più di un anno successivo alla data della loro commozione cerebrale, il valore basale non dovrebbe accurato ai fini del confronto pre-post²⁵.

1. Selezionare formato cinghia della cassa appropriato (XS/S o M/XXL), secondo la circonferenza del tronco del partecipante.
   1. Per garantire la disposizione accurata cassa del cinturino, posizionare la cinghia intorno il torso del partecipante (Nota: mentre il partecipante è vestita con una t-shirt) e regolare la cinghia per riflettere una stretta, eppure comoda vestibilità.
   2. Assicurarsi che la cinghia sia fissata saldamente sullo sterno, sul processo xifoideo. Non indicare al partecipante di posizionare la cinghia direttamente sulla loro pelle in questo momento.
2. Collegare il sensore di frequenza cardiaca per la fascia toracica fissando i bottoni a clip, assicurando il sensore è sul lato destro.
3. Utilizzando gel per elettrodi ipoallergenico, applicare una piccola/modesta quantità di gel sulla superficie di plastica conduttiva della fascia toracica.
4. Fornire istruzioni al partecipante per accedere a un area privata o bagno così il partecipante può collocare il pettorale direttamente sulla loro pelle.
   1. Orientare il partecipante per la fibbia del cinturino sul petto per garantire facilità nella cinghia di bloccaggio.
   2. Istruire il partecipante per garantire che il sensore deve essere collocato direttamente sul processo xifoideo dello sterno e sul lato destro fino a assicurare la registrazione di frequenza cardiaca ottimale.
5. Fornire il partecipante con l'orologio, ordinando loro di non rimuovere l'orologio durante la 24 ore di durata della registrazione.
6. Fornire al partecipante con un foglio di istruzioni Trouble-Shooting (nel caso in cui l'orologio accidentalmente interrompe la registrazione). Foglio di istruzioni Trouble-Shooting dovrebbe definire esplicitamente come ri-avviare la registrazione di orologio e come applicare nuovamente il cardiofrequenzimetro con gel per elettrodi, regolare la cinghia e assicurarsi che il sensore sia lato destro alto. Data la lunghezza di registrazione e il potenziale per la lunghezza di registrazione incoerente tra i partecipanti, utilizzare metodi di analisi di dati rigorosi a filtro e account per questa discrepanza; si prega di consultare Paniccia et al. ²⁶ per maggiori dettagli su questi approcci.
   1. Include un'area il presente foglio di istruzioni per il partecipante a registrare quando sono andati a dormire e quando si svegliavano. Inoltre, incoraggiare i partecipanti a report su altre attività fisiche si impegnano in mentre indossa l'attrezzatura di frequenza cardiaca (ad es., andando per una lunga passeggiata).
7. Ricordare il partecipante che la partecipazione a sport di contatto, nuoto e balneazione non è consentiti mentre indossa la tecnologia di frequenza cardiaca. Tuttavia, il partecipante è consentito fare la doccia con questi elementi su.
   1. Incoraggiare il partecipante per andare sulle loro attività tipica come farebbero su una base quotidiana.

3. esecuzione di valutazione di follow-up post-commozione cerebrale

1. Pianificare una valutazione di follow-up lo stesso giorno che il partecipante o giuridico tutore/caregiver indica una ferita concussiva (o più presto). Istruire il partecipante a ricevere una diagnosi di commozione cerebrale da un medico, se non hai già fatto.
2. Garantire che tutto il materiale è pronto e funzionante per la raccolta di dati; Questo include la frequenza cardiaca, apparecchiature di registrazione (fascia toracica, sensore e orologio) e insieme demografico rilevante, scala di sintomo e forme di attività fisica. Prima dell'arrivo del partecipante, ricordare partecipante di indossare indumenti comodi, che comprende una t-shirt.
3. Completare la valutazione di commozione cerebrale acuta forma⁵ per raccogliere informazioni sul meccanismo di lesione e sequele post-lesione (ad es., perdita di coscienza, amnesia retrograda).
4. Amministrare il GLTE per catturare il cambiamento nel repertorio di attività fisica.
5. Amministrare i PCSI per determinare il numero e la gravità dei sintomi.
6. Raccogliere dati HRV e ripetere i passaggi da 2.1 a 2.7.
7. Mentre il partecipante è sintomatico, pianificare le valutazioni di follow-up settimanale e ri-amministrare PCSI e raccogliere dati HRV (passi 3.3 e 2.1-2,7).
8. Quando i sintomi del partecipante sono diminuite (restituito al livello basale), valutazioni di follow-up schedule 1, 3 e 6 mesi. Questi intervalli di tempo, ri-amministrare GLTE, PCSI e raccogliere dati HRV (passaggi 3.4 e 3.5 e i passaggi 2.1-2,7).

4. raccogliere dati del partecipante abbinati di controllo attraverso il follow-up valutazione tempo punti

1. Utilizzando il dataset basale/pre-injury, generare un elenco di potenziali partecipanti, età e sesso abbinato ai partecipanti concussed. Garantire che la data di nascita del partecipante controllo potenziale è entro 6 mesi del partecipante concussed.
2. Contattare i partecipanti controllo e pianificare le valutazioni di follow-up, con non più di 3-4 giorni dalla data di follow-up partecipante concussed.
3. Replicare sopra test protocollo per il controllo abbinato (cioè, stesso numero di valutazioni di follow-up).
   1. Nella prima valutazione di follow-up, ripetere i passi 1.1 a 1.7 e 2.1 a 2.7.
   2. Sulle valutazioni di follow-up successive, ripetere i passaggi da 3.1 a 3.7 (escluse passo 3.3).

