Summary
Le modèle de position subconcussive de football est une approche méthodologique sûre et concise pour isoler et mesurer les effets des impacts tête subconcussive.
Abstract
Subconcussive hits constituent une menace pour la santé neuronale comme ils l’ont montré pour induire des dommages structurels neuronal et une impotence fonctionnelle sans provoquer de symptômes vers l’extérieur et semblent être un élément clé pour une maladie neurodégénérative irréversible, chronique encéphalopathie traumatique (CTE). En outre, les athlètes peuvent engager plus de 1 000 de ces visites par saison. Le modèle de position subconcussive football (SSHM) est une méthode pertinente, reproductible et leader d’isoler et d’examiner les effets de ces impacts tête subconcussive. En contrôlant les variables tel que la boule voyage de vitesse, la fréquence des impacts, intervalle, placement de la balle à la tête, ainsi que de mesurer l’ampleur du choc de la tête, le SSHM fournit à la communauté scientifique avec une avenue supérieure d’enquêter sur l’aigu subconcussive effets sur la santé neuronale. Dans cet article, nous démontrent l’utilité de SSHM dans l’étude d’une expression temporelle du polypeptide lumière neurofilaments (NF-L) dans le plasma dans un mode de mesures répétées. NF-L est un marqueur de lésions axonales qui a déjà démontré un taux élevé de boxeurs et footballeurs suite subconcussive head trauma. Trente-quatre footballeurs âgés adultes ont été recrutés et aléatoirement soit un cap de soccer (n = 18) ou coups de pied (n = 16) groupe. Le groupe de rubrique exécuté 10 en-têtes avec ballons de soccer, projetés à une vitesse de 25 mi/h pendant 10 min. Le groupe de coups de pied a suivi le même protocole avec 10 coups de pied. Les échantillons de plasma ont été obtenues avant et à 0 h, 2 h et 24 h après la rubrique/coups de pied et évalués pour les expressions de NF-L. Le groupe cap a montré une augmentation progressive dans le plasma expression NF-L et a culminé à 24h après le protocole de position, alors que le groupe de coups de pied est resté stable à travers les points dans le temps. Ces résultats confirment les données de NF-L des études sur le terrain clinique, encourageant l’utilisation de SSHM pour valider des données cliniques subconcussion.
Introduction
À long terme, l’exposition répétitive aux impacts tête subconcussive a été proposée comme l’un des principaux contributeurs pour développer la maladie neurodégénérative CTE1,2,3,4,5 . Chaque année, environ 2,5 millions haute école et collège athlètes participent à des sports de contact qui induisent fréquemment ces insultes subconcussive par accélération-décélération rapide du corps et la tête6,7. Plus précisément, athlètes de sports de contact peuvent rencontrer plusieurs 100 jusqu'à 1 000 de ces impacts par saison6,8,9. En outre, autres populations, comme les militaires hommes et femmes, ont enregistré plus de 300 000 blessures à la tête depuis 2001, qui a manifesté dans le diagnostic récent de CTE au sein d’un ancien vétéran militaire10. Ce diagnostic est parallèle avec 110 cerveau post-mortem de CTE des joueurs de football américain et quatre joueurs de football post-mortem de présenter un plein essor santé publique numéro11,12. Compte tenu de la prévalence stupéfiante, choc de la tête recherche doit changer son regard pour y intégrer des sons, des méthodes précises d’analyser les hits subconcussive dette aiguë produisent dans une variété de domaines.
Le SSHM présenté ici est celui qui répond à la nécessité actuelle méthodologique pour induire la communes contraintes mécaniques imposées à tissu nerveux au cours des activités de sport de contact en toute sécurité. La mise en œuvre de ce modèle permet aux enquêteurs de gérer minutieusement balle voyageant de vitesse, la fréquence des impacts, intervalle, placement de la balle à la tête, ainsi que les mesures de la tête un impact grandeur13,14. Bien que ces facteurs soient pratiquement impossibles à contrôler dans le milieu de terrain, le SSHM offre un débouché pour les chercheurs d’isoler les effets des impacts tête subconcussive. En outre, grâce à l’élimination des variables confusionnelles vu pendant la lecture (p. ex., les effets de l’exercice vigoureux, dommages de corps, changement de température corporel et hydratation/transpiration), la SSHM fournit une méthode de validation des observations cliniques .
