Waiting
Processando Login

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Neuroscience
Click here for the English version

Neuroscience

تقييم موضوعي للارتجاج الرياضي باستخدام الإمكانات البصرية المستحثة

Published: April 27, 2021 doi: 10.3791/62082
Automatic Translation
1, 2, 2, 4, 3, 3, 3
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

Summary

تم تطوير نظام محمول قادر على قياس الإمكانات البصرية المستقرة وتجربته على 65 لاعبا من لاعبي الرجبي الهواة على مدار 18 أسبوعا للتحقيق في SSVEP كعلامة حيوية كهروفسيولوجية محتملة للارتجاج. تم قياس خطوط الأساس للاعبين قبل الموسم ، مع إعادة اختبار الموثوقية والارتجاج وتقييم التعافي خلال فترات زمنية خاضعة للرقابة ، على التوالي.

Abstract

تم تطوير نظام محمول قادر على قياس الإمكانات البصرية المستحثة بالحالة الثابتة (SSVEP) لتوفير طريقة موضوعية قابلة للقياس الكمي لاختبار مخطط كهربية الدماغ (EEG) بعد وقوع حدث صادم. في هذه الدراسة ، تم استخدام النظام المحمول على 65 لاعبا صحيا للرجبي طوال الموسم لتحديد ما إذا كان SSVEP علامة حيوية كهروفسيولوجية موثوقة للارتجاج. قبل موسم المسابقة ، خضع جميع اللاعبين لتقييم SSVEP الأساسي. خلال الموسم ، تم إعادة اختبار اللاعبين في غضون 72 ساعة من المباراة إما لموثوقية إعادة الاختبار أو تقييم ما بعد الإصابة. في حالة حدوث ارتجاج تم تشخيصه طبيا ، تمت إعادة تقييم اللاعبين مرة أخرى بمجرد اعتبارهم متعافين من قبل الطبيب. يتكون نظام SSVEP من هاتف ذكي موجود في إطار VR يوفر حافزا بوميض 15 هرتز ، بينما تسجل سماعة رأس EEG لاسلكية نشاطا قذاليا. وطلب من اللاعبين التحديق في نقطة تثبيت الشاشة مع البقاء جالسين وهادئين. تم ترتيب الأقطاب الكهربائية وفقا لتسمية تحديد المواقع EEG 10-20 ، مع O1-O2 هي قنوات التسجيل بينما P1-P2 المراجع والتحيز ، على التوالي. تمت معالجة جميع بيانات EEG باستخدام مرشح ممر النطاق الترددي Butterworth ، وتحويل فورييه ، والتطبيع لتحويل البيانات لتحليل التردد. تم تحديد استجابات SSVEP للاعبين كميا في نسبة الإشارة إلى الضوضاء (SNR) ، مع كون 15 هرتز هي الإشارة المطلوبة ، وتم تلخيصها في لجان الدراسات المعنية للمقارنة. ولوحظ أن اللاعبين المصابين بالارتجاج لديهم معدل SNR أقل بكثير مقارنة بخط الأساس الخاص بهم. ومع ذلك ، بعد الانتعاش ، لم يكن SNR الخاص بهم مختلفا اختلافا كبيرا عن خط الأساس. أشار الاختبار إلى موثوقية عالية للجهاز للنظام المحمول. كما تم التحقق من صحة نظام SSVEP محمول محسن مقابل مضخم EEG راسخ لضمان أن تصميم التحقيق قادر على الحصول على قياسات EEG عالية الجودة البحثية. هذه هي الدراسة الأولى التي تحدد الاختلافات في استجابات SSVEP لدى الرياضيين الهواة بعد الارتجاج وتشير إلى إمكانية SSVEP كمساعدة في تقييم الارتجاج وإدارته.

Introduction

الناس الآن في الأيام يدركون تماما المراضة الناجمة عن إصابات الدماغ في الرياضة1. الارتجاج المرتبط بالرياضة (SRC) هو شكل من أشكال إصابات الدماغ الرضحية الخفيفة (mTBI) التي يتم الإبلاغ عنها بشكل متكرر في الرياضات التلامسية مثل كرة القدم والرجبي والملاكمة2،3،4. يؤدي النقل الميكانيكي الحيوي للقوة الاندفاعية إلى الدماغ بعد التأثير على المجال إلى اضطراب في وظيفة الخلايا العصبية ، مما يؤدي إلى أعراض فورية وعابرة تؤثر على الحالة الجسدية والمعرفية والعاطفية للرياضي 1,5. في معظم الحالات ، تضعف هذه الأعراض في غضون فترة زمنية قصيرة ، وتمنح الرياضي العلاج المناسب وعدم التعرض لمزيد من التأثيرات6.

نظرا لأن SRC يضر بالصحة العصبية للاعبين ، تواجه الهيئات الإدارية الرياضية التحدي المتمثل في استخدام تشخيص دقيق وفي الوقت المناسب للارتجاج للسماح ببروتوكول العودة الآمنة إلى اللعب5،7،8،9. ومع ذلك ، يمكن منع اكتشاف الارتجاج من قبل الرياضيين الذين يقللون من الأعراض أو ينكرونها لتجنب تشخيص الارتجاج ، وبالتالي تسريع عودتهم إلى اللعب. يمكن أن تزيد هذه الإجراءات من خطر الإصابة بمتلازمة التأثير الثاني ، وهي حالة تتشكل فيها الوذمة الدماغية السريعة بعد إصابة ثانية في الرأس خلال مرحلة التعافي من الارتجاج10. بالإضافة إلى ذلك ، نظرا لعدم وجود تعليم حول تشخيص الارتجاج والطبيعة المتغيرة لتعريفه الفسيولوجي ، فليس من غير المألوف أن يمر SRC دون الإبلاغ عنه أو تشخيصه بشكل خاطئ11. لسوء الحظ ، قد تؤدي فترات طويلة من الارتجاجات المتكررة والمدارة بشكل غير مناسب إلى مجموعة من الإعاقات العصبية المزمنة ، مثل اعتلال الدماغ الرضحي المزمن (CTE) ، والذي يرتبط ارتباطا وثيقا ب SRC12,13,14.

في محاولة لمكافحة التحديات المرتبطة ب SRC ، تستخدم المنظمات الرياضية مجموعة متنوعة من أدوات تقييم الارتجاج. الأداة الأكثر استخداما والتي يمكن الوصول إليها ، أداة تقييم الارتجاج الرياضي (SCAT) ، هي اختبار ورقي موحد يتضمن تقييمات جسدية ومعرفية بالاقتران مع الإبلاغ عن الأعراض المقاسة15,16. ومع ذلك ، فقد أظهرت الدراسات السابقة أن الإبلاغ عن الأعراض غير موضوعي وغير موثوق به من خلال تحديد الاختلافات بين الجنسين داخل مجموعات mTBI والقيم المتطرفة في المجموعة الضابطة17,18. الأدوات الأكثر تقدما التي يتم استخدامها على المستوى المهني ، مثل أداة تقييم ما بعد الارتجاج الفوري (ImPACT) ، والتي تعمل كاختبار عصبي معرفي محوسب (CNT) ، تقع أيضا ضحية للتلاعب لأنها تتطلب مشاركة نشطة وجهدا من الرياضي. على الرغم من الفحوصات المدمجة للتلاعب في CNTs ، فقد أظهرت الأبحاث أنها عرضة لتأثيرات السقف وتعاني من ضعف الموثوقية 19,20. وقد أدت القيود المفروضة على أدوات التقييم الحالية هذه إلى جانب فهم عام أكبر للآثار الصحية الهامة ل SRC إلى الحاجة الماسة إلى علامة حيوية موضوعية يمكنها تشخيص الارتجاج بدقة وفي الوقت المناسب.

أحد المجالات التي أظهرت وعدا في تحديد علامة حيوية موضوعية للارتجاج هو الفيزيولوجيا الكهربية. هناك أدلة ناشئة على أن الإمكانات المتعلقة بالحدث ، وخاصة الإمكانات البصرية المستحضرة (VEP) تضعف بعد ارتجاجفي المخ 21,22. مجموعة فرعية واحدة من VEP ؛ الإمكانات البصرية المستحثة بالحالة الثابتة (SSVEP) هي تذبذب موضوعي قابل للقياس الكمي للنشاط الكهربائي يحدث في الدماغ استجابة لمجموعة محددة من المحفزات البصرية ، كما تم قياسها بواسطة تقنية تخطيط كهربية الدماغ (EEG)23,24. توفر SSVEP مقاومة محسنة للتحف الضوضاء، ومقاومة اتصال متغيرة لقياسات VEP التقليدية. أيضا ، بسبب التردد المتحكم فيه للتحفيز البصري ، هناك انخفاض في التزامن بين تسجيلات EEG والتحفيز ، مما أدى إلى نموذج كهربائي أكثر بساطة25,26. تم التحقق من صحة هذا النهج من خلال الترددات بين نطاق 12-15 هرتز مما ينتج استجابة مثالية للبروز لمحفزات نوع الوميض27. بشكل عام ، تعني هذه المزايا أن SSVEP تقدم قياسا كهروفسيولوجيا أكثر قوة يمكن استخدامه في بيئة غير سريرية مثل الملاعب الرياضية ومكاتب الأطباء. هذه الإمكانية للتطبيق الجانبي بالاقتران مع النتائج الإيجابية للتكنولوجيا في الأدبيات السابقة تجعلها مرشحا واعدا لتحديد علامة حيوية موضوعية ل SRC.

كان الهدف من هذه الدراسة هو التحقيق في الاختلافات المحتملة في SSVEP التي تم تسجيلها من الرياضيين الذين تم تقييمهم من قبل طبيب رياضي متمرس على أنهم أصحاء أو ارتجاج أو تعافوا من ارتجاج حديث. استلزمت منهجية الدراسة تقييم 65 لاعبا من اتحاد الرجبي الهواة الذكور بشكل روتيني باستخدام نظام SSVEP محمول على مدار موسم تنافسي مدته 18 أسبوعا. سيتم تقييم اللاعبين للحصول على خط أساس قبل بدء التدريب الكامل وإعادة تقييمهم في غضون 72 ساعة بعد المباريات التنافسية. تم تقييم اللاعبين الذين أصيبوا خلال الموسم من أجل الارتجاجات من قبل طبيب الفريق وإعادة تقييمهم باستخدام نظام SSVEP لقراءات ما بعد الإصابة والتعافي. بالإضافة إلى ذلك ، توسع هذه الدراسة بروتوكولها للتحقق من قدرة نظام SSVEP المحمول على الحصول على قراءات EEG عالية الجودة البحثية التي يمكن أن تساعد في التقييم الجانبي ل SRC.

