חישוב השתנות קצב לב מנתוני א מ נוער עם שיתוק מוחין במהלך הפעלות משחקי וידאו פעילים
Summary
פרוטוקול זה מתאר שיטה לחישוב השתנות קצב לב (HRV) מטפסי גל של אלקטרוג (א). צורות גל מתוך הקלטות קצב לב מתמשך (HR) במהלך משחק וידאו פעיל (AVG) הפעלות שימשו כדי למדוד את הביצועים האירובית של בני נוער עם שיתוק מוחין (CP).
Abstract
מטרת המחקר הזה הייתה ליצור שיטה לחישוב שינויים בקצב הלב (HRV) מתוך צורות גל של אלקטרוג (א). צורות גל נרשמו על ידי צג משאבי אנוש המשתתפים (נוער עם שיתוק מוחין (CP)) לבשו במהלך משחק וידאו פעיל (AVG) הפעלות. הפעלות AVG נועדו לקדם פעילות גופנית וכושר (ביצועים אירוביים) במשתתפים. המטרה הייתה להעריך את הכדאיות של AVGs כאסטרטגיית התערבות פיזית (PT). מקסימום HR (mHR) נקבע עבור כל משתתף ואזור קצב הלב של היעד (טרז) מחושב עבור כל אחד משלושת שלבי התרגול ב-20 דקות AVG הפעלה: (חימום ב 40-60% mHR, התניה ב 60-80% mHR, ולהתקרר ב 40-60% mHR). כל משתתף שיחק 3 20 min משחקים במהלך ההפעלה AVG. כל המשחקים שיחקו בעת שישבו על ספסל, כי בני נוער רבים עם CP לא יכולים לעמוד לפרקי זמן ארוכים. כל תנאי משחק שונה עם משתתפים באמצעות סמלי יד בלבד, יד וכפות הרגליים סמלים יחד או כפות רגליים סמלים רק כדי לאסוף חפצים. מטרת המשחק (נקרא KOLLECT) היא לאסוף חפצים כדי לצבור נקודות ולהימנע מסכנות לא לאבד נקודות. סכנות שימשו בשלבים חימום-up וקריר למטה רק כדי לקדם תנועה איטית ומבוקרת כדי לשמור על משאבי אנוש באזור קצב הלב של היעד (טרז). לא היו מפגעים בשלב המיזוג כדי לקדם רמות גבוהות יותר ופעילות גופנית אינטנסיבית יותר. שיטות אנליטיות שימשו כדי לייצר HRV (מחשבים הזמן שנבחרו מדדים בתחום התדרים) מתוך נתוני א ‘ ל לבחון את עומס העבודה האירובי. יישומים האחרונים של HRV מצביעים על כך לטווח קצר מדידות (5 דקות התקפי) מתאימים, כי הביופידבק HRV עשוי לעזור לשפר את הסימפטומים ואת איכות החיים במגוון של מצבים בריאותיים. למרות HR הוא אמצעי קליני מקובל היטב לבחון ביצועים ועוצמה אירובית בהתערבות PT, HRV עשוי לספק מידע של פונקציות המערכת האוטונומית, שחזור והסתגלות במהלך הפעלות AVG.
Introduction
שיתוק מוחין (CP) הוא הנכות הפיזית השכיחה ביותר של ילדות1. CP נגרמת על ידי עלבון נוירולוגי למוח המתפתח והוא קשור לליקויים מוטוריים כגון חולשת שרירים, ספסטיות, פירוק, וירידה בקרת מנוע ואיזון2,3. CP הוא מצב לא מתקדם, אבל עם גיל, ילדים הופכים להיות פעילים יותר פיזית יותר בהשוואה לעמיתים שלהם עם פיתוח אופייני (TD) בעיקר בגלל הדרישות המוגבר של הצמיחה על שלהם בסיכון העצבי ו מערכות שריר-שלד4.
הנוער עם CP בדרך כלל לקבל טיפול פיזי (PT) שירותי לשפר ניידות תפקודית ולקדם פעילות גופנית וכושר (כגון סיבולת אירובית ושרירים)2. לעתים קרובות, יש גישה מוגבלת שירותי pt ומשאבים קהילתיים כדי להשיג ולקיים את המטרות pt אלה5,6. משחקי וידאו פעילים (avgs) עשויים להיות אסטרטגיה אפשרית בהתערבות מבוססת על פעילות במרפאה, בבית או בהגדרות הקהילה7,8. AVGs מסחרי יש גמישות מוגבלת כדי להתאים את המשחק ולענות על הצרכים הספציפיים ואת יעדי PT לנוער עם CP9. עם זאת, AVGs מותאם אישית מספקים פרמטרים גמישים המשחקים כדי לאתגר את הנוער עם CP תוך קידום פעילות גופנית וכושר10.