Le SSHM a des parallèles directs aux impacts tête vus spécifiquement dans le domaine du sport. Ainsi, la littérature a déjà commencé à montrer son utilité et de corroborer les conclusions de tête cumulative fardeau impact d’autres chercheurs. Par exemple, nous avons démontré que la charge de chef subconcussive une incidence significativement dysfonction neuro-ophtalmologique en voiture parmi les athlètes de football13,15. En outre, aussi peu que 10 subconcussive impacts montrent immédiatement perturbent la fonction vestibulaire qui peut être normalisée après 24h de repos16. Dans le présent rapport méthodologique, nous décrivons l’application du SSHM pour étudier les effets des impacts tête subconcussive et présenter l’un de nos conclusions que répétitifs subconcussive impacts tête augmentent progressivement la concentration d’un dérivé de neurone biomarqueur de sang, à savoir NF-L14. Cette constatation ne corrobore les résultats antérieurs de la présence de NF-L des coups de subconcussive répétés à la tête de17,18 mais aussi valide que le SSHM permet de reproduire ces résultats de manière clinique contrôlée.
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Protocol
Les auteurs vérifier que l’Indiana University Institutional Review Board a approuvé l’étude (protocole # 1610743422) et consentement éclairé a été obtenu.
Remarque : Le SSHM est intégré dans un design de mesures répétées qui vise à étudier les changements entre les variables dépendantes dans sujets à 0 h, 2 h et 24h après l’intervention par rapport aux valeurs avant l’intervention. Cette conception de l’étude permet aux chercheurs de suivre les modifications apportées pendant une période de 24h, qui est les délais typiques entre les pratiques sportives. Dans la présente étude, joueurs de football ont été assignés au hasard à soit un cap de soccer (n = 18) ou un groupe de coups de pied de foot (n = 16).
1. le programme d’installation
- Après la collecte de mesure de base (avant l’intervention), commencent le SSHM avec le positionnement d’un lanceur de ballon de football environ 40 ft éloigner du sujet, en plus d’assurer que le ballon est gonflé à 9 lb/po2.
- Le visage de la machine affiche deux cadrans identiques, qui règlent la vitesse de la gauche et les roues droite et un interrupteur marche/arrêt entre eux. La valeur de ces deux cadrans à une vitesse standard de choix.
Remarque : Pour cette fin de démonstration, le ballon, vitesse de déplacement a été fixée à 30 mi/h. Cette vitesse a été choisie car il simule une remise en jeu de football depuis le banc de touche au milieu de terrain. Footeux fréquemment effectuer cette manœuvre pendant les essais et les jeux. - Place 3 blocs pouces sous les roues du lanceur ball pour permettre la trajectoire souhaitée (pas de blocs nécessaires pour avoir frappé des sujets). Une fois cette opération terminée, le lanceur de balle est alors incliné à 40°, qui est mesurée par l’angle entre le sol et la ligne médiane des roues tournantes.
Remarque : La mesure de l’angle est prise avec un goniomètre, et la machine peut être ajustée après relâchement d’un bouton situé le long des rails bleus où le ballon est chargé. - Une fois que la machine de football est correctement réglée, monter les sujets avec un accéléromètre triaxial intégrée dans une poche bandeau et placé directement sous la protubérance occipitale externe (inion) pour surveiller les accélérations linéaires et rotationnelles de tête.
- Démarrez le logiciel correspondant pour l’accéléromètre et entrez les informations du sujet en conséquence. À ce stade, le sujet est prêt à commencer les procès de familiarisation de l’intervention (rubrique, coups de pied).
2. essais de familiarisation
- Placer le sujet environ 40 ft devant le lanceur de balle.
- N’oubliez pas d’expliquer à ce sujet que le lanceur de balle sera volley le ballon de soccer pour eux et qu’ils ont simplement besoin de simuler l’intervention contact avec le ballon (c.-à-d., sujets de la rubrique intercepte le ballon avec leurs mains devant leur front avant tête-de-boule de contact est établi, kicking sujets est « piéger » le ballon sur le sol avec son pied au lieu de volée le ballon à l’arrière et sujets debout restera statiques et pas faire contact avec le ballon).
- Quand le sujet comprend et se sent prêt, avoir le chercheur Allumez le lanceur de balle, charger le ballon de football sur les rails bleus et enfin pousser le ballon dans les roues tournants après un 3-2-1 compte à rebours.
- Après avoir intercepté le ballon comme décrit précédemment (étape 2.2), ont le sujet restaure le ballon.
- Répétez les étapes 2,3 et 2,4 deux à quatre autres reprises (pas de temps de repos nécessaire entre) pour s’assurer que le sujet de positionnement est correct et interaction avec le ballon sera sûr et contrôlé. Voilà qui termine les essais de familiarisation.