Protocol

تم الحصول على الموافقات على الجزء الأول من البروتوكول من لجنة أخلاقيات البحوث البشرية (HREC) التابعة لمنطقة الصحة المحلية في جنوب شرق سيدني (ESLHD). وتم تزويد جميع الجهات الفاعلة بصحائف معلومات مفصلة عن المشاركين وتم الحصول على موافقتهم قبل المشاركة (الرقم المرجعي ل SESLHD-HREC: 17/039 HREC/17/POWH/91).

تم الحصول على الموافقات لاستخدام دراسة النظام المحمول المحسن من لجنة أخلاقيات البحوث البشرية في Bellberry (HREC). تم تزويد جميع الأشخاص الخاضعين للرقابة بصحائف معلومات مفصلة عن المشاركين وتم الحصول على الموافقة قبل المشاركة (الرقم المرجعي ل HREC: 1802VEPEEG-CER).

1. فحص المشاركين وموافقتهم

  1. تجنيد المشاركين من نادي اتحاد الرجبي واحد قبل بدء موسم تنافسي. يجب أن يكون المشاركون أصحاء ، ناطقين باللغة الإنجليزية ، من الذكور البالغين (فوق سن 18) الذين هم أعضاء في فريق اتحاد الرجبي للهواة (الشكل 1).
    1. نظرا للطبيعة الوامضة للمحفزات البصرية ، تأكد من أن المشاركين لا يستوفون أيا من معايير الاستبعاد الصارمة التالية: تشخيص أو أعراض الصرع ، أو إصابات الدماغ الحالية و / أو السابقة ، أو العمى القانوني.
    2. إبلاغ المشاركين بالإبلاغ عن أي أعراض بعد الإصابة في الملعب الرياضي بصدق إلى الممارس الطبي الذي يحيل المعلومات إلى الباحث (الباحثين) في الدراسة المرتبطة. يجب أن يفهم المشاركون أن المشاركة في الدراسة تتطلب ما لا يقل عن جلستي اختبار SSVEP خلال الموسم ، مع إمكانية إجراء المزيد من الاختبارات في حالة حدوث إصابة ارتجاجية.

2. إعداد معدات SSVEP الاستقصائية

  1. قم بتركيب هاتف ذكي مشحون بشاشة كريستال سائل (LCD) في إطار الواقع الافتراضي (VR) (الشكل 2A ؛ انظر جدول المواد).
    1. قم بإنشاء ملف فيديو .mp4 يتكون من سلسلة من الشاشات بالأبيض والأسود بالتناوب بتردد 15 هرتز ، ليصبح المجموع 30 ثانية. ضع رقما عشوائيا في وسط إطار الفيديو (يشغل أقل من 2٪ من الشاشة بزاوية بصرية تبلغ 1.5 درجة) حتى يركز المشاركون مركزيا عليها أثناء التحفيز. تأكد من تغيير الرقم على فترات 5 ثانية لتشجيع الاهتمام المستمر (الشكل 2 ب).
    2. قم بتحميل ملف الفيديو الذي تم إنشاؤه على الهاتف الذكي وعرضه بسطوع كامل (الحد الأدنى ~ 490 شمعة في المتر المربع) ، بمثابة الحافز البصري لنظام SSVEP.
  2. اشحن سماعة الرأس اللاسلكية EEG ذات 14 قناة، والتي سيتم استخدامها كجهاز تسجيل EEG أساسي (الشكل 3A).
    1. قم بإقران سماعة الرأس بكمبيوتر قريب عبر جهاز استقبال USB العالمي المرفق (دونجل). أدخل الدونجل في منفذ USB الخاص بالكمبيوتر ، وقم بتشغيل سماعة الرأس عبر زر الطاقة، وافتح برنامج سماعة الرأس EEG المكون من 14 قناة على جهاز كمبيوتر، وحدد الزر اتصال على التطبيق بجوار معرف سماعة الرأس المعروض (انظر جدول المواد).
  3. تشبع تماما أجهزة استشعار شعر الموردة بمحلول ملحي.
    1. قم بتثبيت المستشعرات المشبعة في الأذرع البلاستيكية السوداء لسماعة الرأس عن طريق تدوير كل مستشعر بلطف في اتجاه عقارب الساعة حتى يتم الشعور ب "نقرة" ويشعر المستشعر بالأمان.

3. تقييم خط الأساس للمشاركين

  1. الحصول على موافقة جميع المشاركين الذين اجتازوا أسئلة الفحص للمشاركة في الدراسة قبل بدء موسم الرجبي.
  2. اطلب من المشاركين الموافقين الجلوس على كرسي في بيئة مغلقة هادئة مع ضوء محيط طبيعي ، مثل غرفة المكتب. أثناء جلوس المشاركين ، قم بتركيب سماعة رأس EEG المكونة من 14 قناة على رؤوس المشاركين عن طريق تحريك عصابة الرأس لأسفل من أعلى رؤوسهم. رتب الأقطاب الكهربائية وفقا للنظام الدولي 10-20 (الشكل 3B)28,29. ضع المستشعرين الأماميين لسماعة الرأس بما يتماشى مع خط شعر المشاركين أو ما يقرب من ثلاثة أصابع فوق حاجبي المشاركين.
    ملاحظة: إذا كان لدى المشاركين شعر كثيف ، فقم بتشغيل المستشعر تحت الشعر ، وأضف كمية إضافية من المياه المالحة. إذا انتقل الموضوع من موضع الجلوس الثابت أو كان هناك تغيير في الإعدادات البيئية أثناء التقييم ، يمكن أن تحدث قطعة أثرية (الشكل 4) ، ويجب عدم تجميع بيانات SSVEP للتحليل (مهملة).
    1. استخدم الأقطاب الكهربائية القذالية (O1 و O2) كأقطاب تسجيل رئيسية والأقطاب الجدارية (P3 و P4) كأقطاب أرضية وأقطاب مشتركة (مرجعية) (الشكل 3B).
  3. تأكد من وجود اتصال كاف بين سماعة الرأس ورأس المشاركين من خلال استخدام برنامج جودة الاتصال قبل متابعة الاختبار. تشير الأقطاب الكهربائية الخضراء إلى جودة اتصال جيدة (<20 كيلو أوم) وفقا لمعايير الشركة المصنعة.
    1. في حالة عدم تحقيق جودة اتصال جيدة لجميع قنوات الأقطاب الكهربائية ذات الأهمية (O1 ، O2) ، أعد تشبع المستشعرات بمحلول ملحي وأعد التحقق من تحديد المواقع لضمان تدفق المستشعرات على فروة الرأس قدر الإمكان.
      ملاحظة: يجب الحصول على جودة تلامس جيدة لضمان الاتصال الكهربائي بين فروة الرأس والأقطاب الكهربائية ، مما يقلل من القطع الأثرية المحتملة (الشكل 4).
  4. اطلب من المشاركين حمل الهاتف الذكي للاختبار داخل إطار الواقع الافتراضي حتى العينين ، والتدفق على وجوههم وجسر الأنف ، مما يضمن تغطية كلتا العينين بالكامل.
    1. اطلب من المشاركين التأكد من أن الرقم البؤري مرئي في وسط الشاشة وأن الإطار يحجب الضوء البيئي.
  5. قم بإزالة إطار VR من وجه المشاركين وأبلغهم أنه سيتم الآن بدء فيديو التحفيز المرئي. ثم قم بتسليمها مرة أخرى إلى إطار VR لإعادة تطبيقها في نفس موضع الخطوة 3.4.1.
    1. ذكر المشاركين بأنهم سيركزون على الرقم البؤري ويظلون ثابتين وهادئين خلال مدة اختبار SSVEP.
  6. ابدأ فيديو التحفيز المرئي عن طريق الضغط على زر التشغيل على شاشة الهاتف الذكي ، ثم اطلب من المشاركين وضع إطار VR على وجهه (وفقا للخطوة 3.4).
  7. اطلب من المشاركين التأكد من أن لديهم إطار VR في الموضع الصحيح وفقا للخطوة 3.4. بعد تأكيد المشارك ، ابدأ في وقت واحد ساعة توقيت العد التنازلي لمدة 30 ثانية ثم حدد زر بدء التسجيل على برنامج سماعة رأس EEG المكون من 14 قناة لبدء التسجيل على سماعة رأس EEG.
  8. بمجرد انتهاء فترة 30 ثانية ، أوقف تسجيل EEG عن طريق تحديد الزر Stop (إيقاف) على برنامج سماعة رأس EEG المكون من 14 قناة.
    1. قم بإزالة إطار الواقع الافتراضي من أعين المشاركين وأبلغهم بأن تقييم SSVEP الأول قد اكتمل.
  9. احفظ استجابة SSVEP المسجلة للحساب المحلي بالنقر فوق الزر "جلسات محفوظة" في برنامج سماعة رأس EEG المكون من 14 قناة. تصدير الملف المحفوظ كملف تنسيق بيانات أوروبي (EDF) إلى جهاز تخزين مفضل.
    ملاحظة: يجب تسمية ملفات EDF بالأحرف الأولى من اسم المشارك وتاريخه ووقته ونوع الاختبار الذي تم إجراؤه (خط الأساس أو ما بعد الإصابة أو التعافي) لأغراض تحديد الهوية والتخزين.
  10. كرر بروتوكول تقييم SSVEP (الخطوات من 3.2 إلى 3.9) في تتابع سريع بعد الخطوة 3.9.
    ملاحظة: يتم إجراء ذلك كقراءة ثانية من التقييمين وينتج عنه قراءة EEG أكثر وضوحا باستمرار.
  11. بمجرد الانتهاء من زوج تقييمات SSVEP بنجاح ، اطلب من المشارك إزالة إطار VR من أعينهم ، وإزالة سماعة الرأس بعناية من رؤوس المشاركين.
    1. قم بإزالة مستشعرات القطب الكهربائي من سماعة الرأس وتخزينها في علبة واقية مناسبة حتى استخدامها التالي للتأكد من أن المياه المالحة لا تؤدي إلى تآكل أقطاب سماعة الرأس.
    2. نظف كل من سماعة الرأس والهاتف الذكي + الإطار باستخدام مناديل كحول الأيزوبروبيل (70٪) قبل تخزين كلتا القطعتين من المعدات في حالتيهما حتى استخدامهما التالي.
  12. اسأل المشارك عما إذا كان قد عانى من أي ردود فعل غير طبيعية على الحافز ، بما في ذلك وجود صداع أو دوخة. سجل الاستجابة في سجل دراسة.
  13. أبلغ المشارك أنه قد أكمل اختباره الأساسي وسيتم تقييمه مرة أخرى في غضون 72 ساعة من المباراة التنافسية التالية لهذا الموسم.

