시각적 유발 잠재력을 활용한 스포츠 뇌진탕 객관적 평가
2021년 4월 27일
정상 상태 시각 유발 전위를 측정할 수 있는 휴대용 시스템이 개발되어 18주 동안 아마추어 럭비 선수 65명을 대상으로 SSVEP를 뇌진탕의 잠재적 전기생리학적 바이오마커로 조사하기 위해 시험되었습니다. 선수들의 기준선은 프리 시즌 동안 측정되었으며, 신뢰성, 뇌진탕 및 회복 평가에 대한 재테스트가 통제 된 기간 내에 각각 수행되었습니다.
VEP는 뇌 건강과 관련된 정보를 제공하는 정량적 뇌파 조영술 신호의 한 유형입니다. 이 프로토콜은 Nurochek 헤드셋을 이러한 성격의 데이터를 수집하기 위한 객관적이고 휴대가 용이하며 접근 가능한 방법으로 지원하기 위한 초기 타당성 데이터를 제공합니다. 이 프로토콜은 복잡한 신경 생리 학적 테스트 설정 또는 고도로 숙련 된 장치 운영자 없이도 다양한 분야에서 잠재적 인 응용 프로그램을 통해 치료 시점에서 VEP를 빠르고 쉽게 획득 할 수 있습니다.
우리가 아는 한, 이것은 이것을 허용하는 최초의 소비자 장치입니다. Nurochek 기술을 사용하여 VEP를 수집 할 수있는 능력을 통해 임상의는 부상이나 질병 전후, 회복 중 및 삶의 과정에서 종적으로 신경 기능에 대한 객관적인 임상 결과를 비교할 수 있습니다. 이 시스템은 다른 질병 및 조건에 적용 할 수 있으며, 상대적으로 저렴한 비용은 연구자가 단독으로 또는 다른 양식과 함께 저비용 발견에 참여할 수 있음을 의미합니다.
Nurochek 시스템은 간단하고 사용하기 쉽습니다. 이 기술은 직관적으로 기술을 기증하고, 신호 충실도에 필요한 센서 검사를 수행하고, 평가를 완료하는 다양한 단계를 통해 사용자를 안내합니다. 먼저 충전된 LCD 스마트폰을 VR 프레임에 끼워 넣습니다.
총 30초 동안 15헤르츠의 주파수에서 번갈아 가며 일련의 흑백 화면으로 구성된 mp4 비디오 파일을 생성합니다. 비디오 프레임의 중앙에 난수를 배치하여 숫자가 다섯 초 간격으로 변경되도록하십시오. 포화 센서를 헤드셋의 검은색 플라스틱 암에 설치하려면 클릭 한 번으로 느껴지고 센서가 안전하다고 느낄 때까지 각 센서를 시계 방향으로 부드럽게 돌립니다.
제공된 펠트 센서를 식염수로 완전히 포화시킵니다. 동의 한 참가자들에게 사무실 방과 같은 자연 주변 조명이있는 조용한 밀폐 된 환경에서 의자에 앉도록 요청하십시오. 참가자가 앉는 동안 머리띠를 머리 위로 밀어 참가자의 머리에 14 채널 EEG 헤드셋을 맞 춥니 다.
국제 10-20 시스템에 따라 전극을 배열하십시오. 헤드셋의 전면 센서 두 개를 참가자의 헤어라인에 맞춰 배치하거나 참가자의 눈썹 위에 대략 세 손가락 너비를 놓습니다. 참가자들에게 VR 프레임 내에서 테스트 스마트 폰을 눈까지 잡고 얼굴과 비강 다리에 플러시하여 두 눈을 완전히 덮고 초점 번호가 화면 중앙에 표시되고 프레임이 환경 빛을 차단하고 있는지 확인하십시오.
참가자들에게 초점 번호에 집중하고 SSVEP 테스트 중에 조용하고 조용하게 유지해야한다고 알리십시오. 스마트폰 화면의 재생 버튼을 눌러 시각적 자극 비디오를 시작합니다. 그런 다음 참가자들이 VR 프레임을 얼굴에 올바른 위치에 놓게하십시오.
카운트다운 스톱워치를 30초 동안 시작합니다. 그런 다음 14 채널 EEG 헤드셋 소프트웨어에서 녹음 시작 버튼을 선택하여 녹음을 시작하십시오. 뇌진탕으로 의심되는 분야에 대한 모든 영향이 기록되어 팀 의사 또는 선수에 의해 연구 조사관에게보고되도록하십시오.
