Summary
Subconcussive サッカー見出しモデルは分離し、subconcussive のヘッド影響の影響を計測する安全かつ簡潔な方法論的アプローチです。
Abstract
Subconcussive ヒット神経の健康に脅威を与えるは、外側の症状を引き起こすことがなく神経の構造被害と機能損傷を誘発し、不可逆的な神経変性疾患、慢性に重要な貢献をするが表示されますを示しています。外傷性脳症 (CTE)。さらに、選手は、シーズン毎にこれらのヒットの 1,000 以上を発生することが。Subconcussive サッカー見出しモデル (SSHM) は、分離し、これらの subconcussive の頭部の影響の影響を調べることの再現性、関連性の主要な方法です。SSHM が急性期の調査の優れた手段で科学的なコミュニティを提供します走行速度、周波数の影響、間隔、頭にボール配置のボールなどの変数を制御することによってだけでなく、頭部衝撃の大きさを測定することによって、subconcussive に及ぼす神経健康。本稿で反復測定の方法でプラズマでとニューロ フィラメント ライト ポリペプチド (NF-L) の時間経過表現の勉強に、SSHM の有用性を示します。NF L は以前ボクサーで上昇することが示されている軸索損傷マーカーとサッカー選手の次の subconcussive ヘッド外傷。34 大人高齢者サッカー選手募集し、どちらかサッカー見出しにランダムに割り当てられている (n = 18) を蹴るまたは (n = 16) グループ。見出しグループは、毎時 25 マイル以上 10 min の速度で写し出されるサッカー ボール 10 ヘッダーを実行します。蹴りのグループは続いて 10 キックで同じプロトコルです。血漿検体は、見出し/キック後 0 h、2 h、24 h で前後を得られ、NF L 式の評価。見出しグループ プラズマ NF L 式の漸進的な増加を示したし、蹴るグループ残った時間ポイント間で一貫性のあるに対し見出しプロトコル後 24 時間でピークに達した。これらの結果は、subconcussion 臨床データを検証する SSHM の使用を奨励、臨床研究から NF L データを確認しました。
Introduction
長期的、反復的な露出 subconcussive ヘッドへの影響は、神経変性疾患 CTE1,2,3,45,を開発するための主貢献者の 1 つとして提案されています。.毎年、約 250 万の高校や大学の選手は、よく身体と頭の6、7の急速な加速減速でこれらの subconcussive の侮辱を誘発するコンタクト スポーツに従事します。具体的には、コンタクト スポーツ選手には、最大 1,000 人あたりシーズン6,8,9そのような影響のいくつかの 100 があります。さらに、軍の男性と女性などの他の集団登録している以上 300,000 の頭部外傷 2001 年以来、引退した軍ベテラン10内の CTE の最近の診断が明らかにします。アメリカン フットボール選手の 110 の死後 CTE 頭脳を持つこの診断平行線と急成長している公衆衛生問題11,12を提示する 4 つの死後のサッカー選手。驚異的な普及により、頭部の衝撃を研究する必要がありますサウンドを組み込むに視線をシフトに照らして急性債務 subconcussive ヒットを分析の正確な方法はアリーナの様々 な内に誘引すること。
ここで示した SSHM はコンタクト スポーツ活動時に神経組織に置かれた共通の機械的応力を安全に誘導する現在の方法論の必要性を満たす 1 つです。このモデルの実装では、細かいところまで走行速度、影響、間隔、頭にボール配置の頻度だけでなく頭の測定に影響を及ぼす大きさ13,14ボールを管理する捜査官をことができます。これらの要因はフィールドの設定値で制御することは事実上不可能である一方、SSHM は subconcussive の頭の影響の効果を分離する研究者のためのコンセントを提供します。さらに、(例えば、激しい運動、体の損傷、体の温度変化、水分補給/汗から効果) のプレイ中に交絡変数の除去により、SSHM は臨床的観察を検証する優れた方法を提供します.