הצוות שלנו פיתח AVG מותאם אישית (שנקרא KOLLECT) כדי לבחון את התגובות לפעילות הנוער (למשל, פעילות גופנית וכושר אירובי). המשחק משתמש חיישן תנועה כדי לעקוב אחר תנועת הנוער במהלך המשחק. המטרה של המשחק היא “לאסוף” אובייקטים רבים ככל האפשר עבור ניקוד גבוה כדי למנוע את הסכנות כדי למנוע אובדן נקודות. ניתן לאסוף חפצים בעזרת סמלי יד ו/או כפות רגליים כפי שנקבע על-ידי המטפל בפרמטרי המשחק הגמישים.
עיצוב מבוסס על פעילות התערבויות PT כי המינון האינטנסיביות בפעילות גופנית כדי לקדם את הכושר האירובי הוא קריטי לנוער עם CP11. AVGs מותאם אישית עשוי להיות אסטרטגיה יעילה לאינטנסיביות במינון ולעסוק הנוער בפעילות גופנית כדי לקדם את הכושר10. צגי דופק (HR) משמשים לעתים קרובות בתרגול PT קליני כדי לקבוע ביצועים ועוצמת פעילות אירובית. לכן, צגים משאבי אנוש יסייעו לקבוע את הכדאיות של AVGs בעוצמת פעילות גופנית מינון כדי לקדם כושר אירובי9. ניתן להשתמש בנתוני ה-א שנוצרו בצג HR כדי לחשב שינויים בקצב הלב (HRV). שיטות אנליטיות שימשו כדי לייצר HRV מתוך נתוני א לבחון את עומס העבודה האירובי. היישומים האחרונים של hrv לציין כי מדידות לטווח קצר (5 דקות התקפי) מתאימים, כי ביופידבק hrv עשוי לעזור לשפר את הסימפטומים ואת איכות החיים במגוון של מצבים בריאותיים32,33,34 . היישום של צעדים לטווח קצר HRV הוא אמצעי המתאים להערכת תפקוד לב וכלי דם במהלך הפעלות AVG. בהינתן כי HRV נגזר ממרווח ה-R-r של א. ג. א, השתמשנו באמצעים שנבחרו בתחום הזמן ובתחום התדרים. זמן תחום מידה של HRV לכמת את כמות משתנים במרווחי זמן interbeat המייצגת את הזמן בין פעימות לב רצופות. השתמשנו ב-AVNN (מרווח NN ממוצע), הפקודה RMSSD (כיכר השורש של הבדלים רצופים), SDNN (סטיית תקן של מרווח NN), NN50 (מספר מרווחי NN > 50 אלפיות השני) ו-PNN50 (אחוז מרווחי NN). מדדים בתחום התדר מעריכים את מערך החיווט המוחלט או היחסי לארבע להקות תדר, אנו מתייחסות באופן ספציפי לשתי להקות, כוח בתדר נמוך (LF) וכוח תדר גבוה (HF) יחד עם יחס LF/HF. למרות HR הוא אמצעי קליני מקובל היטב, HRV עשוי להיות שימושי משום שהוא מספק מידע על תפקוד מערכת אוטונומית, שחזור, הסתגלות, ומספק הערכה של עומס עבודה אירובית במהלך הפעלה AVG28.
מטרת מחקר זה הייתה לבחון את הכדאיות של שימוש באסטרטגיות AVG כדי לקדם פעילות גופנית וכושר. מטרה שנייה הייתה להציג את פרוטוקול האיסוף של נתוני ה-AVG ואת המתודולוגיה לחישוב HRV מנתוני ה-א שהושגו באמצעות צג משאבי אנוש. אמצעים אלה ופרוטוקול זה עשויים להוכיח רלוונטיות לרופאים לפקח ומינון הפעלות התערבות PT.