팀 의사가 SCOUT의 요소를 사용하여 플레이어의 의식 상태 또는 뇌진탕과 관련된 일반적인 징후 및 증상의 존재를 결정하는 것 외에도 신경 학적 검사를 수행하도록하십시오. 세 가지 유형의 평가를 모두 경험한 플레이어에 대해 쌍을 이룬 T-테스트를 사용하여 세 평가 그룹 간의 평균 SNR을 비교하고, Bonferroni 보정을 활용하여 다중 비교 보정이 적용되도록 합니다. 텍스트 원고에 설명된 바와 같이 시각적 자극 및 전극 구성을 포함하는 휴대용 SSVEP 시스템을 획득한다.
휴대용 SSVEP 시스템의 IFU에 따라 iOS 응용 프로그램에서 주체 계정을 생성합니다. 앱을 열고 주제 탭을 선택한 다음 새 제목 추가 단추를 누릅니다. IFU에 따라 SSVEP 헤드셋을 설정합니다.
헤드셋을 완전히 충전한 다음 블루투스가 SSVEP iOS 애플리케이션에 페어링합니다. 제공된 폴리우레탄 센서 실린더를 전극 채널에 삽입하고 일반 식염수를 사용하여 포화시킵니다. SSVEP 헤드셋을 참가자의 머리에 놓고 참가자의 인션 바로 위에 위치한 후면 하우징 유닛의 열등한 위치에 놓고, 전면 바이저 하우징을 눈과 비강 브리지 위에 안전하게 배치하고, 헤드셋을 탄성 조정 스트랩과 고정 버클을 통해 조여줍니다.
테스트 전에 SSVEP iOS 애플리케이션의 임피던스 녹색 표시기를 확인하여 헤드셋과 참가자의 머리 사이에 적절한 연결이 되었는지 확인하십시오. 참가자가 편안한지 확인하고 앉아있는 동안 조용하고 차분하며 조용하게 유지하고 조명을 앞으로 응시하고 필요할 때만 깜박이도록 지시하십시오. iOS 응용 프로그램에서 테스트 시작 단추를 눌러 시각적 자극을 시작합니다.
메시지가 표시되면 계속 단추를 눌러 테스트의 다음 단계로 이동합니다. SSVEP 평가가 완료되면 참가자의 머리에서 SSVEP 헤드셋을 제거합니다. 피험자가 최소 30초 동안 휴식을 취하도록 허용한다.
테스트 재테스트 신뢰성 값을 얻으려면 휴식 기간 후에 SSVEP 시스템에서 SSVEP 평가 프로토콜을 반복하십시오. 다음 EEG 시스템을 진행하기 전에 참가자가 다섯 분 동안 휴식을 취하도록하십시오. 한 쌍의 SSVEP 평가가 성공적으로 완료되면 참가자가 눈에서 앞 바이저를 제거하고 두피에서 전극 패치를 조심스럽게 분리하도록하십시오.
참가자에게 두통이나 현기증의 존재를 포함하여 자극에 대한 비정상적인 반응을 경험했는지 물어보십시오. 연구 참여를 완료했음을 알리기 전에 연구 기록에 응답을 기록하십시오. 쉼표로 구분된 값 파일로 출력되는 모바일 관리 유틸리티 소프트웨어를 사용하여 iOS 장치에서 두 SSVEP 기본 테스트 세트의 원시 SSVEP 값을 다운로드합니다.
이름과 날짜를 사용하여 파일을 저장합니다. 각 SSVEP 판독값의 SNR을 사용하여 서로 다른 테스트의 결과를 비교하고 테스트 재테스트 신뢰성을 추정합니다. 텍스트 원고에 설명된 바와 같이 SSVEP가 EEG 시스템에 의해 검출되었는지 여부를 결정하기 위한 기준을 개략적으로 설명한다.
0에서 25헤르츠 사이의 두 시스템의 정규화된 평균 SNR 결과의 PSD를 생성합니다. 참가자의 머리카락이나 피부는 잠재적으로 EEG 시스템의 깨끗한 SSVEP를 얻는 능력에 영향을 미치며, 이는 식염수 포화 전극을 사용하여 교정되었습니다. 동일한 시각적 자극에 의해 생성되었지만 다른 EEG 시스템으로 기록된 개별 대조군의 평균 SSVEP 값은 PSD로 그래프화되었으며, 이는 조사 설정에 대한 뇌진탕이 아닌 플레이어의 SSVEP 반응에 대해 명확한 제어를 설정할 수 있게 하였다.