4. تقييم ما بعد الإصابة

  1. تأكد من تسجيل أي تأثير على الملعب يشتبه في أنه ارتجاج في المخ والإبلاغ عنه مرة أخرى إلى محقق الدراسة من قبل طبيب الفريق أو اللاعب.
  2. احصل على تقييمات ما بعد الإصابة لأي لاعبين تم الإبلاغ عنهم في الخطوة 4.1 خلال 72 ساعة من الحادث باستخدام بروتوكول SSVEP المفصل في القسم 3.
  3. تأكد من خضوع جميع اللاعبين لتقييم SSVEP بعد الإصابة ، والذي يتم تقييمه من قبل طبيب الفريق (انظر القسم 5) لتحديد متى تعافى اللاعب من الإصابة ويمكنه العودة إلى التدريب والألعاب ذات الاتصال الكامل. تأكد من تسجيل تشخيص طبيب الفريق لأغراض التحقيق.
    1. أبلغ اللاعب أنه سيتم إعادة تقييمه باستخدام نظام SSVEP بمجرد اعتباره مستعادا من قبل طبيب الفريق.

5. تقييمات الارتجاج السريري

  1. تأكد من تقييم جميع اللاعبين من قبل طبيب الفريق في غضون 72 ساعة من التأثير المحتمل المولد للارتجاج.
    ملاحظة: يجب أن يكون طبيب الفريق ممارسا مرخصا لديه خبرة سريرية في تقييم الإصابات المتعلقة بالرياضة ومعتمدا من قبل الهيئة الإدارية الرياضية ذات الصلة.
    1. اطلب من طبيب الفريق إجراء فحص عصبي بالإضافة إلى استخدام عناصر من أداة تقييم الارتجاج الرياضي (SCAT) لتحديد حالة وعي اللاعب ، ووجود أي من العلامات والأعراض الشائعة المرتبطة بالارتجاج15.
      ملاحظة: يتم إجراء التقييمات باستخدام السلوك والسلوك النموذجي للاعب كمرجع.
  2. وفقالإرشادات العودة المتدرجة للعب (GRTP) الخاصة بالرجبي الأسترالي (GRTP) ، تأكد من إعادة تقييم اللاعب من قبل نفس طبيب الفريق في غضون 48 ساعة من تشخيص الارتجاج ، ومرة أخرى مرة واحدة لكل جلسة تدريب حتى يتم السماح له بالعودة للعب30.
  3. تأكد من خضوع اللاعبين لتقييم نهائي مع طبيب الفريق لتحديد ما إذا كانوا قد تعافوا سريريا ، قبل السماح لهم بالعودة إلى ممارسة أو ألعاب الاتصال الكامل. يقوم الطبيب بتحديد حالة إصابة اللاعب بناء على التحسن في اختبار SCAT والحد من الأعراض المرتبطة به وأي سلوك غير نمطي ، والذي لوحظ سابقا.
    ملاحظة: يجب أن يحدث هذا التقييم النهائي بعد 12 يوما على الأقل من الإصابة وفقا ل GRTP.
    1. تسجيل تحديد الطبيب لحالة إصابة اللاعب (ارتجاج أو تعافى) لأغراض التحقيق.

6. تقييم التعافي

  1. قم بتقييم اللاعبين الذين تم اعتبارهم مستردين في الخطوة 5.3 باستخدام بروتوكول SSVEP المفصل في القسم 3 للحصول على استجابة SSVEP للاسترداد.

7. تقييم موثوقية الاختبار وإعادة الاختبار

  1. تأكد من إعادة اختبار جميع المشاركين غير المصابين في غضون 72 ساعة بعد كل مباراة تنافسية في الموسم باستخدام نظام SSVEP المحمول في نفس الإعداد المفصل في القسم 3 للحصول على بيانات لموثوقية اختبار إعادة اختبار النظام.

8. معالجة بيانات SSVEP

  1. إنشاء برنامج نصي للحوسبة العددية يمكنه استيراد ومعالجة جميع ملفات بيانات EDF المسجلة من الأقسام 3-7 (انظر جدول المواد).
    1. قم بتطبيق مرشح تمرير النطاق الترددي Butterworth مع ترددات الزاوية عند 5 هرتز و 40 هرتز على فولتية SSVEP الخام التي تم الحصول عليها باستخدام سماعة رأس EEG المكونة من 14 قناة لتقليل تأثيرات الضوضاء منخفضة التردد وإزاحة جهد التيار المستمر وطاقة التيار الكهربائي31.
    2. تطبيق تحويل فورييه السريع (FFT) على قيم SSVEP المصفاة لتحليل البيانات في مجال التردد32.
    3. تطبيع قيم FFT من قناتي القطب O1 و O2 لإنشاء مجموعة واحدة من القيم للرسم الرسومي ككثافة طيف طاقة (الشكل 5).
  2. بمجرد معالجة بيانات EEG ، احسب نسبة الإشارة إلى الضوضاء (SNR) لكل ملف بيانات عن طريق قسمة الحجم عند 15 هرتز على متوسط الحجم بين 5-40 هرتز. صيغة SNR هي:
    Equation 1
    حيث:
    السعة 15 هرتز = جهد نطاق التردد15 هرتز (μV)
    متوسطالسعة = متوسط الجهد لجميع نطاقات التردد بين 5-40 هرتز (μV)
  3. تأكد من حفظ جميع البيانات (EDF الخام ، EDF المعالج ، قيمة SNR ، التعليقات ، وتواريخ حالة إصابة اللاعبين) في مجلدات مصنفة بشكل مناسب لأغراض التحقيق.

9. التحليل الإحصائي

  1. قم بدمج ملفات بيانات اللاعبين في ورقة قيم مفصولة بفواصل (CSV) بشكل قاطع (أعمدة منفصلة لقراءة الأساس والارتجاج والاسترداد).
    1. استخدم SNR لكل قراءة SSVEP لمقارنة المجموعات المختلفة. عبر عن جميع البيانات الملخصة كوسيطات ذات نطاق ربع سنوي من 25 إلى 75 (IQR) ، مع مستوى دلالة إحصائية ألفا (α) = 0.05 مجموعة ، وجميع مستويات التباين المعروضة في الانحراف المعياري (± S.D.). استخدم برنامج التحليلات الإحصائية (انظر جدول المواد) لتحليل قيم SNR للمجموعة.
    2. قم بتقييم الوضع الطبيعي لقيم SNR لجميع اللاعبين باستخدام اختبار Shapiro-Wilk.
    3. قارن متوسط SNR بين جميع مجموعات التقييم الثلاث باستخدام اختبارات t المقترنة (بين القراءات الارتجاجية الأساسية ، والقراءات المستردة من الارتجاج ، والقراءات المستردة من خط الأساس ) للاعبين الذين عانوا من جميع أنواع التقييمات الثلاثة. تأكد من تطبيق تصحيح مقارنة متعددة من خلال استخدام تصحيح بونفيروني.
    4. احسب حجم تأثير مقارنات اختبار t باستخدام D32 الخاص بكوهين.
  2. تقدير موثوقية الاختبار وإعادة الاختبار باستخدام نموذج 3 ، معامل ارتباط داخل الفئة k (ICC) ؛ ICC (3,k) مع فاصل ثقة 95٪ (CI) لفحص الاتفاق بين خط الأساس والاختبار المتكرر طوال الموسم.
    ملاحظة: يمكن إيقاف التجربة مؤقتا هنا وإعادة تشغيلها في وقت لاحق.

10. تحسين إعداد نظام SSVEP المحمول

ملاحظة: النظام الموضح في هذا القسم عبارة عن إعداد الكل في واحد الذي تم تصميمه لتمكين عملية قياس أكثر كفاءة ، سواء بشكل أسرع أو مع تحسين الراحة للمشارك. يرجى ملاحظة أن الإعداد الموصوف في الأقسام 2-6 هو نموذج أولي مبسط يتكون من العديد من المعدات المدمجة لإنشاء نظام إثبات المفهوم. ويرد مخطط البروتوكول باستخدام هذا النظام في الشكل 6.

  1. احصل على نظام SSVEP محمول يحتوي على حافز بصري وتكوين قطب كهربائي مكافئ للنظام الموضح في القسم 2 (انظر الشكل 7A).
    1. قم بتنزيل تطبيق SSVEP الخاص بالنظام من متجر تطبيقات iOS على جهاز يعمل بنظام iOS (انظر جدول المواد).
  2. تأكد من أن فريق التحقيق على دراية بتعليمات الاستخدام (IFU) لنظام SSVEP المحمول وتطبيق iOS المزود به ، والذي يتيح تنشيط جهاز SSVEP والتخزين المحلي لقراءات EEG.
    1. قم بإنشاء حسابات موضوع على تطبيق iOS باتباع إرشادات الاستخدام (IFU) لنظام SSVEP المحمول. افتح التطبيق، وحدد علامة التبويب الموضوعات ، ثم اضغط على الزر إضافة موضوع جديد .

11. إعداد نظام EEG المرجعي

  1. احصل على وحدة مضخم EEG من الدرجة السريرية تم التحقق من صحتها مع تكوين قطب كهربائي معياري لا يحتوي على مكون تحفيز بصري (الشكل 7C).
  2. تأكد من أن فريق التحقيق على دراية بتعليمات الاستخدام (IFU) لنظام EEG السريري وتطبيق برنامج علم الأعصاب السريري المزود به (انظر جدول المواد) ، مما يتيح تنشيط مكبر الصوت والتخزين المحلي لقراءات EEG.