SSHM スポーツの領域内で特に見られる頭部の影響に直接類似しています。その有用性を示し、累積的な頭の調査結果を確証するよう、文献が既に影響負荷を他の研究者から。たとえば、subconcussive 頭の負担大幅ドライブ サッカー選手13,15の間で神経眼科障害に影響することを確認しました。加えて、いくつかが 10 subconcussive への影響はすぐに示されている、休憩16の 24 h 後正規化できます前庭機能を混乱させます。この方法論のレポートで述べる安全に私達の調査結果は、反復的な subconcussive の頭の影響が徐々 にニューロン由来の濃度を増加の 1 つを紹介 subconcussive のヘッド影響の影響を研究し SSHM のアプリケーション血液バイオ マーカー、すなわち NF L14。この発見は、18頭17,に反復的な subconcussive の打撃のための NF L 存在の前の結果を実証するだけでなく、また、SSHM が制御された臨床方法でこのような結果を再現できることを検証します。
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Protocol
著者は、インディアナ大学治験審査委員会承認研究 (プロトコル # 1610743422) 書面によるインフォームド コンセントが得られたことを確認します。
注: SSHM 0 h、2 h、および個々 の中古介入値と比較して 24 時間後の介入での科目内で従属変数の変化を調査するため、繰り返し測定デザインに統合されました。この研究デザインは、研究者が運動実践の典型的な時間枠は、24 時間の間の変更を追跡するため可能します。本研究ではサッカー選手ランダムに割り当てられたいずれかのサッカー見出し (n = 18) またはグループを蹴るサッカー (n = 16)。
1. セットアップ
- 次のベースライン測定コレクション (前の介入)、SSHM 9 psi にサッカー ボールを水増しの確保と同様、サッカー ボール ランチャー、被写体から約 40 フィートの位置決めを開始します。
- マシンの顔には、左と右のホイールとそれらの間にオン/オフスイッチの速度を調節する 2 つの同一ダイヤルが表示されます。これらの両方のダイヤルを好みの標準化された速度に設定します。
注: このデモ目的のため走行速度ボールは毎時 30 マイルに設定されています。この速度は、中盤に副業からサッカーのスローインをシミュレートとして選ばれました。サッカー選手はよく練習やゲームの中にこの演習を実行します。 - 目標軌道 (科目を蹴るために必要なブロック) のようにボール発射装置の車輪の下に場所 3 インチ ブロック。これが完了したら、一度ボール発射装置は地面と回転車輪の正中線の間の角度として測定は 40 ° に曲がるし。
注: 角度測定、角度計で撮影、サッカー ボールが読み込まれる青いレール沿いにあるノブを緩めて後マシンを調整ことができます。 - サッカー マシンを正しく設定すると、一度ヘッド バンド ポケットに埋め込まれ、線形および回転頭部加速度を監視する外後頭隆起 (イオン) のすぐ下に配置、三軸加速度センサーで被験者に合います。
- 加速度に対応するソフトウェアを起動し、それに応じて件名の情報を入力します。この時点で、主題は (見出し、蹴り) の介入の習熟試験を開始する準備ができて。
2. 習熟試験
- 件名ボール発射装置の前に約 40 フィートの位置。
- ボール発射装置が彼らにサッカー ボールをボレーして彼らは単にボールと介入の接触をシミュレートする必要がある対象に説明してください (すなわち、見出し科目がボールをキャッチする前に彼らの額の前に自分の手でヘッドとボールの接触が行われる、科目を蹴るが「トラップ」ボール、ボールをボレーではなく自分の足で地面に、立っている科目が静的なままでいないように、ボールとの接触)。
- 件名を理解する準備ができて感じている、ある研究員のボール発射装置をオン、青いレールの上にサッカー ボールの読み込み、および最終的に 3-2-1 の後回転ホイールにボールをプッシュ カウント ダウン。
- 停止した後は、(手順 2.2)、前述のボールは、ボールをロールバックする件名を持ちます。
- 2.3 と 2.4 2 〜 4 の追加手順を繰り返します (残り時間は間に必要な) 時間を測位対象が正しいを確認し、安全かつ制御されたボールとの相互作用になります。これは習熟試験を終了します。