Protocol
Representative Results
Discussion
עשרה נוער עם CP השתתפו במחקר זה (ממוצע + SD) [גיל (בענף) = 15.53 ± 3.57; גובה (cm) 154.8 ± 12.6; משקל (ק”ג) 50.69 ± 11.1; מדד מסת הגוף (BMI) 50.46 ± 29.2; mHR 9 bpm) = 186.8 ± 12.4]. נא לראות את שולחן 5 לדמוגרפיה של המטופל.
ישנם כמה שיקולים לשימוש בצגי HR ובאמצעים המשויכים ל-HR ו-HRV המתייחסים לשינויים ולפתרון בעיות. …
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
המחברים מודים למשתתפים ולמשפחותיהם על זמנם ומאמציו להשתתף במחקר. כמו כן, המחברים מכירים ד ר ייצ’ואן ליו וד ר חסן אייז על עזרתם בחישוב העיתוי של ניטור HR ו ד ר פול Diefenbach לפיתוח התוכנה KOLLECT Active משחקי וידאו. המימון לעבודה זו סופק על ידי מענקי קרן קולטר00006143 (הו‘ניל; דיפנבאך, פיס) ו00008819 (הו,ניל; דיפנבאך, פיס).
Materials
| BioHarness Bluetooth Module (Electronics sensor) | Zephyr | 9800.0189 | Detects Heart Rate, Resiration Rate, Posture, and Skin Temperature. |
| BioHarness Chest Strap | Zephyr | 9600.0189, 9600.0190 | Sizes Small XS-M, Large M-XL |
| BioHarness Charge Cradle & USB Cable | Zephyr | 9600.0257 | Used to Transfer Data from the Module to a Computer for Analysis. |
| BioHarness Echo Gateway | Zephyr | 9600.0254 | Allows for Realtime Viewing of Subject's Heart Rate. |
| MATLAB R2016a | Mathworks | 1.7.0_.60 | Used for All Programming. |
References
- Winter, S., Autry, A., Boyle, C., Yeargin-Allsopp, M. Trends in the prevalence of cerebral palsy in a population-based study. Pediatrics. 110 (6), 1220-1225 (2002).
- Fowler, E., et al. Promotion of physical fitness and prevention of secondary conditions for children with cerebral palsy: Section on Pediatrics Research Summit Proceedings. Physical Therapy. 87 (11), 1495-1510 (2007).
- Rosenbaum, P., Paneth, N., Leviton, A., Goldstein, M., Bax, M. A report: The definition and classification of cerebral palsy: April 2006. Developmental Medicine & Child Neurology. 49 (s109), 8-14 (2007).
- Hanna, S., et al. Stability and decline in gross motor function among children and youth with cerebral palsy aged 2 to 21 years. Developmental Medicine & Child Neurology. 51 (4), 295-302 (2009).
- Rimmer, J., Rowland, J. Health promotion for people with disabilities: Implications for empowering the person and promoting disability-friendly environments. American Journal of Lifestyle Medicine. 2 (5), 409-420 (2008).
- Feehan, K., et al. Factors influencing physical activity in children and youth with special health care needs: A pilot study. International Journal of Pediatrics. , (2012).
- Fehlings, D., Switzer, L., Findlay, B., Knights, S. Interactive computer play as motor therapy for individuals with cerebral palsy. Seminars in Pediatric Neurology. 20 (2), 127-138 (2013).
- Sandlund, M., Dock, K., Hager, C., Waterworth, E. Motion interactive video games in home training for children with cerebral palsy: parents’ perceptions. Disability & Rehabilitation. 34 (11), 925-933 (2012).
- Howcroft, J., et al. Active video game play in children with cerebral palsy: Potential for physical activity promotion and rehabilitation therapies. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 93 (8), 1448-1456 (2012).
- Bilde, P., Kliim-Due, M., Rasmussen, B., Petersen, L., Petersen, T., Nielsen, J. Individualized, home-based interactive training of cerebral palsy children delivered through the Internet. BMC Neurology. 11, 32 (2011).
- Kolobe, T., et al. Research Summitt III proceedings on dosing in children with an injured brain or cerebral palsy. Physical Therapy. 94 (7), 907-920 (2014).
- Schipke, J., Pelzer, M., Arnold, G. Effect of respiration rate on short-term heart rate variability. Journal of Clinical and Basic Cardiology. 2 (1), 92-95 (1999).
- Ernst, G. Heart rate variability. Heart Rate Variability. , 1-336 (2014).
