Name: Calculando a variabilidade da frequência cardíaca de dados de ECG de jovens com paralisia cerebral durante sessões de videojogos ativas (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-06-05T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 12 s
Description: Aprenda a calcular a variabilidade da frequência cardíaca a partir de dados de ECG para avaliar a função aeróbica em jovens com paralisia cerebral durante sessões de videojogos ativos. Este método auxilia na personalização de intervenções de fisioterapia.

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Os autores agradecem aos participantes e suas famílias pelo tempo e esforço despendidos para a participação no estudo. Também, os autores reconhecem o Dr. Yichuan Liu e o Dr. Hasan Ayaz para sua assistência com o cálculo cronometrando da monitoração do RH e Dr. Paul Diefenbach para o desenvolvimento do software ativo video do jogo de KOLLECTO. O financiamento para este trabalho foi fornecido pela Fundação Coulter Grants #00006143 (O'Neil; Diefenbach, PIs) e #00008819 (O'Neil; Diefenbach, PIs).

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<li>Fehlings, D., Switzer, L., Findlay, B., Knights, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Interactive+computer+play+as+motor+therapy+for+individuals+with+cerebral+palsy%5BTitle%5D)+AND+%22Seminars+in+Pediatric+Neurology%22%5BJournal%5D)">Interactive computer play as motor therapy for individuals with cerebral palsy.</a> Seminars in Pediatric Neurology. 20 (2), 127-138 (2013).</li>
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<li>Howcroft, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Active+video+game+play+in+children+with+cerebral+palsy%3A+Potential+for+physical+activity+promotion+and+rehabilitation+therapies%5BTitle%5D)+AND+%22Archives+of+Physical+Medicine+and+Rehabilitation%22%5BJournal%5D)">Active video game play in children with cerebral palsy: Potential for physical activity promotion and rehabilitation therapies.</a> Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 93 (8), 1448-1456 (2012).</li>
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<li>Schipke, J., Pelzer, M., Arnold, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+respiration+rate+on+short-term+heart+rate+variability%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Clinical+and+Basic+Cardiology%22%5BJournal%5D)">Effect of respiration rate on short-term heart rate variability.</a> Journal of Clinical and Basic Cardiology. 2 (1), 92-95 (1999).</li>
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<li>Muralikrishnan, K., Balakrishnan, B., Balasubramanian, K., Visnegarawla, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measurement+of+the+effect+of+Isha+Yoga+on+cardiac+autonomic+nervous+system+using+short-term+heart+rate+variability%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Ayurveda+and+Integrative+Medicine%22%5BJournal%5D)">Measurement of the effect of Isha Yoga on cardiac autonomic nervous system using short-term heart rate variability.</a> Journal of Ayurveda and Integrative Medicine. 33 (2), 279-283 (2012).</li>
<li>Yadav, R. K., Gupta, R., Deepak, K. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+pilot+study+on+short+term+heart+rate+variability+%26+its+correlation+with+disease+activity+in+Indian+patients+with+rheumatoid+arthritis%5BTitle%5D)+AND+%22Indian+Journal+of+Medical+Research%22%5BJournal%5D)">A pilot study on short term heart rate variability & its correlation with disease activity in Indian patients with rheumatoid arthritis.</a> Indian Journal of Medical Research. 136 (4), 593-598 (2012).</li>
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<li>Alamili, M., Rosenberg, J., Gögenur, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Day-night+variation+in+heart+rate+variability+changes+induced+by+endotoxaemia+in+healthy+volunteers%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Anaesthesiologica+Scandinavica%22%5BJournal%5D)">Day-night variation in heart rate variability changes induced by endotoxaemia in healthy volunteers.</a> Acta Anaesthesiologica Scandinavica. 59 (4), 457-464 (2015).</li>
<li>Pal, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Preference+for+salt+contributes+to+sympathovagal+imbalance+in+the+genesis+of+prehypertension%5BTitle%5D)+AND+%22European+Journal+of+Clinical+Nutrition%22%5BJournal%5D)">Preference for salt contributes to sympathovagal imbalance in the genesis of prehypertension.</a> European Journal of Clinical Nutrition. 67 (6), 586-591 (2013).</li>
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<li>Giggins, O. M., Persson, U. M., Caulfield, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biofeedback+in+Rehabilitation%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroengineering+and+Rehabilitation%22%5BJournal%5D)">Biofeedback in Rehabilitation.</a> Journal of Neuroengineering and Rehabilitation. 10, (2013).</li>
<li>Shaffer, F., Ginsberg, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+overview+of+heart+rate+variability+metrics+and+norms%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Public+Health%22%5BJournal%5D)">An overview of heart rate variability metrics and norms.</a> Frontiers in Public Health. 5, 258(2017).</li>
<li>Shaffer, F., McCarty, R., Zeir, C. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+healthy+heart+is+not+a+metronome%3A+an+integrative+review+of+the+heart%E2%80%99s+anatomy+and+heart+rate+variability%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Psychology%22%5BJournal%5D)">A healthy heart is not a metronome: an integrative review of the heart’s anatomy and heart rate variability.</a> Frontiers in Psychology. 5, 1040(2014).</li>
</ol>