3. 介入
- 件名の準備が口頭で確認します。確認後、ボールで作る額連絡先のみに見出し科目に指示を与える頭頂部、王冠に影響や側頭葉を避けるために科目を教えてください。地面とボールの接触は足に続く影響を減衰させる、それが飛行にのみ、ボールを蹴る蹴る対象を指示します。
- 見出しとそれらとマシンの間に約半分の距離 (追加研究員) のターゲットにボールをボレーする科目を蹴るように指示します。最高のアーチ型の軌道を模倣する方法でこれを行う科目を求めることが、ボールを被写体に向けて、飛行中に取った。
- 三軸加速度計をアクティブにし、録音を開始します。
- 青いレールの上にサッカー ボールの負荷、3-2-1 の後回転ホイールにボールをプッシュ カウント ダウン、適切な接触が行われるかどうかを確認します。
- 3.4 手順発作の間に 60 s 残り 9 回以上を繰り返します。件名では、(のために都合の悪い配置や避けなければならない領域で体と疑い接触) ボールとの相互作用を好まれる場合する場合、ボールをボレー、主題に、再び速やかに任意の残りの期間なし。
- ボールをそれぞれの頭の接触の間に三軸加速度計に影響を与えるが登録されていることを確認 (三軸ソフトウェアを使用科目を蹴る登録しないで G 力)。
- 介入を締結すると、一度は、ボール発射装置を切り、三軸 (重要、ヘッドバンドを削除するために必要な動きはもう一つの「影響」を記録できると) の記録を停止します。録音が停止すると、鉢巻きを削除します。
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Representative Results
ここで表される結果は、前記事から14、SSHM が利用された前述したように解釈されました。この特定の研究で、SSHM が NF-L は、頭蓋骨と頭部の影響を後の末梢血液にフィルターを適用する仮説がある軸索損傷マーカーの血漿中濃度の変化を引き起こすことができる方法を目的とします。
SSHM と頭の運動
現在のデータは、分析の対象とした 34 の被験者から派生した (見出しグループ: n = 18 と蹴りの [コントロール] グループ: n = 16)。すべての人口統計学の特徴のグループ間に有意差はありませんでした。人口統計および頭部衝撃運動表 1に記載されています。頭部衝撃運動学的データは見出しグループが頭部衝撃当たり 31.8 g中央リニア頭部加速度を経験したことを示した (IQR: 31.1 34.5 g) と頭部衝撃あたり 3.56 krad/s2の中央回転頭部加速度 (IQR:2.93 4.04 krad/s2)。対照的に、キック (コントロール) グループされませんでした頭部加速度の検出可能なレベル (どおり) (表 1)。
SSHM NF L バイオ マーカー レベルに及ぼす影響
SSHM は次の結果を生成することができます。結果14の視覚的な表現は、図 1を参照してください。(頭部衝撃のグループ、F(1,31) の統計的に有意な時間効果によって示されているようにプラズマ NF L 式の緩やかな増加が i) 発生しました 9.17、 p = = 0.0049。たとえば、NF l 0.03 pg/mL は 10 ヘッダーの後のすべての時間を増加すると推定 (SE = 0.001)。(ii) 蹴る (コントロール) グループ、F(1,31) の長時間効果はありませんでした = 1.20、 p = 0.28。(iii) フォロー アップ ペアt-見出しグループ内ボンフェローニ補正テスト 24 h 後の見出しで (± 0.30 3.68 pg/mL) 出穂と比較して有意差が登場したことを明らかにした (3.12 ± 0.29 pg/mL, p = 0.0013;Cohen's d = 1.898)。(ベースライン NF L レベルの調整、iv) 線形回帰は 24 h 後の介入時点でグループ間の違いを評価するために使用、見出しグループで NF L レベルだった (コントロール) を蹴るより有意に高い区別0.66 pg/mL の推定平均値差でグループ (SE = 0.22、 p = 0.0025)。
変数 | 見出し | コントロールを蹴る | P 値 |
n | 18 | 16 | - |
セックス | 7 M 11 階 | 6 M 10 階 | - |