- Francis, J., et al. Association between symptoms of depression and anxiety with heart rate variability in patients with implantable cardioverter defibrillators. Psychosomatic Medicine. 71 (8), 821-827 (2009).
- Mendes, R., et al. Is applying the same exercise-based inpatient program to normal and reduced left ventricular function patients the best strategy after coronary surgery? A focus on autonomic cardiac response. Disability and Rehabilitation: An International Multidisciplinary Journal. 36 (2), 155-162 (2014).
- Muralikrishnan, K., Balakrishnan, B., Balasubramanian, K., Visnegarawla, F. Measurement of the effect of Isha Yoga on cardiac autonomic nervous system using short-term heart rate variability. Journal of Ayurveda and Integrative Medicine. 33 (2), 279-283 (2012).
- Yadav, R. K., Gupta, R., Deepak, K. K. A pilot study on short term heart rate variability & its correlation with disease activity in Indian patients with rheumatoid arthritis. Indian Journal of Medical Research. 136 (4), 593-598 (2012).
- Thuraisingham, R. A. Preprocessing RR interval time series for heart rate variability analysis and estimates of standard deviation of RR intervals. Computer Methods and Programs in Biomedicine. 83 (1), 78-82 (2006).
- Alamili, M., Rosenberg, J., Gögenur, I. Day-night variation in heart rate variability changes induced by endotoxaemia in healthy volunteers. Acta Anaesthesiologica Scandinavica. 59 (4), 457-464 (2015).
- Pal, G., et al. Preference for salt contributes to sympathovagal imbalance in the genesis of prehypertension. European Journal of Clinical Nutrition. 67 (6), 586-591 (2013).
- Telles, S., Raghavendra, B. R., Naveen, K. V., Manjunath, N. K., Kumar, S., Subramanya, P. Changes in autonomic variables following two meditative states described in yoga texts. Journal of Alternative and Complementary Medicine. 19 (1), 35-42 (2013).
- Kičmerová, D. . Methods for Detection and Classification in ECG Analysis. Doctoral thesis. , (2009).
- Murai, K., Hayashi, Y. Evaluation of mental workload for ship handling using physiological indices. , 604-608 (2009).
- Taelman, J., Vandeput, S., Spaepen, A., Van Huffel, S. Influence of mental stress on heart rate and heart rate variability. Heart. 29 (1), 1366-1369 (2009).
- Durantin, G., Gagnon, J. F., Tremblay, S., Dehais, F. Using near infrared spectroscopy and heart rate variability to detect mental overload. Behavioural Brain Research. 259, 16-23 (2014).
- Buchheit, M. Monitoring training status with HR measures: Do all roads lead to Rome?. Frontiers in Physiology. 5, (2014).
- Achten, J., Jeukendrup, A. Heart rate monitoring: Applications and limitations. Sports Medicine. 33 (8), 517-538 (2012).
- Amichai, T., Katz-Leurer, M. Heart rate variability with cerebral palsy: Review of literature and meta-analysis. NeuroRehabilitation. 35, 113-122 (2014).
- Billman, G., Haikuri, H., Sacha, J., Trimmel, K. An introduction to heart rate variability: Methodological considerations and clinical applications. Frontiers in Physiology. 6, (2015).
- Beffara, B., Bret, A., Vermeulen, N., Mermillod, M. Resting high frequency heart rate variability selectively predicts cooperative behavior. Physiology & Behavior. 164, 417-428 (2016).
- Fogt, D., Cooper, P., Freeman, C., Kalns, J., Cooke, W. Heart rate variability to assess combat readiness. Military Medicine. 174, 491-495 (2009).
- Kerppers, I. L., Arisawa, E. A. L., Oliveira, L. V. F., Sarmpaio, L. M. M., Oliverira, C. S. Heart rate variability in individual with cerebral palsy. Archives of Medical Science. 5, 45-50 (2009).
- Giggins, O. M., Persson, U. M., Caulfield, B. Biofeedback in Rehabilitation. Journal of Neuroengineering and Rehabilitation. 10, (2013).
- Shaffer, F., Ginsberg, J. P. An overview of heart rate variability metrics and norms. Frontiers in Public Health. 5, 258 (2017).
- Shaffer, F., McCarty, R., Zeir, C. L. A healthy heart is not a metronome: an integrative review of the heart’s anatomy and heart rate variability. Frontiers in Psychology. 5, 1040 (2014).