올인원 휴대용 SSVEP 시스템은 일반 인구의 건강한 통제 대상에도 사용되었으며, 다른 전극 시스템과 초기 SSVEP 설정에서 약간 다양한 자극을 가진 럭비 스포츠에 지정되지 않았습니다. 따라서 중앙값과 평균 SNR 값은 비교에 유효하지 않았습니다. 또한, 시스템의 EEG 기술의 정확성은 0.83의 유사한 ICC 값을 반환 한 전통적인 임상 등급 EEG 시스템에 대한 계약 연구를 통해 검증되었습니다.
단일 대조군 참가자의 SSVEP 반응의 PSD를 SSVEP 시스템 및 임상 EEG 시스템에 의해 측정하였다. 두 번째 반복에서, SSVEP를 생성하기 위한 두 시스템의 전반적인 정확도는 두 시스템 모두 15헤르츠 주파수에서만 두드러진 SNR을 갖는다는 것을 묘사하였다. 피사체에 Nurochek 헤드셋을 올바르게 배치하는 것은 깨끗한 판독을 얻기 위해 매우 중요합니다.
그리고 문제가 있으면 시스템이 너무 간단하여 독서를 반복하는 것이 거의 문제가되지 않습니다. 주요 병원의 먼 영역에서 시각적 인 유발 된 잠재력을 기록 할 수있는 능력을 갖춘 Nurochek의 개발에 따라 부상 전후에 환자의 여러 신경 학적 상태를 추적 할 수 있으며 수년간 진행 상황을 추적 할 수 있습니다.
개요
본 연구는 럭비 선수의 뇌진탕 평가를 위한 전기생리학적 바이오마커로서의 잠재력을 탐구하기 위해 정상 상태 시각 유발 전위(SSVEP)를 측정하는 휴대용 시스템을 제시합니다. Nurochek 헤드셋은 시즌 전 기준선 측정이 이루어진 후 18주 동안 평가되었고, 신뢰성 및 회복 평가를 위한 후속 테스트가 이루어졌습니다.
주요 연구 구성 요소
과학 분야
- 신경생리학
- 스포츠 의학
- 전기생리학
배경
- 시각 유발 전위(VEPs)는 뇌 건강과 관련된 정보 신호입니다.
- 뇌진탕 평가를 위한 접근 가능하고 객관적인 방법의 필요성은 매우 중요합니다.
- Nurochek 시스템은 이러한 요구 사항을 휴대용 솔루션으로 충족하기 위한 것입니다.
- 초기 타당성 데이터는 다양한 신경학적 상태에 걸쳐 잠재적인 임상 응용 가능성을 나타냅니다.
연구 목적
- SSVEP를 측정하기 위한 휴대용 시스템을 개발하고 시험하기 위함입니다.
- 뇌진탕 바이오마커로서 SSVEP의 신뢰성과 효과를 평가하기 위함입니다.
- 기존의 신경생리학적 방법과 비교하여 시스템의 유용성을 평가하기 위함입니다.
사용된 방법
- 주요 플랫폼은 SSVEP 측정을 위해 설계된 휴대용 EEG 헤드셋입니다.
- 생물학적 모델에는 뇌진탕 평가를 받는 아마추어 럭비 선수가 포함됩니다.
- 연구 일정에는 시즌 전 기준선 평가 후 통제된 간격으로 뇌진탕 및 회복 평가가 포함됩니다.
- 평가는 시각적 자극 제시 중 VEP 데이터 기록을 포함합니다.
- 측정의 정확성과 신뢰성을 보장하기 위해 여러 번의 평가가 수행되었습니다.
주요 결과
- Nurochek 헤드셋은 SSVEP를 평가하기 위한 신뢰할 수 있는 데이터를 제공하여 뇌진탕 회복에 대한 통찰을 얻었습니다.
- 비교 분석은 뇌진탕 전후의 SSVEP 결과에 중요한 차이가 있음을 보여주었습니다.
- 참가자들은 뇌진탕 상태와 관련된 시각적 자극에 대한 신경생리학적 반응의 뚜렷한 변화를 보였습니다.
- 결과는 전통적인 테스트 방법의 실행 가능한 대안으로서 Nurochek 시스템의 사용을 지지합니다.
결론
- 본 연구는 스포츠 환경에서의 뇌진탕 평가를 위한 Nurochek 헤드셋의 타당성을 보여줍니다.
- 연구 결과는 선수의 신경학적 기능을 모니터링하기 위한 SSVEP의 사용을 지지합니다.
- 시사점에는 뇌진탕 관리 전략의 개선 및 다양한 환경에서의 신경생리학적 평가 가용성의 향상이 포함됩니다.
자주 묻는 질문
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