年齢、y | 20.3 ± 1.5 | 21.2 ± 1.4 | 0.089 |
BMI、kg/m2 | 23.2 ± 2.4 | 24.4 ± 3.2 | 0.236 |
違います。以前脳震盪の | 0.78 ± 1.0 | 0.63 ± 1.7 | 0.753 |
サッカー見出し経験, y | 9.5 ± 3.6 | 10.0 ± 4.5 | 0.725 |
頭部衝撃運動、中央 (IQR)、 | |||
PLA、g | 31.8 (31.1-34.5) | -b | - |
プラ、krad/s2 | 3.56 (2.93-4.04) | -b | - |
注: BMI ボディマス指数デュラセル、四分位範囲。PLA、線形のピーク加速度。プラ、ピーク回転加速度。krad、kiloradian。10 サッカー ヘッダーの合計に基づいて。b、サッカー キックすると、頭部加速度の検出可能なレベルがされませんでした。 |
表 1: 人口統計グループによって運動に影響を与えると。
図 1: NF L 濃度 subconcussive 影響の前後にします。見出しグループで NF L が出穂後時間点を見出し 0 h と比較して 24 時間後の見出しで昇格しますが、蹴る (コントロール) グループは、すべての時点にわたって静的なまま。24 h 後見出しに見出しグループの NF L レベルだった蹴る (対照) 群のそれより高かった。データを提示する平均 ± SEM. NF L としてニューロ フィラメントの光を =SEM = 平均値の標準誤差。図は、Wirsching ら14からメアリー アン リーバート社の許可を得て新しいロッシェル、ニューヨーク再現します。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
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Discussion
サッカーのような他のスポーツ subconcussive 露出約 265 として世界中で圧倒的なシェアを占めるかもしれないことアメリカン フットボールのようなコンタクト スポーツは、subconcussive の影響を研究する簡潔な研究モデルの必要性を運転するのに見えても、人は、何がおそらく世界で最も人気のあるスポーツ19に参加します。しかし、subconcussion の疑いのある長期的な神経変性効果の大半は、アメリカン フットボール選手における剖検されてが、サッカー サッカー ヘッダーへのヘッド影響の類似は驚くほど大きい。例えば、現在におけるサッカー見出しの試合が 10 試合による約 300 gと 35 krad/s2、同様 subconcussion モデル20,21を使用する以前と同じレポートの近くにあった。これらの影響の運動に匹敵したアメリカン フットボールの観察ヒットどこ平均の大学のフットボール選手はゲーム中に練習と 25 ヒット中 7.0 9.4 ヒットを負担、28.8 32.0 g22 のあたり平均ピーク直線加速度と ,23,24,25。さらに、アイス ホッケーなどのコンタクト スポーツはこれらの結果よりと同様またはそれ以上のピークの直線ヘッド加速度を表示しています。たとえば、最近調査の両方の男性と女性の大学アイス ホッケー選手は、シーズンにわたって、これらの選手登録最大線形加速度 41.6 g (36.6 49.5 g) と 40.8 g (明らかに36.5 49.9 g) の男性および女性、それぞれ (中央 [IQR])26。さらに、このアイス ホッケー研究で利用された頭部衝撃テレメトリ システムはその約 3 分の 1 の男性 (28.0% [21.2% 33.5%]) と女性 (29.3% [24.8% 32.1%]) を明らかにした (中央 [IQR])26頭の前面にたれた。これらの結果は、現在の方法論の膨大な臨床的有用性を示す SSHM の使用による頭部への影響に直接平行。
しかし、サッカーやアイス ホッケーのような他の接触スポーツにアメリカン フットボールの頭部の影響を推定する際に対処する必要があります 1 つの制限があります。アイス ホッケーで頭への影響ルーチン訓練ではないと彼らは通常、他のプレイヤーと意図的な接触の結果を処罰されます。Subconcussive 頭が実際には、発生率に影響を与える大学アイス ホッケーの選手が大幅に低いことが知られている: 実践と男性のためのゲームごとの 6.3 (3.5 9.0) と 0.9 練習あたり (0.6 1.0)、女性26試合当たり 3.7 (2.5 4.9) あたり 1.3 (1.0 1.7)。