5. caricamento e l'elaborazione dei dati HRV

1. Orologio di connettersi a un computer con l'apposito cavo USB trasferire e caricare i dati di frequenza cardiaca per il programma software fornito con il sensore. Successivamente, trasferire il file specifico (.hrm) e caricare i dati al software di analisi dati (Vedi Tabella materiali).
2. Per filtrare i battiti ectopici e artefatti corretti, selezionare il filtro "molto basso"; Questo è il più basso livello di correzione per mantenere l'integrità dei dati grezzi. Ispezione visiva dei file di dati è altamente consigliato per piccoli set di dati e analisi all'interno del partecipante.
3. In linea con le raccomandazioni della Task Force della società europea di cardiologia e la North American Society di stimolazione e di elettrofisiologia¹², garantire le larghezze di banda variabile di frequenza dominio sono selezionati come segue: HF (0.15-0.4 Hz); LF (0,04 a 0,15 Hz).
   1. Scegliere un serramento di s 300, la sovrapposizione del 50%.
   2. Selezionare un tasso di interpolazione di 4Hz.
   3. Selezionare il Fast Fourier Transform per analisi spettrale di potere.
4. Salvare i dati HRV come file hrm per potenziali analisi dei dati nel software di statistica robusta.

RS800CX tecnologia messa a punto

Utilizzando la procedura qui presentata, è importante sottolineare che il posizionamento e la sicurezza del pettorale è cruciale per evitare che la cinghia da caduta o eccessivamente in movimento durante il periodo di 24 ore di registrazione e di conseguenza, la raccolta di un'accurata registrazione. Figura 1 illustra il posizionamento ottimale della tecnologia della frequenza cardiaca, notando che il pettorale e il sensore sono sicuro e centrato su sterno di gioventù (processo xifoideo).

Figura 1: diagramma di tecnologia della frequenza cardiaca, raffigurante un posizionamento ottimale della fascia toracica, sensore e watch. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Dati di Output variabilità di frequenza cardiaca

Figura 2 descrive l'output di Kubios di una frequenza cardiaca di 24 h di registrazione per un partecipante concussed. L'immagine della serie RR cruda consente al ricercatore di visualizzare cambiamento attraverso il tempo, evidenziando chiave temporale punti di aumentano (ad es., attività fisica) o diminuire (ad es., riposo, sonno) che sono importanti per l'interpretazione dei dati. Tempo e frequenza variabili di dominio rappresentano la variabilità globale del segnale fisiologico e i rami di ANS, rispettivamente. La tabella 1 fornisce una panoramica delle unità di misura per tempo e frequenza dominio HRV variabili e loro significato fisiologico.

Figura 2: output di dati di esempio 24h raffigurante serie RR raw, variabili di dominio di tempo e frequenza dominio variabili. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Tabella 1: Descrizione delle variabili di HRV dominio tempo dominio e frequenza.

Nota: "*" indica cautelativa interpretazione di LF in relazione le variabili, come l'utilità clinica e la validità di questa misura è discutibile. È stato postulato che la LF non è rappresentativa della modulazione autonomica simpatica27, oltre ad avere una scarsa relazione al nervo simpatico attivazione28. Così, è difficile da decifrare la base fisiologica di questa misura.

Visualizzazione risultati soggettivi e oggettivi

Data la novità nella metodologia di 24 ore di registrazione, visualizzazione dei risultati in tutta la traiettoria di recupero è la chiave di interpretazione dei risultati per quanto riguarda la mappatura "recupero clinico" con "recupero fisiologico" potenziale. È importante notare che la coerenza viene mantenuta per quanto riguarda l'investigatore che interpreta le tendenze visual per assicurare l'affidabilità. In questo particolare protocollo, l'autore principale, esperto in neurofisiologia, interpretate tutte le tendenze aggregate. L'interpretazione di queste tendenze è stata quindi controllata all'interno di un contesto interdisciplinare di esperti di trauma cranico pediatrico, teorico fisiologia e fisiologia dell'esercizio. Così, un approccio ben informato effetti grafici è la chiave per fare inferenze preliminari per quanto riguarda la traiettoria di recupero. Nella figura 3 viene illustrata la relazione tra pNN50 e punteggio totale PCSI attraverso post-lesioni giorni, stratificato per sesso. All'interno di un ambiente di ricerca longitudinale, raccogliendo ripetute misure dati potrebbero fornire dati dettagliati di HRV. Nella figura 3 è un esempio della traiettoria di recupero quando si confrontano i maschi giovani e giovani femmine. Qui, la traiettoria di recupero sembra essere simile all'interno di entrambi i sessi (A) e (B), per cui una diminuzione iniziale è trovata fino al giorno 30, seguita dagli aumenti fino al giorno 75/90 per maschi e femmine rispettivamente e poi seguita da un altopiano.

Figura 3: visualizzazione della traiettoria di recupero attraverso giorni post infortunio, stratificato per sesso. Siete pregati di notare che "totale" nella casella Legenda riflette il punteggio totale di PCSI. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Conflitti di interesse non dichiarati.