12. التحقق من صحة EEG لنظام SSVEP المحمول المحسن

  1. قم بتجنيد مشاركين بالغين أصحاء يتحدثون الإنجليزية باستخدام نفس معايير الاستبعاد المفصلة في القسم 1. الموافقة على هؤلاء المشاركين لدراسة التحقق من صحة نظام SSVEP.
  2. قم بتعيين عدد عشوائي للمشاركين من 01 إلى 20. تقييم المشاركين مع عدد فردي معين أولا مع نظام SSVEP المحمول ، ثم مع نظام EEG السريري (الخطوات 12.3-12.16). والعكس صحيح بالنسبة للمشاركين المعينين بأرقام زوجية (الخطوات 12.10-12.14، ثم 12.3-12.9، ثم 12.15-12.16) (الشكل 6).
    1. قم بإعداد سماعة الرأس SSVEP وفقا لتعليمات الاستخدام (IFU): اشحن سماعة الرأس بالكامل وقم بإقرانها بتقنية Bluetooth بتطبيق SSVEPiOS. أدخل أسطوانات مستشعر البولي يوريثين المرفقة في قنوات القطب الكهربائي وتشبعها باستخدام محلول ملحي عادي.
  3. ضع سماعة الرأس SSVEP على رأس المشارك وفقا ل IFU الخاص بالنظام ، مع وضع الجزء السفلي من الوحدة السكنية الخلفية مباشرة فوق الجزء الداخلي للمشارك ، ووضع غلاف القناع الأمامي بشكل آمن فوق أعينهم وجسر الأنف وسماعة الرأس مشدودة عبر أحزمة الضبط المرنة وأبازيم التثبيت.
  4. تحقق من مؤشر مقاومة تطبيق SSVEP iOS لضمان اتصال كاف بين سماعة الرأس ورأس المشارك قبل الاختبار. تشير المؤشرات المرئية الخضراء على التطبيق المرتبط (المعاوقة <15 كيلو أوم) إلى جودة اتصال جيدة وفقا لمعايير الشركة المصنعة.
    1. إذا لم يتم تحقيق جودة اتصال جيدة لجميع قنوات القطب ذات الأهمية ، فأعد تشبع المستشعرات بمحلول ملحي طبيعي وأعد التحقق من تحديد المواقع للتأكد من أن المستشعرات تتدفق على فروة الرأس قدر الإمكان.
      ملاحظة: يجب الحصول على جودة تلامس جيدة لضمان الاتصال الكهربائي بين فروة الرأس والأقطاب الكهربائية ، مما يقلل من القطع الأثرية المحتملة (الشكل 4).
    2. تأكد من أن المشارك مرتاح. اطلب منهم البقاء ساكنين وهادئين وهادئين أثناء الجلوس والتحديق إلى الأمام في الأضواء ، وأن يرمشوا فقط عند الحاجة. إذا انتقل الموضوع من وضع الجلوس الثابت أو كان هناك تغيير في الإعدادات البيئية أثناء التقييم ، يمكن أن تحدث قطعة أثرية (الشكل 4) ، ويجب عدم تجميع بيانات SSVEP للتحليل (مهملة).
  5. ابدأ التحفيز البصري عن طريق الضغط على زر بدء الاختبار على تطبيق iOS. عند المطالبة، اضغط على الزر متابعة للانتقال إلى المرحلة التالية من الاختبار. يتم تشغيل الحافز البصري مرتين وفقا ل IFU الخاص بالنظام ، والحصول على قراءة SSVEP أولية وأولية.
  6. بعد الانتهاء من تقييم SSVEP ، قم بإزالة سماعة رأس SSVEP من رؤوس المشارك. اسمح للأشخاص بالاسترخاء لمدة لا تقل عن 30 ثانية.
  7. للحصول على قيمة موثوقية إعادة اختبار إعادة الاختبار، كرر بروتوكول تقييم SSVEP مع نظام SSVEP (الخطوات من 12.3 إلى 12.7) بعد نهاية فترة الراحة.
  8. اسمح للمشاركين بالراحة لمدة 5 دقائق قبل المتابعة مع نظام EEG التالي.
  9. قم بإعداد مضخم EEG السريري وفقا ل IFU: الطاقة على مكبر الصوت عن طريق الاتصال بجهاز كمبيوتر عبر دونجل USB المقدم وكابل الطاقة ، وتوصيل خمسة أقطاب كهربائية تؤدي إلى 10-20 موضع EEG من 01 و O2 و OZ و P1 و P2 ، وفتح برنامج EEG للأعصاب السريرية على جهاز كمبيوتر وإنشاء دراسة جديدة (عبر علامة التبويب تسجيل ).
    1. ضع جل تحضير فروة الرأس على المنطقة القذالية من رأس المشارك ، وفرك الجل في حركة في اتجاه عقارب الساعة بالأصابع لينتشر إلى طبقة رقيقة.
    2. ضع غطاء القطب الكهربائي فوق رأس المشارك وفقا ل IFU لنظام EEG السريري. ضع الجل الموصل على بقع القطب الخمسة بعناية وبأيد نظيفة.
    3. ضع بقع القطب الكهربائي الخمسة على فروة رأس المشارك في مواضع O1 و O2 و O3 و P1 و P2 المعنية وفقا لتسمية تحديد المواقع 10-20 EEG.
  10. تحقق من مؤشر مقاومة تطبيق برنامج مكبر الصوت EEG السريري لضمان اتصال كاف بين سماعة الرأس ورأس المشارك قبل الاختبار. تعتبر قيم المقاومة <15 كيلو أوم مقبولة لتطبيق EEG.
    1. في هذه الحالة ، لا يتم تحقيق جودة اتصال جيدة لجميع قنوات القطب ذات الأهمية ، أعد تطبيق المواد الهلامية المستحضرة وأعد التحقق من تحديد المواقع للتأكد من أن المستشعرات تتدفق على فروة الرأس قدر الإمكان.
  11. اطلب من المشارك حمل القناع الأمامي لجهاز SSVEP فوق عينيه وفقا للخطوة 12.4 ، بينما يحمل مساعد التحقيق الوحدة السكنية الخلفية بعيدا عن فروة الرأس.
    1. كرر التعليمات الموضحة في القسم 12.5.2.
  12. ابدأ تسجيل مضخم EEG عن طريق الضغط على رمز السجل الأحمر الموجود في الزاوية العلوية اليسرى من برنامج طب الأعصاب السريري. مباشرة بعد بدء التسجيل ، ابدأ التحفيز البصري عن طريق الضغط على زر بدء الاختبار على تطبيق iOS.
    1. اضغط على رمز السجل الأحمر لإيقاف تسجيل مضخم EEG بمجرد مطالبتك بأن نظام SSVEP قد أوقف الجولة الأولى من التحفيز وينتظر الأمر للمتابعة.
    2. أعد تشغيل تسجيل مضخم EEG بالضغط على رمز التسجيل الأحمر على برنامج طب الأعصاب السريري، ثم تابع التحفيز البصري عن طريق تحديد الزر متابعة في تطبيق SSVEP iOS.
    3. اضغط على رمز التسجيل الأحمر لإيقاف تسجيل مضخم صوت EEG بمجرد مطالبتك بإيقاف نظام SSVEP للتحفيز البصري.
  13. اسمح للموضوع بالاسترخاء لمدة لا تقل عن 30 ثانية. للحصول على قيمة موثوقية إعادة الاختبار ، كرر بروتوكول تقييم SSVEP مع نظام EEG السريري (الخطوات من 12.10 إلى 12.13) بعد نهاية فترة الراحة (اختباران إجماليان: الاختبار 1 / الاختبار 2).
  14. بمجرد الانتهاء من زوج تقييمات SSVEP بنجاح ، اطلب من المشارك إزالة القناع الأمامي من عينيه ، وفصل بقع القطب الكهربائي بعناية عن فروة رأسه.
    1. قم بتنظيف كل من سماعة الرأس SSVEP وخيوط القطب الكهربائي باستخدام مناديل كحول الأيزوبروبيل (70٪) قبل تخزين كلتا القطعتين من المعدات في حالتيهما حتى استخدامهما التالي.
  15. اسأل المشارك عما إذا كان قد عانى من أي ردود فعل غير طبيعية على الحافز ، بما في ذلك وجود صداع أو دوخة. سجل ردودهم في سجل الدراسة قبل إبلاغهم بأنهم أكملوا مشاركتهم في الدراسة.

13. اختبار إعادة اختبار حساب موثوقية نظام SSVEP المحمول

  1. قم بتنزيل قيم SSVEP الخام لكل من مجموعات اختبار SSVEP الأساسية من جهاز iOS باستخدام برنامج أداة مساعدة لإدارة الأجهزة المحمولة ؛ سيتم إخراج النتائج كملفات قيمة مفصولة بفواصل (CSV). لأغراض تحديد الهوية والتخزين ، احفظ الملفات باستخدام الاسم الكامل للمشارك ونوع الاختبار الذي تم إجراؤه وتاريخه.
  2. قم بتعديل البرنامج النصي للحوسبة العددية الذي تم إنشاؤه في القسم 8 لمعالجة ملفات CSV باستخدام صفيف إضافي من قيم SSVEP من قناة تسجيل Oz .
  3. قم بتجميع ملفات البيانات المعالجة في مجموعة من أوراق CSV، مع تلخيص القيم وفقا لفئة الاختبار 1 أو الاختبار 2 الخاصة بكل منها.
  4. استخدم SNR لكل قراءة SSVEP لمقارنة نتائج الاختبارات المختلفة. تقدير موثوقية الاختبار وإعادة الاختبار باستخدام نموذج 2، ومعامل ارتباط بين الفئات من النوع 1 ICC (2,1) مع فاصل ثقة 95٪ (CI)، ومستوى أهمية α مضبوط على 0.05.

14. اختبار إعادة اختبار حساب نظام تخطيط كهربية الدماغ السريري

  1. قم بتنزيل قيم SSVEP الخام لكل من مجموعات الاختبار الأولية لمضخم EEG من برنامج علم الأعصاب السريري ؛ سيتم إخراج النتائج كملفات CSV. لأغراض تحديد الهوية والتخزين، احفظ الملفات باستخدام اسم الموضوع ونوع الاختبار الذي تم إجراؤه.
  2. كرر القسم 13.2-13.4 باستخدام ملفات CSV لمضخم EEG الذي تم تنزيله لتقدير موثوقية اختبار وإعادة اختبار نظام EEG السريري.