本研究は、NF L 頭部外傷; 次の表現を探求する初めてではないです。しかし、中枢神経系外の NF L 式の原因として頭部外傷を分離する第一です。オリバーら評価血清の 8 つの異なる時点でアメリカン フットボール選手で NF L 式 (〜 6 ヶ月) の季節17のコース上。選手は、nonstarters、nonstarters が初心者よりも頭ヒットの低い量を発生に対し、スターター選手が頭ヒットの大量に公開されること前提で、スターター 2 つのグループに分類されました。著者は、17シーズンにわたって時間をかけて血清 NF L 式スターター群で有意な増加を識別されます。逆に、通る見込みがないグループに残ったシーズンを通して一貫性のあります。同様に、分析 Shahim ら血清 NF L の次の subconcussive 頭部外傷 (7-10 日前)18の亜急性期のボクサーのレベルします。2 つのグループに分類されたボクサーの分析に (重症頭部対穏やかなグループに影響を与える) の逸話的なしきい値に基づいて < それぞれボクシングの試合中に ≥16 頭対 16 を打ちます。NF L の血清式有意な重度の頭部衝撃グループ ヘッドへの影響およびバイオ マーカー式18に用量依存的応答を示唆して、軽度の衝撃グループと比較した場合の上昇.発表文献は軸索のマーカーとして NF l 強力な推論を引き出す一方、傷害、どちらも研究はスポーツ (熱、水和状態、ボディ コンタクト、頭の運動、等) 全体に見られる交絡変数のロバスト制御を展示します。方法論で、このギャップは、SSHM の必要性を支えます。Wirsching ら14とウォレスら27された監視場所、大きさ、および頭部の影響の量と相まって前述の交絡変数を制御し、頭部衝撃の用量反応を研究することができる、SSHM を使用して、血液中の NF L レベルのプロファイル。したがって、SSHM subconcussive ヘッドへの影響の影響を検討し、臨床所見を検証する安全かつ標準化された手段を提供します。
SSHM を分離し、スポーツに関係なく subconcussive の頭部の影響の効果を検証、再現性、関連性の主要な方法であるとの約束を示していますただし、この手法の採用を検討するいくつかの制限があります。まず、SSHM は強力な能力 (前述); 環境変量の制御をただし、これは温度制御の屋内施設が必要であることを意味します。第二に、安全かつ制御された本社の連絡先を確保するための努力、我々 はサッカー見出し経験 5 年の最小値に参加者の除外条件を設定します。このカットオフは初心者見出しの技術のための潜在的な有害頭連絡先を除去するために使用されました。最後に、このプロトコル必要があります特定の機器と複数の研究者から実施、満場一致でアクセス可能なことができません。
SSHM は、自信を持ってフィールド研究の結果を検証する研究者のための非常に貴重なモダリティを提供します。この自信は、両方の内部のコントロールに、SSHM の能力から茎し、外部の交絡因子の影響の位置や量、体の損傷など運動効果や汗、いくつかの言及。さらに、SSHM 同様の頭部を示しているのでアイス ホッケーやアメリカン フットボールのような他のスポーツとして影響の大きさ、クレーム作ることができるアメリカン ・ フットボール、アイスにもサッカー選手だけでなく、膨大な臨床的意義をこの方法論に耐えるホッケー、ラグビー、ボクシング選手。最後に、ため、SSHM は集団を分離しないアメリカン フットボールのようないくつかのユニセックス スポーツを行うと、すべての性別や民族学ぶことができます。
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Disclosures
著者が明らかに何もありません。
Acknowledgments
著者は、我々 は代表の結果セクションで挙げる研究に重要な貢献をしたさんアンジェラ Wirsching を認めるみたいと思います。
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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