Neste momento, os autores (CL e PAS) não têm nada a revelar. Dr. o ' Neil é um co-fundador da enAbleGames, LLC e Kollecto é um dos jogos oferecidos por esta empresa baseada na Web. enAbleGames está em fase de desenvolvimento de jogos e não é uma empresa pública neste momento (www.enAbleGames.com).

Participaram deste estudo dez jovens com PC (média + DP) [idade (anos) = 15,53 ± 3,57; altura (cm) 154,8 ± 12,6; peso (kg) 50,69 ± 11,1; índice de massa corpórea (IMC) 50,46 ± 29,2; mHR 9 BPM) = 186,8 ± 12,4]. Consulte a tabela 5 para obter informações demográficas dos pacientes.
Existem algumas considerações para o uso de monitores de RH e as medidas associadas de RH e HRV que se relacionam com modificações e solução de problemas. Duas questões que são aparentes, independente...

A paralisia cerebral (PC) é a incapacidade física mais comum da infância1. O CP é causado por um insulto neurológico ao cérebro em desenvolvimento e está associado a deficiências motoras, como fraqueza muscular, espasticidade, descondicionamento e diminuição do controle motor e equilíbrio2,3. A PC é uma condição não progressiva, mas com a idade, as crianças tornam-se menos fisicamente ativas e mais sedentárias em comparação com seus pares com o desenvolvimento típico (TD) principalmente por causa do aumento das demandas de crescimento em seu comprometimento neuromuscular e sistemas musculoesqueléticos4.
Os jovens com PC geralmente recebem serviços de fisioterapia (PT) para melhorar a mobilidade funcional e promover a atividade física e a aptidão (por exemplo, resistência aeróbia e muscular)2. Muitas vezes, há acesso limitado aos serviços da pt e aos recursos comunitários para alcançar e sustentar esses objetivos de pt5,6. Os jogos de vídeo ativos (AVGs) podem ser uma estratégia viável em intervenções de pt baseadas em atividades nas configurações clínicas, domiciliares ou comunitárias7,8. AVGs comerciais têm flexibilidade limitada para adaptar o jogo e atender às necessidades específicas e metas PT para jovens com CP9. No entanto, os AVGs personalizados fornecem parâmetros de jogos flexíveis para desafiar os jovens com PC enquanto promovem atividade física e aptidão10.
Nossa equipe desenvolveu um AVG personalizado (chamado KOLLECTO) para examinar as respostas do exercício da juventude (por exemplo, atividade física e aptidão aeróbia). O jogo usa um sensor de movimento para acompanhar o movimento juvenil durante o jogo. O objetivo do jogo é "coletar" tantos objetos quanto possível para uma pontuação elevada e para evitar os perigos para evitar perder pontos. Os objetos podem ser coletados com ícones de mão e/ou pés, conforme determinado pelo terapeuta nos parâmetros flexíveis do jogo.
Projetar intervenções de PT baseadas em atividades que a intensidade da atividade física da dose para promover a aptidão aeróbia é fundamental para os jovens com PC11. AVGs personalizados podem ser uma estratégia eficaz para a intensidade da dose e envolver a juventude na atividade física para promover a aptidão10. Os monitores de frequência cardíaca (FC) são freqüentemente usados na prática clínica de PT para determinar o desempenho aeróbio e a intensidade da atividade. Portanto, os monitores de RH ajudarão a determinar a viabilidade dos AVGs na dosagem da intensidade da atividade física para promover a aptidão aeróbica9. Os dados de ECG gerados a partir de um monitor de RH podem ser usados para calcular a variabilidade da frequência cardíaca (VFC). Métodos analíticos foram utilizados para gerar VFC a partir de dados de ECG para examinar a carga de trabalho aeróbia. As aplicações recentes de HRV indicam que as medidas a curto prazo (5 Bouts do minuto) são apropriadas e que o biofeedback de HRV pode ajudar a melhorar sintomas e a qualidade de vida em uma variedade de condições de saúde32,33,34 . A aplicação de medidas de VFC de curto prazo é um meio adequado para avaliar a função cardiovascular durante as sessões do AVG. Dado que a VFC é derivada do intervalo R-R de um ECG, utilizamos medidas selecionadas de domínio do tempo e domínio de frequência. A medida do tempo-domínio de HRV quantifica a quantidade de maior nos intervalos do interbeat que representa o tempo entre batimentos cardíacos sucessivos. Utilizou-se o AVNN (intervalo médio de NN), RMSSD (quadrado médio da raiz de diferenças sucessivas), SDNN (desvio padrão do intervalo NN), NN50 (número de intervalos NN > 50 ms) e PNN50 (percentual de intervalos NN). As medidas do domínio da freqüência estimam o distribuição o poder absoluto ou relativo em possivelmente quatro bandas de freqüência, nós endereçados especificamente em duas faixas, poder da baixa freqüência (LF) e potência de alta freqüência (HF) junto com a relação de LF/HF. Embora a FC seja uma medida clínica bem aceita, a HRV pode ser útil porque fornece informações sobre a função do sistema autonômico, recuperação, adaptação e fornece uma estimativa da carga de trabalho aeróbia durante uma sessão do AVG28.
O objetivo deste estudo foi analisar a viabilidade do uso de estratégias de AVG para promover a atividade física e a aptidão. Um segundo objetivo foi apresentar o protocolo de coleta de dados da AVG e a metodologia para o cálculo da VFC a partir dos dados do ECG obtidos através de um monitor de RH. Estas medidas e este protocolo podem revelar-se relevantes para os médicos para monitorar e doses de sessões de intervenção PT.