3. intervention
- Confirmer verbalement que le sujet est prêt. Une fois confirmée, donner des instructions aux sujets position à seulement faire front contact avec le ballon ; dire les sujets pour éviter les impacts à la Couronne, pariétale, potentiels et les lobes temporaux. Instruire les sujets pétille botter le ballon seulement lorsqu’il est en vol comme boule de contact avec le sol atténuera les répercussions ultérieures à pied.
- Instruire les rubrique et sujets pour volley la balle vers une cible (chercheur supplémentaire) environ la moitié de la distance entre eux et la machine de coups de pied. Au mieux, demandez à sujets pour ce faire d’une manière qui imitera la trajectoire arquée, que le ballon a pris au cours de son vol vers le sujet.
- Activer l’accéléromètre triaxial et commencer l’enregistrement.
- Charger le ballon de football sur les rails bleus, pousser la balle dans les roues tournants après un 3-2-1 compte à rebours et s’assurer que le contact approprié est établi.
- Répétez l’étape 3.4 neuf fois plus avec un reste de s 60 entre les combats. Si le sujet renonce à l’interaction avec le ballon (en raison de placement inopportun ou présumés de contact avec le corps dans une zone qui doit être évité), puis volley la balle à ce sujet à nouveau rapidement, sans aucune période de repos.
- Entre chaque tête contact avec le ballon, vérifier que l’accéléromètre triaxial inscrit un impact (à l’aide de logiciels triaxiale ; kicking sujets ne devez pas vous inscrire G-force).
- Une fois l’intervention terminée, éteignez le lanceur de balle et arrêter l’enregistrement triaxial (ce qui est important, comme le mouvement nécessaire pour retirer le bandeau pourrait enregistrer un autre « impact »). Une fois que l’enregistrement est terminé, retirer le bandeau.
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Representative Results
On interprète les résultats représentés ici d’un précédent article14, dans lequel le SSHM servait comme décrit précédemment. Dans cette étude, nous avons cherché à montrer comment la SSHM pourrait induire des changements dans les concentrations plasmatiques de NF-L, qui est un marqueur de lésions axonales qui est l’hypothèse pour filtrer hors du crâne et dans le sang périphérique après impacts tête.
Cinématique SSHM et tête
Ces données proviennent de 34 sujets qui étaient admissibles pour l’analyse (groupe de rubrique : n = 18 et coups de pied [control] groupe : n = 16). Il n’y a aucune différence significative entre les groupes aucune caractéristique démographique. Démographie et la cinématique de choc de la tête sont détaillés dans le tableau 1. Tête d’impact des données cinématiques ont montré que le groupe de rubrique a connu une accélération tête linéaire médiane de 31,8 g par choc de la tête (IIQ : 34,5-31,1 g) et une accélération de la tête rotation médiane de 3,56 krad/s2 par choc de la tête (IQR : 2.93-4.04 krad/s2). En revanche, le groupe (témoin) coups de pied n’a pas entraîné des niveaux détectables d’accélération de la tête (comme prévu) (tableau 1).
Effets sur les niveaux de biomarqueurs de NF-L SSHM
Le SSHM a été en mesure de produire les résultats suivants. Voir la Figure 1 pour la représentation visuelle des résultats14. (i) on observe une augmentation progressive dans l’expression de plasma NF-L, comme en témoigne un effet statistiquement significatif de temps pour le groupe de choc de la tête, F(1,31) = 9.17, p = 0,0049. Par exemple, 0,03 pg/mL de NF-L est estimé à augmenter toutes les heures 10 en-têtes (SE = 0,001). (ii) il n’a aucun effet de beaucoup de temps pour le groupe de coups de pied (contrôle), F(1,31) = 1.20, p = 0,28. (iii) suivi couplé t-tests avec correction de Bonferroni au sein du groupe de rubrique ont révélé qu’une différence significative est apparue à 24 h après rubrique (3,68 ± 0,30 pg/mL) par rapport à la position avant (3,12 ± 0,29 pg/mL, p = 0,0013 ; D de Cohen = 1.898). (iv) linear regression, réglage de la ligne de base niveau de NF-L, a été utilisée pour évaluer la différence entre les groupes à l’instant 24h après l’intervention et distinguée que le niveau de NF-L dans le groupe en-tête était significativement plus élevé que les coups de pied (contrôle) groupe avec une différence moyenne estimée de 0,66 pg/mL (SE = 0,22, p = 0,0025).