15. حساب الاتفاق لأنظمة SSVEP و EEG السريرية المحمولة

  1. حدد معايير تحديد ما إذا كان نظام تخطيط كهربية الدماغ قد اكتشف SSVEP (المعايير الموصى بها: إذا كانت ذروة الإشارة الرئيسية بين 5-35 هرتز هي 15 ± 0.1 هرتز، وإذا كانت درجة Z للقمة الرئيسية أعلى من 5).
  2. قم بتعديل البرنامج النصي للحوسبة العددية الذي تم إنشاؤه في القسمين 12 و 13 لتحديد تردد الذروة ودرجة Z لملفات SSVEP التي تتم معالجتها بشكل إضافي. صيغة Z-score هي.
    Equation 2
    أين:
    ذروة السعة = الجهد عند تردد الذروة (μV)
    متوسطالسعة = متوسط الجهد لجميع نطاقات التردد بين 5-35 هرتز (μV)
  3. إجراء تحليل ذو حدين لقدرة أنظمة EEG على اكتشاف SSVEP بنجاح باستخدام المعايير المحددة ، مع احتمال ذو حدين (٪) يؤخذ على أنه اتفاق بين النظامين. وتستخدم التسجيلات الأولية والأولية لكل نظام لحساب مستوى الاتفاق عبر مجموعتين من البيانات، على التوالي.
  4. استخدم درجة Z لكل قراءة SSVEP لمقارنة أنظمة EEG المختلفة. عبر عن جميع البيانات الملخصة كمتوسطات ذات نطاق ربع سنوي من 25 إلى 75 (IQR). استخدم برنامج التحليلات الإحصائية للتحليل الإحصائي للقيم التي تمت معالجتها في النظام.
  5. قم بتعديل البرنامج النصي للحوسبة العددية الذي تم إنشاؤه في القسمين 12 و 13 لتحديد متوسط SNR لكل تردد نتج عنه نقطة بيانات تتراوح من 0-25 هرتز ، لجميع ملفات SSVEP (الأولية والأولية) التي تم إنشاؤها بواسطة SSVEP ونظام EEG السريري.
    1. إنشاء كثافة طيف طاقة (PSD) لكلا النظامين تطبيع متوسط نتائج SNR بين 0-25 هرتز (انظر النتائج التمثيلية).
      ملاحظة: إنشاء سلسلة بيانات منفصلة لكل نظام EEG وتراكبها على نفس PSD.

Representative Results

تم تسجيل ما مجموعه 65 من لاعبي الرجبي الذكور (20.9 ± 2.3 سنة) بنجاح في القسم الأول من هذه الدراسة ، مع خضوع جميع اللاعبين لتقييم SSVEP الأساسي (الشكل 1). خلال موسم الرجبي ، تعرض 12 مشاركا لإصابة ارتجاج محتملة في الملعب وأعيد تقييمهم باستخدام نظام SSVEP لتقييم ما بعد الإصابة. قام طبيب الفريق بتقييم هؤلاء اللاعبين باستخدام بروتوكول تقييم الارتجاج السريري وشخص هؤلاء المشاركين ال 12 على أنهم مصابون بارتجاج. تم اعتبار جميع الاثني عشر تعافيا من قبل الطبيب خلال الفترة الزمنية GRTP 12 يوما30. بعد قرار الطبيب بأن اللاعبين قد تم استردادهم ، كان 8 لاعبين متاحين ل SSVEP إضافي. مصنفة على أنها تقييم للتعافي. تم إعادة اختبار اثنين وعشرين لاعبا لم يصابوا بارتجاج في المخ لأغراض موثوقية الدراسة على مدار الموسم. أما المشاركون المتبقون الذين لم يعاد اختبارهم فقد أنفسهم للمتابعة. لم يتم الإبلاغ عن أي أحداث سلبية بعد تحفيز SSVEP طوال مدة الدراسة. تم تأكيد موثوقية نظام SSVEP المستخدم على لاعبي الرجبي من خلال معامل ارتباط عالي داخل الفئة (ICC) مع فاصل ثقة بنسبة 95٪ ، أي ما يعادل 0.91 (0.79-0.96) للاعبين غير المصابين المعاد اختبارهم (n = 22) و 0.96 (0.74-0.99) للاعبين المسترجعين المعاد اختبارهم33. تم النظر في مجموعات البيانات التي تم فيها تحقيق جودة اتصال جيدة لهذا الحساب. هذا نتيجة لعدد قليل من المناسبات التي أثرت فيها إمكانات شعر المشاركين أو جلدهم على قدرة أنظمة EEG على الحصول على SSVEP نظيف (الشكل 4).

من أجل تحديد ما إذا كان يمكن استخدام SSVEP المنتج عبر نظام التحقيق هذا كعلامة حيوية للارتجاج ، تم تجميع قيم SNR للنتائج المعالجة في تقييمات خط الأساس (التحكم) ، والارتجاج ، والاسترداد للمقارنة (الشكل 1). وعموما، كان متوسط SNR لجميع مشغلات التحكم (n = 65) 4.80 [IQR: 4.07-5.68]، حيث أظهر متوسط تخطيط كهربية الدماغ المعالج لمجموعة التحكم إشارة ذروة واضحة تبلغ 15 هرتز في طيف التردد المعني33. وقد شوهدت استجابة مماثلة عندما تم رسم متوسط قيم SSVEP لمجموعة تحكم منفصلة (n = 20 ؛ السكان العامون الأصحاء) التي تنتجها نفس الحافز البصري ولكنها مسجلة بنظام EEG مختلف ، ككثافة طيف طاقة (الشكل 5). وقد سمح هذا التوزيع المتوسط وكثافة طيف الطاقة بتعيين تحكم واضح لاستجابة SSVEP للاعب غير مصاب (غير مصاب بارتجاج) لإعداد التحقيق (الشكل 2، الشكل 3). كان متوسط SNR لجميع اللاعبين المصابين بالارتجاج (n = 12) واللاعبين المستردين مع تقييمات SSVEP المتاحة (n = 8) ، 2.00 [IQR: 1.40-2.32] و 4.82 [IQR: 4.13-5.18] ، على التوالي33. لاحظت الدراسة التجريبية اختلافات كبيرة في متوسط قيم SNR (+4.03 ؛ p < 0.0001) بين التحكم (خط الأساس) واللاعبين المصابين بالارتجاج. كان للارتجاج تأثير كبير على إشارة SSVEP (Cohens، d = 4.03). ومن المثير للاهتمام ، أن المجموعة المستردة من اللاعبين شوهدت لديها تباين SNR دقيقة (+0.02 ؛ p = 0.0495) فقط عند الأهمية (α < 0.05) ، مع تأثير تافه مقارنة بالمجموعة الضابطة (Cohens ، d = 0.17) 33. هذا يشير إلى أنه بعد الشفاء التام ، وفقا لإرشادات GRTP30 ، فإن قيم SSVEP مكافئة للاعب المصاب بالارتجاج وغير المصاب. علاوة على ذلك ، كان ينظر إلى متوسط SNR على أنه مختلف اختلافا كبيرا (+2.80 ؛ p = 0.0002) بين مجموعة اللاعبين المصابين بالارتجاج والتعافي ، مما يدل على أن فترة الاسترداد كان لها تأثير كبير على إشارة SSVEP للاعب المصاب بالارتجاج (Cohens ، d = 3.60)33.

شوهدت استجابة مماثلة في تباين SNR المتوسط عند مقارنة اللاعبين الذين خضعوا لجميع أشكال الاختبار الثلاثة فقط (n = 8 ؛ خطوط الأساس ، الارتجاج ، والتعافي). ولوحظ تغير كبير بين خطوط الأساس مقابل الارتجاج (-2.34؛ p = 0.0001) والارتجاج مقابل الاسترداد (-2.72؛ p = 0.0002)، في حين لوحظ تباين طفيف بين خطوط الأساس مقابل الاسترداد (+ 0.28؛ p = 0.0495)، مع تأثير تافه بين هذه المجموعات (كوهين d = 0.17). تم تعزيز هذه النتائج عند أخذ متوسط قيم SNR للاعبين الذين خضعوا لجميع أشكال الاختبار الثلاثة. كان متوسط SNR لقراءات خط الأساس والارتجاج والاسترداد لهؤلاء اللاعبين 4.45 و 2.20 و 4.33 على التوالي. ولوحظ وجود فرق كبير بين خط الأساس مقابل الارتجاج (p = 0.0001) ومجموعات الارتجاج مقابل مجموعات التعافي (p = 0.0002). كان التباين في متوسط قيم SNR بين مجموعة الاسترداد ومجموعة خط الأساس صغيرا ، ولكنه كان في الأهمية (p = 0.0495). وبشكل عام، كانت الاستجابة للتحفيز أقل لدى اللاعبين المصابين بالارتجاج مقارنة بتقييمهم الأساسي. وبعد فترة نقاهة مراقبة، تمكن هؤلاء اللاعبون في نهاية المطاف من توليد استجابة تعادل تقييمهم الأولي (خط الأساس)33. هذا يدل على أن الارتجاج المرتبط بالرياضة له تأثير على قدرة الفرد على توليد SSVEPs لمدة لا تقل عن 12 يوما. إذا تم قياس استجابة الفرد ل SSVEP بشكل روتيني بطريقة مماثلة لهذا البروتوكول (الشكل 1): خط الأساس ، بعد الإصابة ، الشفاء ، يمكن للممارس الصحي استخدام SSVEPs كعلامة حيوية للارتجاج.