<table><tbody><tr><td>Módulo Bluetooth BioHarness (sensor eletrônico)&nbsp;</td><td>Zephyr</td><td>9800.0189</td><td>detecta frequência cardíaca, frequência de resistência, postura e temperatura da pele.</td></tr><tr><td>BioHarness Chest Strap</td><td>Zephyr</td><td>9600.0189, 9600.0190</td><td>Tamanhos Pequeno XS-M, Grande M-XL</td></tr><tr><td>BioHarness Charge Cradle & Cabo USB</td><td>Zephyr</td><td>9600.0257</td><td>Usado para transferir dados do módulo para um computador para análise.</td></tr><tr><td>O BioHarness Echo Gateway</td><td>Zephyr</td><td>9600.0254</td><td>permite a visualização em tempo real da frequência cardíaca do sujeito.</td></tr><tr><td>MATLAB R2016a</td><td>Mathworks</td><td>1.7.0_.60</td><td>Usado para toda a programação.</td></tr></tbody></table>

calculando a variabilidade da frequência cardíaca de dados de ecg de jovens com paralisia cerebral durante sessões de videojogos ativas

Calculating Heart Rate Variability from ECG Data from Youth with Cerebral Palsy During Active Video Game Sessions

O objetivo deste estudo foi gerar um método para calcular a variabilidade da frequência cardíaca (VFC) a partir das formas de onda do eletrocardiograma (ECG). As formas de onda foram gravadas por um monitor de FC que os participantes (jovens com paralisia cerebral (PC)) usavam durante sessões ativas de videogame (AVG). As sessões do AVG foram projetadas para promover a atividade física e a aptidão (desempenho aeróbio) nos participantes. O objetivo foi avaliar a viabilidade da AVGs como estratégia de intervenção fisioterapêutica (PT). A FC máxima (mHR) foi determinada para cada participante e a zona de frequência cardíaca alvo (THRZ) foi calculada para cada uma das três fases de exercício na sessão média de 20 min: (aquecimento a 40-60% de mHR, condicionamento a 60-80% de MHR e esfriou em 40-60% mHR). Cada participante jogou 3 20 min jogos durante a sessão do AVG. Todos os jogos foram jogados ao sentar-se em um banco porque muitos jovens com PC não podem ficar por longos períodos de tempo. Cada condição do jogo diferiu com os participantes que usam somente ícones da mão, ícones da mão e dos pés junto ou ícones dos pés somente para coletar objetos. O objetivo do jogo (chamado KOLLECTO) é coletar objetos para ganhar pontos e evitar perigos para não perder pontos. Os perigos foram utilizados nas fases de aquecimento e esfriando apenas para promover um movimento mais lento e controlado para manter a FC na zona de frequência cardíaca alvo (THRZ). Não houve perigos na fase de condicionamento para promover níveis mais elevados e atividade física mais intensa. Os métodos analíticos foram utilizados para gerar VFC (medidas de domínio do tempo e domínio de frequência) de dados de ECG para examinar a carga de trabalho aeróbia. As aplicações recentes de HRV indicam que as medidas a curto prazo (5 ataques do minuto) são apropriadas e que o biofeedback de HRV pode ajudar a melhorar sintomas e a qualidade de vida em uma variedade de condições de saúde. Embora a FC seja uma medida clínica bem aceita para examinar o desempenho e a intensidade aeróbias nas intervenções de PT, a VQV pode fornecer informações sobre as funções, recuperação e adaptação do sistema autonômico durante as sessões do AVG.