| Variables | Rubrique | Contrôle de coups de pied | P-valeur |
| n | 18 | 16 | - |
| Sexe | 7M 11F | 6M 10F | - |
| Âge, y | 20.3 ± 1,5 | 21,2 ± 1.4 | 0,089 |
| IMC, kg/m2 | 23,2 ± 2,4 | 24.4 ± 3,2 | 0,236 |
| Lol de commotion cérébrale antérieure | 0,78 ± 1,0 | 0.63 ± 1,7 | 0,753 |
| Expérience de rubrique football, y | 9,5 ± 3,6 | 10,0 ± 4,5 | 0,725 |
| Tête d’impact cinématique, médiane (IQR), un | |||
| PLA, g | 31,8 (31,1 – 34,5) | -b | - |
| PRA, krad/s2 | 3.56 (2,93 – 4.04) | -b | - |
| Remarque : IMC, indice de masse corporelle. IQR, intervalle interquartile. PLA, accélération linéaire. PRA, accélération de rotation maximale. Krad, kiloradian. un, basé sur la somme de 10 en-têtes de football. b, coups de pied de football n’a pas causé un niveau détectable de l’accélération de la tête. | |||
Tableau 1 : Données démographiques et répercussions cinématique par groupe.
Figure 1 : changements dans les concentrations plasmatiques NF-L avant et après les impacts subconcussive. Dans le groupe de rubrique, NF-L a été élevée au titre après 24h par rapport à la position avant et 0 h post intitulé points dans le temps, mais le groupe (témoin) coups de pied sont demeurés stables dans l’ensemble de tous les points dans le temps. Niveau de NF-L du groupe cap à Cap après 24h était supérieur à celui du groupe (témoin) coups de pied. Les données sont présentées comme la moyenne ± SEM. NF-L = lumière de neurofilaments ; SEM = écart-type de la moyenne. La figure est reproduite de Wirsching et coll.14 avec la permission de Mary Ann Liebert, Inc., New Rochelle, New York. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.
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Discussion
Bien que les sports de contact comme le football américain semble être conduite la nécessité d’un modèle de recherche concis étudier les impacts subconcussive, autres sports comme le football peuvent expliquer la part dominante de l’exposition subconcussive dans le monde entier comme environ 265 millions de personnes participent à ce qui est peut-être de sport plus populaire du monde19. Cependant, alors que la majorité des effets à long terme présumé neurodégénératives de subconcussion ont été autopsiée dans les joueurs de football américain, la ressemblance des impacts tête football aux en-têtes de soccer est étonnamment élevée. Par exemple, 10 épisodes de la position du football dans la présente étude induisirent environ 300 g et 35 krad/s2, qui étaient presque identiques aux précédents rapports à l’aide de semblables subconcussion modèles20,21. La cinématique de ces effets étaient comparables hits observée dans le football américain, où le joueur de football du collège moyenne entraîne 7.0-9,4 hits pendant les essais et 25 visites pendant les matchs, avec une accélération linéaire maximale moyenne par coup de 28,8-32,0 g22 ,23,24,25. En outre, autres sports de contact, comme le hockey sur glace, ont fait preuve les accélérations tête linéaires crête similaire ou supérieure à ces résultats. Par exemple, une étude récente portant sur les deux athlètes masculins et féminins de la collegiate hockey sur glace a révélé que, au cours d’une saison, ces athlètes enregistrerait des accélérations linéaires pic de 41,6 g (36,6-49,5 g) et ( g ) 40,8 36.5-49,9 g) pour les mâles et les femelles, respectivement (médiane [EI])26. Par ailleurs, le système de télémétrie de choc de la tête qui a été utilisé dans cette étude de hockey sur glace a révélé que près du tiers des mâles (28,0 % [21,2 % - 33,5 %]) et femelles (29,3 % [24,8 % à 32,1 %]) (médiane [EI]) ont été infligées à l’avant de la tête26. Ces résultats directement parallèles aux impacts tête induits en utilisant le SSHM, qui indique la grande utilité clinique de la méthode actuelle.
Il y a, cependant, une des limites qui devraient être abordées lors d’une tentative d’extrapoler de soccer et football américain tête impacts sur les autres sports de contact comme le hockey sur glace. Impacts de la tête en hockey sur glace ne sont pas des exercices de routine et sont pénalisés, et ils sont généralement le résultat d’un contact délibéré avec un autre joueur. En fait, la tête subconcussive incidence incidence pour la collégiale de hockey sur glace athlètes est connu pour être sensiblement faibles : 1.3 (1,0 à 1,7) par la pratique et 6.3 (3.5-9,0) par match pour les hommes et 0,9 (0,6-1,0) pour pratique et 3.7 (2.5-4.9) par match pour les femmes26.