تم استخدام نظام SSVEP المحمول الكل في واحد (الشكل 7A) ، على (n = 20) مواضيع تحكم صحية من عامة السكان ، غير محددة لرياضة الرجبي. وبما أن هذا الجهاز عبارة عن جهاز بحثي له نظام قطب كهربائي مختلف (الشكل 7B) ومحفزات متنوعة قليلا من إعداد SSVEP الأولي ، فإن قيم SNR المتوسطة والمتوسطة لم تكن صالحة للمقارنة (الجدول 1). وبالمثل ، نظرا لأن المشاركين لم يشاركوا في الألعاب الرياضية مع ارتفاع معدل حدوث الارتجاج ، لم يتم تقييم نظام SSVEP كعلامة SSVEP للارتجاج. وبدلا من ذلك، أجريت دراسة موثوقية لإعادة الاختبار للتحقق من صحة النظام للاستخدام المستقبلي في التجارب واسعة النطاق (الشكل 6). أعاد نظام SSVEP ارتباطا عاليا قدره 0.81 (CI: 0.59-0.92) ، مما يشير إلى أن الجهاز موثوق به في الحصول على SSVEPs (الجدول 2). بالإضافة إلى ذلك، تم التحقق من دقة تكنولوجيا تخطيط كهربية الدماغ في الأنظمة من خلال دراسة اتفاق ضد نظام تخطيط كهربية الدماغ التقليدي من الدرجة السريرية (الشكل 7C)، والذي أعاد قيمة مماثلة ل ICC قدرها 0.83 (CI: 0.63-0.93) (الجدول 2). أدى التكرار الأول للاختبار (الأولي) إلى إظهار 18/20 مشاركا اتفاقا عبر كلا النظامين على احتمال ذي حدين بنسبة 95٪. بالنسبة لأحد المشاركين ، لم توافق الأجهزة بسبب اكتشاف نظام SSVEP لإيقاع ألفا أكثر بروزا من استجابة إشارة 15 هرتز المطلوبة (الشكل 8). بالنسبة للمشارك الآخر ، لم يتم تحديد SSVEP مع نظام EEG السريري (الشكل 9). ومع ذلك ، في التكرار الثاني (الابتدائي) ، كان لدى جميع المشاركين ال 20 اتفاق عبر كلا النظامين على احتمال ذو حدين بنسبة 100٪. ويوضح الشكل 10 الدقة الإجمالية للنظامين لإنتاج SSVEP ، الذي يصور كلا النظامين لهما SNR بارز فقط عند التردد المحفز: 15 هرتز. هذا يتحقق من صحة النظام المحمول على أنه مكافئ وظيفيا لأجهزة الصف السريري التي تستخدم لتسجيل إشارات EEG. عندما تؤخذ في تركيبة مع قابلية نظام SSVEP للحمل وسهولة الاستخدام ، فإنه يفتح مجموعة متنوعة من التطبيقات لالتقاط جودة البحث SSVEP خارج الإعداد السريري كما هو الحال في دراسة حالة SRC واسعة النطاق.

Figure 1
الشكل 1: منهجية المخطط الانسيابي لمشاركة الرياضيين في دراسة SRC-SSVEP. يفصل المخطط الانسيابي فحص أهلية المشاركين وتخصيص المجموعة طوال مدة دراسة SRC-SSVEP للاعبي اتحاد الرجبي الهواة. SRC; ارتجاج الرياضة ذات الصلة. SSVEP; حالة ثابتة البصرية استحضرت الإمكانات. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 2
الشكل 2: مكون التحفيز البصري لنظام SSVEP المحمول . (A) هاتف ذكي LCD مع فيديو محمل ومعروض ، مثبت داخل إطار VR من الورق المقوى. يطلب من المشارك حمل إطار VR على وجهه وجسر الأنف لضمان إحاطة كلتا العينين بالكامل بالإطار. (ب) توضيح الحافز البصري؛ حلقة فيديو تم إنشاؤها من شاشات بيضاء (الصف العلوي) وسوداء (الصف السفلي) بالتناوب بتردد 15 هرتز. احتوت كل شاشة على إطارين مفصولين بخط فاصل رأسي محاذاة مع مجال رؤية العين اليسرى واليمنى لإطار الواقع الافتراضي. يحتوي كل إطار على نقطة محورية في شكل رقم في مركزه يتناوب ضمن نطاق 1-9 على فترات 5 ثانية. SSVEP; حالة ثابتة البصرية استحضرت الإمكانات. شاشة LCD; عرض الكريستال السائل. الواقع الافتراضي. الواقع الافتراضي. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 3
الشكل 3: مكون تخطيط كهربية الدماغ اللاسلكي لنظام SSVEP المحمول . (A) سماعة رأس EEG ذات 14 قناة قادرة على نقل البيانات لاسلكيا إلى جهاز استقبال قريب متصل بجهاز كمبيوتر. (ب) خريطة مرئية لمواقع القطب الكهربائي ال 14 فيما يتعلق بنظام تخطيط كهربية الدماغ الدولي 10-20 لوضع الأقطاب الكهربائية في دراسات تخطيط كهربية الدماغ البشرية. تم استخدام قطبين كهربائيين قذاليين (O1 و O2) كقطبين كهربائيين للتسجيل ، في حين تم استخدام قطبين قطبين جداريين كطرح مشترك والأرض (P3 و P4 ، على التوالي) في دراسة SRC-SSVEP. تخطيط كهربية الدماغ. تخطيط كهربية الدماغ. SSVEP; حالة ثابتة البصرية استحضرت الإمكانات. SRC; ارتجاج الرياضة ذات الصلة. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 4
الشكل 4: توضيح أهمية جودة التلامس في قياسات SSVEP. استجابات SSVEP لموضوع تحكم واحد (السكان الأصحاء بشكل عام) تم قياسه باستخدام نظام SSVEP ، مع تردد تحفيز محدد يبلغ 15 هرتز ومعدل أخذ عينات يبلغ 250 هرتز ، عندما: (أ) يتم استخدام محلول ملحي غير نمطي على أقطاب كهربائية ، (ب) لا تعمل الأقطاب الكهربائية بشكل كاف من خلال الشعر الخاضع للاتصال بفروة الرأس ، (ج) يتم تشبع الأقطاب الكهربائية بالمحلول الملحي وتعمل من خلال الشعر. المياه المالحة ضرورية لضمان الاتصال الكهربائي بين رأس المرضى والأقطاب الكهربائية. بدونها ، لوحظت القطع الأثرية ذات السعة الكبيرة المحتملة للجلد بطريقة متناغمة. يعمل الشعر كمقاوم يقلل من الاتصال الكهربائي بين فروة رأس المريض والأقطاب الكهربائية وبالتالي يؤدي إلى زيادة الضوضاء. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 5
الشكل 5: متوسط استجابة SSVEP ل 20 موضوعا ضابطا في دراسة التحقق من صحة EEG. تم قياس استجابات SSVEP للتحكم (السكان الأصحاء بشكل عام) (n = 20) باستخدام نظام SSVEP ، مع تردد تحفيز محدد يبلغ 15 هرتز ومعدل أخذ عينات يبلغ 250 هرتز. يتم توضيح متوسط SSVEP للسكان ككثافة طيف الطاقة ، حيث يمثل المحور y سعة الإشارة بالميكروفولت (uV). SSVEP; حالة ثابتة البصرية استحضرت الإمكانات. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 6
الشكل 6: منهجية المخطط الانسيابي لدراسة التحقق من صحة EEG بين نظامين. يفصل المخطط الانسيابي منهجية التحقق من صحة نظام EEG محمول مقابل نظام مرجعي قائم لتخطيط كهربية الدماغ: أنظمة SSVEP و EEG السريرية ، على التوالي. يتم فحص المشاركين في المراقبة (عامة السكان الأصحاء) وتعيين ترتيب اختبار عشوائي واختبارين يتم إجراؤهما على كل نظام بطريقة إعادة اختبار وإعادة الاختبار. تخطيط كهربية الدماغ. تخطيط كهربية الدماغ. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 7
الشكل 7: نظرة عامة على القطب الكهربائي لدراسة التحقق من صحة EEG بين نظامين . (أ) نظام SSVEP المحمول المحسن. (ب) المعيار الدولي 10-20 EEG المعدل لنظام التسميات التوافقية. (ج) النظام المرجعي السريري القائم لتخطيط كهربية الدماغ. يقيس نظام SSVEP إشارات EEG من خلال قنوات القطب القذالية الثلاث (O1 و O2 و Oz) مع استخدام قناتي القطب الجزئي (P1 و P2) كمرجع وتحيز ، على التوالي. يسمح نظام EEG السريري بقياس إشارات EEG من خلال مكبر الصوت المكون من 40 قناة ، والذي يمكن وضعه يدويا في نفس ترتيب O1 و O2 و Oz و P1 و P2 مثل نظام SSVEP للمقارنة. تخطيط كهربية الدماغ. تخطيط كهربية الدماغ. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 8
الشكل 8: كثافة طيف الطاقة لاستجابة SSVEP لمشارك عنصر تحكم واحد (المشارك 09) كما تم قياسها بواسطة نظامين EEG. (A) نظام SSVEP. (ب) نظام تخطيط كهربية الدماغ السريري. تم الحصول على كلا القياسين باستخدام نفس الحافز البصري (من نظام SSVEP): حافز نقر 15 هرتز من مصابيح LED البيضاء في علبة مغلقة. لاحظ كيف أنه على الرغم من الاستجابة البارزة البالغة 15 هرتز التي شوهدت في كلا النظامين ، فإن أعلى قمة مطلقة لنظام SSVEP كانت عند 10.5 هرتز بدلا من 15 هرتز المحفزة. وفقا لمعايير دراسة الاتفاقية ، حيث يجب على الأنظمة اكتشاف التردد المحفز كسعة الذروة (الأولية) ، فإن هذا يشكل فشلا. SSVEP; حالة ثابتة البصرية استحضرت الإمكانات. الصمام. الثنائيات الباعثة للضوء. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 9
الشكل 9: كثافة طيف الطاقة لعنصر تحكم واحد (السكان الأصحاء عموم السكان) استجابة المشاركين (المشارك 19) SSVEP كما تم قياسها بواسطة نظامين EEG. (A) نظام SSVEP. (ب) نظام تخطيط كهربية الدماغ السريري. تم الحصول على كلا القياسين باستخدام نفس الحافز البصري (من نظام SSVEP) ؛ حافز نقر 15 هرتز لمصابيح LED البيضاء في علبة مغلقة. لاحظ عدم وجود استجابة بارزة 15 هرتز لنظام EEG السريري لأنه محاط بضوضاء ذات حجم مماثل. وفقا لمعايير دراسة الاتفاقية ، حيث يجب على الأنظمة إنتاج استجابة بدرجة Z أكبر من 5 ، فإن هذا يشكل فشلا. SSVEP; حالة ثابتة البصرية استحضرت الإمكانات. الصمام. الثنائيات الباعثة للضوء. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 10
الشكل 10: توضيح مرئي للاتفاق بين نظامي تخطيط كهربية الدماغ لقياس SSVEP للمشاركين في التحكم. تم رسم متوسط استجابة SSVEP ل (n = 20) موضوع التحكم (السكان الأصحاء بشكل عام) على أنه SNR مقابل نطاق التردد محل الاهتمام ؛ 5-25 هرتز للقياسات باستخدام أنظمة SSVEP (الأخضر) وتخطيط كهربية الدماغ السريرية (الحمراء). أنتج كل موضوع تحكم مجموعتين من البيانات لكل نظام في دراسة التحقق من EEG مما أدى إلى توليد ما مجموعه 40 مجموعة بيانات SSVEP لكل نظام. تم تركيب الاستجابات المصورة للنظامين لتصور مدى اتفاقهما الوثيق في قياس SSVEP عند تحفيزهما بنفس الحافز البصري: مصابيح LED بيضاء تومض عند 15 هرتز لمدة 30 ثانية. يتم ترشيح نطاق التردد إلى أقل من 30 هرتز التوافقي المتوقع للتركيز فقط على استجابة التحفيز الأولية. تخطيط كهربية الدماغ. تخطيط كهربية الدماغ. SSVEP; حالة ثابتة البصرية استحضرت الإمكانات. SNR; نسبة الإشارة إلى الضوضاء. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