Este método fornece dados para o uso em analisar o efeito que um método recentemente desenvolvido tem na variabilidade da frequência cardíaca do assunto (HRV). Ele faz isso localizando a porção R da forma de onda QRS dos dados de ECG de um sujeito, como mostrado na Figura 6, e calculando vários valores de VFC a partir dele. Se o monitor de RH estiver fazendo contato adequado com o sujeito, os dados serão uniformes, reduzindo substancialmente a necessidade de ...

Este protocolo descreve um método para calcular a variabilidade da freqüência cardíaca (HRV) das formas de onda do electrocardiograma (ECG). As formas de onda das gravações contínuas da frequência cardíaca (HR) durante as sessões ativas do jogo video (AVG) foram usadas para medir o desempenho aeróbio dos jovens com paralisia cerebral (PC).

Calculando a variabilidade da frequência cardíaca de dados de ECG de jovens com paralisia cerebral durante sessões de videojogos ativas

The aim of this study was to generate a method for calculating heart rate variability (HRV) from electrocardiogram (ECG) waveforms. The waveforms were ...

O protocolo fornece um método analítico para medir a variabilidade da frequência cardíaca usando dados de eletrocardiograma para determinar a função aeróbica. E com isso, nos ajudará a obter uma visão das funções do sistema autônomo dentro dos protocolos de fisioterapia. Esta técnica pode ser usada para medir a carga de trabalho aeróbica, demandas e estratégias de fisioterapia para jovens com paralisia cerebral.Por exemplo, quando na fisioterapia, estamos fazendo técnicas para promover a saúde e o condicionamento físico usando videogames ativos. A variabilidade da frequência cardíaca mede a carga de trabalho aeróbica e fornece medidas de função cardiovascular em pacientes e nos permite dosar fisioterapia no nível que atende e desafia o paciente de forma mais adequada. A metodologia é útil no cuidado cardíaco e na reabilitação cardio.E com isso, os cálculos poderiam ser integrados em dispositivos de monitoramento cardíaco onde eles forneceriam variabilidade da frequência cardíaca a partir de ECG ou eletrocardiogramas como resultado. Os cálculos podem ser desafiadores no início. Mas, ao criar um vídeo de treinamento, podemos auxiliar médicos e pesquisadores na melhor utilização dessas medidas para avaliar a eficácia do cuidado cardíaco.Para sessões ativas de coleta de dados de videogames, selecione jogos de vídeo ativos apenas com ícones manuais, apenas ícones de pés ou ícones de mão e pés para coleta de objetos para determinar qual jogo é mais eficaz na promoção de atividade física e fitness sem ser muito exigente e causar fadiga indevida precoce. Para equipar os jovens com paralisia cerebral com um monitor de frequência cardíaca, primeiro conecte um módulo Bluetooth totalmente carregado no computador de dados, seja o berço de carga e abra a ferramenta de config. Use uma mão molhada para umedecer as áreas condutoras na alça do peito do monitor de frequência cardíaca.Coloque o módulo Bluetooth na alça do peito com as superfícies condutoras do módulo alinhadas com as da alça torácica. O monitor irá clicar no lugar. Em seguida, aplique a correia torácica do monitor de frequência cardíaca e o módulo Bluetooth ao sujeito com o módulo alinhado com a linha axilar média esquerda e a correia logo abaixo dos músculos peitorais.Uma vez posicionado corretamente, aperte o dispositivo para que ele não se mova durante a sessão, mas não seja desconfortável para o assunto. Que o sujeito se sente em um banco com os pés lisos no chão e com os joelhos e quadris flexionados a 90 graus para suporte postural e estabilidade. Conecte o conector na porta USB do computador que será usada para visualizar os dados e usar a aba do modo ao vivo para monitorar a frequência cardíaca, a frequência respiratória e a postura do sujeito em tempo real.Em seguida, registo o assunto por um período de descanso para obter uma gravação de linha de base da frequência cardíaca do sujeito antes de iniciar o primeiro jogo de vídeo ativo para o assunto. No final da sessão de jogos, baixe os dados do eletrocardiograma do monitor de frequência cardíaca e remova a correia do sujeito. Para calcular a variabilidade da frequência cardíaca a partir dos dados do eletrocardiograma, abra o MATLAB e organize os dados em intervalos de cinco minutos para garantir dados comparáveis entre as fases.Calcule o período de descanso como os cinco minutos antes do início do jogo e a fase de recuperação como os cinco minutos após o término da fase de resfriamento para realizar a detecção