La présente étude n’est pas le premier à explorer l’expression de NF-L après un traumatisme crânien ; Toutefois, il est le premier à isoler un traumatisme crânien comme la cause pour l’expression de NF-L à l’extérieur du système nerveux central. Oliver et coll. ont évalué pour sérum expression NF-L au sein des athlètes de football américain à huit moments différents au cours d’une saison (~ 6 mois)17. Les joueurs ont été classées en deux groupes, des démarreurs et des partants, avec une hypothèse qu’athlètes démarreur seront exposés de plus grandes quantités de coups de tête, alors que les partants entraînera une baisse des quantités inférieures de tête hits que les démarreurs. Les auteurs ont identifié des augmentations significatives dans les expressions de NF-L de sérum dans le groupe démarrage au fil du temps dans l’ensemble de la saison17. À l’inverse, le groupe voué à l’échec est resté stable tout au long de la saison. De même, Al Shahim analysés sérum NF-L niveaux boxeurs après une phase subaiguë de traumatismes crâniens subconcussive (7-10 jours avant)18. Dans leur analyse, les boxeurs ont été classées en deux groupes (doux vs tête sévère impact sur les groupes) basée sur un seuil anecdotique de < 16 vs ≥16 tête frappe pendant un match de boxe, respectivement. L’expression de sérum de NF-L était significativement élevée dans le groupe de choc sévère de la tête par rapport au groupe impact doux, suggérant une réponse dose-dépendante à tête impact et biomarqueurs expression18. Alors que la littérature présentée suscite un raisonnement fort pour NF-L comme marqueur d’axonal des blessures, ni étude pièces contrôle robuste des variables confusionnelles, vu à travers le sport (thermogenèse, état d’hydratation, contacts de corps, tête cinématique, etc..). Cette lacune dans la méthodologie sous-tend la nécessité pour le SSHM. En utilisant le SSHM, Wirsching et coll.14 et Wallace et al.,27 ont pu contrôler susmentionnés variables confusionnelles, couplés avec la surveillance emplacement, la grandeur et la quantité d’impacts de ce chef et d’étudier la relation dose-effet choc de la tête profil de niveaux de NF-L dans le sang. Par conséquent, le SSHM fournit un moyen sûr et standardisé pour étudier l’effet des impacts de tête subconcussive et valider les résultats cliniques.
Le SSHM est prometteuse comme étant une méthode pertinente, reproductible et leader d’isoler et d’étudier l’effet des subconcussive impacts tête indépendamment de sport ; Cependant, il y a quelques limitations à considérer lors de l’adoption de cette méthode. Tout d’abord, le SSHM a une forte capacité à contrôler pour les covariables environnementales (décrit précédemment) ; Cependant, cela signifie qu’il faut un centre intérieur à température contrôlée. Deuxièmement, dans le but d’assurer des contacts tête sûrs et contrôlées, nous avons mis critères d’exclusion participant à un minimum de 5 ans d’expérience de rubrique football. Cette coupure a été utilisé pour éliminer les éventuels contacts tête préjudiciables en raison de la technique de rubrique novice. Enfin, ce protocole requiert des équipements spécifiques et plusieurs chercheurs à mener, qui ne sont pas toujours accessibles à l’unanimité.
Le SSHM fournit une modalité inestimable pour les chercheurs valider avec confiance les résultats trouvés dans les études sur le terrain. Cette confiance découle de la capacité de la SSHM au contrôle pour tant internes qu’externes et des facteurs confusionnels externes comme point d’impact et de la quantité, des dommages de corps, exercent effet et la transpiration, pour ne citer que quelques-uns. En outre, parce que le SSHM a montré la tête semblable magnitudes d’impact comme d’autres sports comme le hockey sur glace et le football américain, la revendication est possible que cette méthode porte grande pertinence clinique non seulement aux athlètes de football mais aussi de football américain, glace hockey, rugby et athlètes de la boxe. Enfin, parce que le SSHM ne pas séparer les populations, comme le font certains unisexes sports comme le football américain, tous les genres et toutes les ethnies peuvent être étudiés.
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Disclosures
Les auteurs n’ont rien à divulguer.
Acknowledgments
Les auteurs tiennent à remercier Mme Angela Wirsching, qui était un élément clé pour la recherche que nous citons dans la section résultats représentatifs.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| JUGS Soccer Machine | JUGS Sports | http://jugssports.com/products/soccer-machine.html | |
| SIM-G Triaxial Accelerometer | Triax Technologies | https://www.triaxtec.com/workersafety/wp-content/uploads/2017/08/SIM-G-User-Manual_V4-2-01.pdf |
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