نظام تخطيط كهربية الدماغ الحد الادني IQR 25 متوسط IQR 75 الحد الاقصي دني الأمراض المنقولة جنسيا.
NC 1 4.402 8.187 9.829 13.667 20.703 11.148 4.577
NC 2 4.509 9.123 11.055 12.586 23.225 11.615 4.213
جرايل 1 4.335 7.99 10.171 13.238 21.758 11.36 4.897
غرايل 2 4.979 9.002 10.619 12.667 20.177 11.22 3.865

الجدول 1: ملخص إحصائي SSVEP للمشاركين في التحكم كما تم قياسه بواسطة نظامين لتخطيط كهربية الدماغ. تم إجراء قياسين SSVEP على (n = 20) أشخاص من السيطرة (السكان الأصحاء بشكل عام) باستخدام نظام EEG محمول ، ونظام EEG سريري راسخ ؛ تم حساب قيم SNR من SSVEP (مع أخذ 15 هرتز كإشارة أساسية). تم حساب الإحصاءات لكل مجموعة بيانات قياس ، بما في ذلك الحد الأدنى والحد الأقصى والنطاق الربيعي 25 و 75 (IQR) والوسيطوالمتوسط والانحراف المعياري (std dev). تخطيط كهربية الدماغ. تخطيط كهربية الدماغ. SSVEP; حالة ثابتة البصرية استحضرت الإمكانات.

نظام تخطيط كهربية الدماغ مجموعة N ICC (مجال موثوقية 95٪) متوسط الوقت بين الاختبار (دقيقة)
نوروتشيك تحكم 20 0.81 (0.59-0.92) 0.5
غرايل تحكم 20 0.83 (0.63-0.93) 0.5

الجدول 2: موثوقية اختبار وإعادة اختبار نظام SSVEP المحمول وأنظمة EEG السريرية. تم حساب موثوقية SSVEP المتكامل ونظام EEG السريري ، بناء على معامل الارتباط بين الطبقات (ICC) مع فاصل ثقة 95٪ (CI) من اختبارين أجريا بفارق 30 ثانية ، باستخدام نفس مجموعة التحكم (السكان الأصحاء بشكل عام) الأفراد (n = 20) ؛ المحكمة الجنائية الدولية (2,1). تم استخدام قيم SNR (مع أخذ 15 هرتز كإشارة أساسية) لاختبارات SSVEP كمعلمة ذات أهمية لحساب ICC. تخطيط كهربية الدماغ. تخطيط كهربية الدماغ. SSVEP; حالة ثابتة البصرية استحضرت الإمكانات.

Discussion

هذه هي الدراسة الأولى التي تطور بروتوكولا يحدد الاختلافات في استجابات SSVEP لدى لاعبي اتحاد الياقوت الهواة الذكور الأصحاء في المراحل الثلاث من الارتجاج. ما قبل الإصابة (خط الأساس) والارتجاج والتعافي (الشكل 1). وشملت هذه الطريقة توظيف وفحص 65 مشاركا تم تقييمهم بشكل روتيني من خلال إعداد SSVEP استقصائي على مدار موسم تنافسي. نظرا لأن إعداد SSVEP كان بسيطا ومحمولا نسبيا ، فقد أجريت جميع التقييمات في بيئة غير سريرية ، مما يدل على الاستخدام المحتمل كتقييم للارتجاج في نقطة الرعاية. أثبتت الدراسة بنجاح أن قدرة الفرد على توليد SSVEPs تضعف بعد تشخيص الارتجاج. كان ينظر إلى التأثير الاكتئابي للارتجاج على أنه يتضاءل بعد فترة نقاهة محددة ، كما رأينا عندما عادت قيم SSVEP إلى مستوى ما قبل الارتجاج لكل فرد. أظهر التحليل الإحصائي بين مجموعات المشاركين أهمية في تأثيرات تخفيف SSVEP. وسلطت الموثوقية العالية لإعادة الاختبار وإعادة الاختبار لدى المشاركين غير المصابين بالارتجاج الضوء على استقرار العلامة الحيوية الكهروفسيولوجية في أنظمة SSVEP المحمولة البسيطة والأكثر دقة (الجدول 2). بالإضافة إلى ذلك ، فإن الاتفاق المطلق بين نظام SSVEP ومضخم EEG التقليدي ، يتحقق من صحة التكنولوجيا لاستخدامها كمساعدة طبية قادرة على الحصول على إشارات EEG عالية الجودة (الشكل 10).

نظرا لأن هذه الدراسة كانت تعتمد على تطوع المشاركين لما بعد الإصابة بالإضافة إلى التقييمات المتكررة خلال موسم الرجبي ، كان لا بد من إجراء بعض التعديلات اللوجستية على الطريقة. ويجب أن تكون الفترات الزمنية المقدرة بين خط الأساس وإعادة الاختبارات مرنة لاستيعاب جداول المشاركين. وعلى الرغم من هذه التدابير، لا يزال بعض اللاعبين ضائعين للمتابعة لأسباب متنوعة متنوعة، بما في ذلك الإصابات غير ذات الصلة أو عدم الاهتمام. أدى ذلك إلى استخدام حساب إحصائي أكثر شمولا ، ICC ، لموثوقية الجهاز عبر الأسابيع. لم تلاحظ أي أحداث سلبية لإعداد SSVEP. وتمت مواجهة بعض المشاكل اللوجستية التي تتطلب تعديلات طفيفة على البروتوكول: فقد ثبت أن الشعر الطويل أو الكثيف على وجه الخصوص كان مزعجا في الحصول على اتصال جيد بين سماعة الرأس وفروة رأس المشارك. نظرا لأن ضعف الاتصال من شأنه أن يقلل من جودة قراءات EEG (الشكل 4) ، فقد طلب من المشاركين ذوي الشعر الطويل أو الكثيف تنظيف شعرهم بالفرشاة وتثبيته لأعلى وإلى جانب رؤوسهم أثناء وضع أجهزة الاستشعار. تم إنشاء معيار استبعاد إضافي بسبب هذه المشكلة ، حيث تم استبعاد الأفراد الذين لديهم تسريحات شعر معقدة (على سبيل المثال ، dreadlocks) من هذه الدراسة.

كما هو موضح سابقا في هذه الورقة ، فإن أدوات تقييم الارتجاج الحالية ذاتية للغاية وهي معرضة لخطر التلاعب من قبل رياضي يمكن أن يعيق في النهاية قدرة الطبيب على إجراء تشخيص مهم للغاية34. حاولت بعض دراسات تتبع الرياضيين التحقيق في علامة حيوية أكثر موضوعية للارتجاج من خلال استخدام الطرائق الإشعاعية مثل التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) والتصوير المقطعي المحوسب (CT). ومع ذلك ، فإن هذه الطرق توفر فقط معلومات حول الإصابات الهيكلية العيانية مثل النزيف الذي يختلف عن تعريف الارتجاج كإصابة دماغية وظيفية 6,35. نتائج هذه الدراسة مدعومة بدراسات سابقة أظهرت أن VEP هو علامة حيوية وظيفية36 ، والتي يتم تخفيفها أو تأخيرها في وجود ارتجاج21،37،38. في حين أن هناك أوجه تشابه في طرق دراسة VEP السابقة فيما يتعلق بإعدادنا المادي وفرضيتنا ، فإن دراستنا تتوسع في الأدبيات من خلال استخدام SSVEP على VEP. علاوة على ذلك ، يختلف البروتوكول من خلال التحقيق في تقييمات الوقت الفعلي للاعبين في المراحل الثلاث للارتجاج مقارنة بدراسات الحالة التقليدية مقابل الارتجاج. بالإضافة إلى ذلك ، توسع الطريقة قوتها الاستقصائية من خلال مقارنة أنظمة EEG المبتكرة والتقليدية لتمييز الاختلافات المحتملة التي قد تحد من دقتها في الحصول على قياسات كهروفسيولوجية موضوعية. وبالتالي ، فإن البروتوكول المستخدم في هذه الدراسة يوفر إضافة فريدة وقيمة للأدبيات الموجودة حول المؤشرات الحيوية الموضوعية للارتجاج.