de pico R no sinal de eletrocardiograma bruto. Uma vez obtidos esses horários, identifique a localização da fase de interesse do jogo dentro do arquivo ECG e selecione a seção de cinco minutos de interesse. Calcule um limiar para detecção de pico com base no desvio médio e padrão da forma de onda.E junto com a altura mínima para o pico R, atribua uma distância mínima de 0,3 segundos entre os picos para minimizar a detecção de picos incorretos ao redor do R desejado.Uma vez que o limiar tenha sido definido, execute a detecção de picos. m para processar a forma de onda e tentar discernir todos os picos R para os cálculos de intervalo inter beat e variabilidade da frequência cardíaca. Gerar um enredo preliminar para que possa ser revisto por irregularidades como ilustrado.Muitas sessões de dados são bastante uniformes e, portanto, exigirão apenas algumas correções. Alguns casos, no entanto, são bastante confusos e requerem mais tempo para revisar e obter os locais adequados de R. Para corrigir essas irregularidades, edite manualmente a variável de detecção que contém a leitura de microvolt do pico na coluna um e a localização na sessão de jogo atual na coluna dois.Na maioria dos casos, os picos R adequados podem ser facilmente encontrados ampliando o local do problema. Obtenha a matriz de intervalos ignorando qualquer intervalo superior a 1,5 segundos e salve esses intervalos inter-beat para cálculos adicionais na verificação dos dados. Em seguida, use esses intervalos para calcular o quadrado médio raiz das sucessivas diferenças.Antes de calcular as medidas de variabilidade da frequência cardíaca, abra uma forma de onda para verificar se há detecção correta de pico. Use a ferramenta de ampliação para selecionar uma área do plot que está ampliando ou saindo se a janela não for facilmente inspecionada visualmente. Use a ferramenta dicas de dados para encontrar a localização do pico perdido conforme necessário.Para correção de pico, localize a variável de detecção e clique duas vezes no espaço de trabalho para corrigir os picos detectados ou ausentes incorretamente. Se o ponto for falso positivo, remova o ponto da matriz e altere os valores de quaisquer picos marcados incorretamente adjacentes a picos não marcados aos dos picos não marcados. Em seguida, para obter cálculos de variabilidade da frequência cardíaca, execute as medidas de hrv.m e abra a variável de variabilidade da frequência cardíaca a partir da janela do espaço de trabalho. Este método fornece dados para analisar o efeito que o recém-desenvolvido método de jogo de vídeo ativo tem sobre a variabilidade da frequência cardíaca de um assunto específico, localizando a porção R da forma de onda QRS nos dados de ECG do sujeito. Se o monitor de frequência cardíaca fizer contato adequado com o sujeito, os dados serão uniformes reduzindo substancialmente a necessidade de correções.Se os dados forem suficientemente variáveis devido a alterações momentâneas no contato com a pele do monitor da frequência cardíaca, a análise inicial pode rotular incorretamente os picos conforme indicado. Alterar os níveis de limiar no tempo mínimo entre os picos também pode ajudar a limpar os valores de detecção para a produção e o parcelado ajustado. É importante passar por cada forma de onda para garantir a detecção adequada do pico, remover falsos positivos e mudar picos mal rotulados antes de calcular dados de variabilidade da frequência cardíaca.Outras considerações e influências utilizando medidas de variabilidade da frequência cardíaca incluem considerações fisiológicas, status de hidratação e influências ambientais. Esse método é útil em intervenções fitoterapia baseadas em atividade, pois na última década houve um movimento de intervenções baseadas em deficiência para mais promoção da saúde e aptidão e este método nos permite medir o condicionamento físico e a mobilidade funcional. Antes de aplicar o monitor de frequência cardíaca, você deseja garantir que a pele não esteja irritada e que o dispositivo esteja em bom estado para evitar escoriações cutâneas.

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Research

JoVE Journal

Behavior

Comportamento

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Calculando a variabilidade da frequência cardíaca de dados de ECG de jovens com paralisia cerebral durante sessões de videojogos ativas (Vídeo) | JoVE Journal

Calculando a variabilidade da frequência cardíaca de dados de ECG de jovens com paralisia cerebral durante sessões de videojogos ativas

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