على الرغم من النجاح العام لهذا البروتوكول ، هناك العديد من القيود التي يجب ملاحظتها. فعلى سبيل المثال، لوحظت درجة صغيرة من التباين بين المشاركين في ضوضاء تخطيط كهربية الدماغ في الخلفية للتقييم الذي أجري في تتابع فوري. قد يثبت وجود قيدين لتصميم البروتوكول على خطأ في هذا التباين الأول: الأول هو افتقار نظام EEG المكون من 14 قناة إلى ردود فعل مقاومة عالية الدقة وقيود فضفاضة لآثار التعب والتأثير البيئي على انتباه الموضوع. في حين أن هذا التباين بين المشاركين لم يشاهد مع أنظمة EEG الأخرى المستخدمة في هذا البروتوكول ، إلا أنه يجدر استكشاف هذه التأثيرات بمزيد من التفصيل للتأكد من أن سببها هو نتيجة لتصميم سماعة الرأس وليس حدثا طبيعيا مجهول الهوية. ثانيا، كان لدى معظم المشاركين إشارات SSVEP أكبر بعد التقييم الثاني مقابل التقييم الأول (الجدول 1). قد يكون هذا نتيجة لأن المشاركين أصبحوا أكثر دراية بعملية التقييم وما يترتب على ذلك من تكيفات سلوكية على إعداد المعدات ، بما في ذلك تقليل الوميض والأرق أثناء عرض التحفيز المتكرر. هناك حاجة إلى مزيد من الدراسات لتحديد ما إذا كان هناك بالفعل تأثير تعريفي لبروتوكول SSVEP ، وإذا كان الأمر كذلك ، فما هي التعديلات المحتملة التي يجب إجراؤها للحد من حدوثه في الدراسات المستقبلية. وأخيرا، من المهم ملاحظة أنه نظرا للاعتماد الواسع النطاق على المتطوعين من مجموعة صغيرة نسبيا من الأفراد (أولئك المعرضين لخطر كبير لحدوث ارتجاج مع الاستعداد للفحص المتكرر)، اقتصرت هذه الدراسة على عينة صغيرة الحجم من 65 مشاركا، 12 منهم عانوا من ارتجاج. ستكون هناك حاجة إلى دراسات ذات حجم أكبر من الأتراب من أجل تقييم متانة تقييم هذا البروتوكول للارتجاج ، وخاصة حساسيته وخصوصيته. سيكون من المثير للاهتمام أيضا أن نرى هذا البروتوكول يتكرر في مجموعة من الفئات العمرية التي تختلف حالات نمو دماغها ، من تلك التي لا تزال تنمو (المراهقين) إلى أولئك الذين يعانون من تدهور معرفي محتمل (كبار السن) وتحديد ما إذا كانت المسؤولية تختلف اختلافا كبيرا أم لا. وفيما يتعلق بنظام SSVEP المحسن، سلطت دراستها المقارنة الضوء على القيود المضمنة في الجهاز مقارنة بأنظمة تخطيط كهربية الدماغ التقليدية. تعتمد أنظمة EEG التقليدية عموما نظام المونتاج الكامل 10-20 ، والذي يتكون من 21 موقعا للأقطاب الكهربائية (الشكل 7B). من ناحية أخرى ، يستخدم نظام SSVEP ثلاث قنوات قطب كهربائي فقط (O1 و O2 و Oz) المقابلة للقشرة البصرية (الشكل 7A). هذا الانخفاض في القدرة يعني أن النظام لديه نطاق أضيق من تطبيقات EEG ويحد من التحليل المحتمل الذي يمكن إجراؤه على البيانات الكهروفسيولوجية التي تم الحصول عليها في إطار هذا البروتوكول.

وكما ذكر سابقا، هناك حاجة إلى مزيد من البحث للتغلب على قيود هذا البروتوكول واختبار قوته على مجموعة أكبر لتقييم ما إذا كانت نتائجه قابلة للتعميم. الأهم من ذلك ، هناك حاجة إلى دراسات إضافية لفهم أفضل للآليات الكامنة وراء اكتشافنا في توهين SSVEP. على سبيل المثال ، فإن التغييرات في استجابة SSVEP الموجودة في المشاركين المصابين بالارتجاج لدينا هي على الأرجح تمثيلات لاضطرابات في الوظيفة العصبية ، ولكن لم يتم بعد تحديد ما إذا كانت هذه الظواهر أولية (على سبيل المثال ، المادة البيضاء التالفة) أو ثانوية (على سبيل المثال ، الالتهابات العصبية). أحد التطبيقات المستقبلية المحتملة لهذه الطريقة هو التحقيق في فترة الشفاء المرتبطة بالاكتئاب العصبي والارتجاج الفردي للموضوع. قد تشهد نظرة أعمق على فترة التعافي هذه تعديلات تم إجراؤها على قواعد ولوائح العودة الرياضية إلى اللعب (RTP) التي تحمي الرياضي المصاب بشكل أفضل. تقدم هذه الطريقة أيضا التطبيق العملي لنظام SSVEP المحمول المطبق في الإعدادات غير السريرية ، مثل تقييم الارتجاج الذي يتم تقديمه بشكل مناسب على هامش ملعب رياضي. هذا لديه القدرة على توفير فائدة كبيرة ليس فقط للمهنيين الطبيين ، ولكن المدربين والرياضيين وأسرهم لمعالجة الآثار الفسيولوجية السلبية للارتجاج ومتلازمة التأثير الثاني10,11. قد يشهد توليد أنظمة SSVEP المحسنة ، مثل نظام SSVEP المحمول المستخدم في هذه الدراسة ، ظهور معدات وتطبيقات تكنولوجية أكثر تقدما في مجال الفيزيولوجيا العصبية و SRC التي ستثبت فائدتها لنجاح الدراسات المستقبلية.

باختصار ، أثبت هذا البروتوكول نجاحه في هدفه المتمثل في تحديد SSVEP كعلامة حيوية موضوعية للارتجاج في الرياضيين الرياضيين الرياضيين التماسيين. تقدم الدراسة ككل دليلا على أن SSVEP مخففة بشكل كبير في وجود ارتجاج في المخ وقادرة على إنتاجها بشكل موثوق على مستوى جودة البحث من خلال نظام EEG محمول مبسط. ولذلك، نقترح أن يستخدم هذا البرنامج كمساعد تكميلي لتقييم الإصابات الناجمة عن الارتجاج، ولا سيما التقييم الجانبي ل SRC. قد تعتمد المزيد من الدراسات مع بروتوكولات أكثر دقة وتقنيات متقدمة ومعدات محسنة على هذه الدراسة وتوفر معلومات مهمة لمكافحة الآثار الضارة للارتجاجات على حياة الرياضيين.

Disclosures

يعلن المؤلفون عن تضارب محتمل في المصالح ويذكرونه أدناه:

أدريان كوهين هو مدير HeadsafeIP Pty Ltd ويلاحظ في طلبات براءات الاختراع المتعلقة بالتكنولوجيا في هذا المجال.

ديلان ماهوني هو موظف في HeadsafeIP. تقوم HeadsafeIP بالبحث والتطوير والتسويق للتكنولوجيات المتعلقة بالارتجاج. قد تستفيد HeadsafeIP Pty. Ltd ماليا إذا تم تسويق المنتجات المتعلقة بهذا البحث بنجاح.

داريل فونغ هو موظف في Cryptych Pty Ltd. تقدم Cryptych Pty Ltd خدمات استشارية لشركة HeadsafeIP بشأن التصنيع المتوافق لجهازها فيما يتعلق بالمتطلبات التنظيمية.

ديفيد بوترينو وجوزيف هيريرا وريبيكا بارون هم موظفون في كلية إيكان للطب في ماونت سيناي ويشاركون في الأبحاث التي ترعاها والتي تحقق في حالات استخدام جهاز SSVEP المحسن.

Acknowledgments

تم توفير المعدات المستخدمة في التجربة الأولية (SSVEP الاستقصائية) من قبل كلية هندسة الطيران والهندسة الميكانيكية والميكاترونيك في جامعة سيدني. تم توفير المعدات المستخدمة في النصف الأخير من الدراسة ، أنظمة SSVEP و EEG المتكاملة ، من قبل HeadsafeIP.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Ag-AgCl Electrodes Compumedics 97000153 Disposable EEG electrode Wires
Cardboard VR Google 87002823-01 VR Frame
CaviWipes Metrex 13-1100 Disinfectant Wipes
Emotiv Xavier Emotiv EMO-BCI-ONET-MAC-01 EEG Headset Software / Contact Quality
EPOC Felt Sensors Emotiv EMO-EPO-FELT-00 EEG soft electrode contacts
USB Reciever Universal Model Emotiv EMO-EPO-USB-04 Signal Reciever for 14 channel EEG Headset
EPOC+ Emotiv EPOC+ V1.1A 14 Channel EEG headset
Excel 2016 Microsoft KB4484437 Spreadsheet Software
Grael 4K EEG Amplifier Compumedics 928-0002-02 Clinical EEG / 40 Channel EEG Amplifier Unit
iPad 5th Generation Apple A1822 iOS Device
iPhone 6s Apple A1633 iOS Device
iTunes Apple V12.5.5.5 Mobile Device Management Utility
MATLAB MathWorks  R2015b Numerical Computing Software
Nurochek iOS App HeadsafeIP HS02 SSVEP iOS App Software
Nurochek System HeadsafeIP HS01 Portable SSVEP System
Polyurethane Sensor Cylinders Headsafe HSIP01-213 EEG soft electrode contacts
Profusion EEG 5 Compumedics AH744-00 Clinical Neurology Software for EEG Amplifier
Quik-Gel Electrolyte Compumedics 92000016 EEG Conductive Gel
Renu Fresh Solution Bausch+Lomb 435720 Saline Solution
SPSS 24 IBM CRZ0WML Statistical Analytics Software
Ten20 Paste Weaver 92100031 EEG Skin Prep Gel/Paste
Vaio Pro 11 Sony SVP1132A1CL Computer / Laptop
Xperia Z1 Sony C6906 LCD Smartphone

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  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).

Tags

علم الأعصاب ، العدد 170 ، تخطيط الدماغ ، تخطيط كهربية الدماغ ، EEG ، VEP ، SSVEP ، الارتجاج ، mTBI ، الرياضة ، الطب الحيوي ، المؤشرات الحيوية ، الفيزيولوجيا العصبية ، الحالة الثابتة البصرية استثارت إمكانات
تقييم موضوعي للارتجاج الرياضي باستخدام الإمكانات البصرية المستحثة
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Fong, D. H., Cohen, A. J., Mahony,… More

Fong, D. H., Cohen, A. J., Mahony, D. E., Simon, N. G., Herrera, J. E., Baron, R. B., Putrino, D. Objectively Assessing Sports Concussion Utilizing Visual Evoked Potentials. J. Vis. Exp. (170), e62082, doi:10.3791/62082 (2021).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter