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Medicine

Autonome Funktion nach Gehirnerschütterung bei Jugendlichen Sportlern: eine Erforschung der Herzfrequenz-Variabilität mit 24-Stunden-Aufnahme Methodik

Published: September 21, 2018
doi:
10.3791/58203
, , , , , , ,
1Concussion Centre, Bloorview Research Institute,Holland Bloorview Kids Rehabilitation Hospital, 2Faculty of Kinesiology and Physical Education,University of Toronto, 3Rehabilitation Sciences Institute, Faculty of Medicine,University of Toronto, 4Department of Occupational Science and Occupational Therapy, Faculty of Medicine,University of Toronto

Summary

Wir zeigen eine 24 h-Herzfrequenz Aufnahme Methodik, um den Einfluss der Gehirnerschütterung über die Wiederherstellung Flugbahn bei Jugendlichen Sportlern, in einem ökologisch gültigen Kontext zu beurteilen.

Abstract

Teilnahme am organisierten Sport leistet einen wesentlichen Beitrag zur Entwicklung der Jugend, sondern stellt die Jugend in ein höheres Risiko für die Aufrechterhaltung einer Gehirnerschütterung. Bis heute hat Rückkehr zu Aktivität Entscheidungsfindung verankert, bei der Überwachung der selbstberichteten Gehirnerschütterung Symptome und neurokognitive testen. Jedoch multi-modale Bewertungen das erhärten Objektive physiologische Maßnahmen mit traditionellen subjektive Symptom reporting benötigt werden und kann wertvoll sein. Herzfrequenz-Variabilität (HRV) ist eine nicht-invasive physiologische Indikator für das vegetative Nervensystem, das wechselseitige Zusammenspiel der sympathischen und parasympathischen Nervensystem erfassen. Es gibt ein Mangel an Literatur, die Erforschung der Wirkung von Gehirnerschütterung auf HRV bei Jugendlichen Sportlern und Entwicklungs Unterschiede schließt die Anwendung der Erwachsenen Erkenntnisse einer pädiatrischen Bevölkerung. Darüber hinaus hat der aktuelle Stand der HRV-Methodik in erster Linie kurzfristige (5-15 min) Aufnahmen mithilfe ruhenden Zustand oder kurzfristige körperlichen Anstrengung Tests durch, um nach Gehirnerschütterung Veränderungen aufzuklären enthalten. Die Neuheit bei der Nutzung einer 24 h Aufnahme Methodik ist, dass es das Potenzial hat, natürliche Variation in Autonome Funktion direkt im Zusammenhang mit Aktivitäten, die eine Jugend-Sportler in regelmäßigen Abständen führt zu erfassen. In einer prospektiven, longitudinale Forschungsumfeld bieten dieser neuartige Ansatz zur Quantifizierung der autonomen Funktion wichtige Informationen bezüglich der Wiederherstellung Flugbahn, neben traditionellen selbstbericht Symptom Maßnahmen. Unsere Ziele hinsichtlich einer 24 h Aufnahme Methodik waren (1) die physiologischen Wirkungen bewerten eine Gehirnerschütterung bei Jugendlichen Sportlern, und (2) beschreiben die Flugbahn des physiologischen Veränderungen, unter Berücksichtigung der Auflösung von Selbstauskünften nach Gehirnerschütterung Symptome. Um diese Ziele zu erreichen, wurde nicht-invasiven Sensor-Technologie implementiert. Die rohen Beat-to-Beat Zeitintervalle eingefangen können umgewandelt werden, um Zeit Domäne und Frequenz-Domäne Maßnahmen ableiten, die Fähigkeit des Individuums, sich anzupassen und flexibel sein, um ihre sich ständig ändernden Umgebung zu reflektieren. Durch den Einsatz nicht-invasive Herzfrequenz-Technologie kann autonome Funktion außerhalb eines traditionellen kontrollierten Forschungsumfeld quantifiziert werden.

Introduction

Es wird geschätzt, dass 4 Millionen Kinder weltweit mit Gehirnerschütterung1,2,3Notaufnahmen präsentieren. Die Regierung von Kanada berichtet, dass 64 % der Notaufnahme Besuche zwischen 10 – 18 jährigen körperliche Aktivität Engagement und Teilnahme an Sport- und Freizeit-4verbunden sind. Darüber hinaus bestehen 39 % dieser genannten Notaufnahme Besuche sportbezogene Kopfverletzungen und speziell, Gehirnerschütterung. Gehirnerschütterung ist eine Art von traumatischen Hirnverletzungen induziert durch biomechanische Kräfte, verursacht durch einen direkten Schlag auf den Kopf oder auf den Körper erzeugt Kraft auf den Kopf. Gehirnerschütterung führt zu neurologischen Beeinträchtigungen, die oft spontan3beschließt. Es ist wichtig hervorzuheben, dass Gehirnerschütterung eine funktionale, anstatt strukturelle Verletzung ist wobei standard strukturellen bildgebende Studien weitgehend unauffällig3erscheinen. Gehirnerschütterung führt zu dem Zusammenfluss von physikalischen (z. B. Kopfschmerzen, Schwindel, Sehstörungen, und Empfindlichkeit gegenüber Lärm und Licht, geringerer Stärke und motorischen Fähigkeiten), kognitive (z.B. Schwierigkeiten mit der Konzentration und Rückruf, verlangsamt Denken und allgemeine geistige Nebel), emotionale (z. B. Traurigkeit, Reizbarkeit und Nervosität) und Müdigkeit (z. B. zu viel oder zu wenig schlafen und schläfrig fühlen) Symptome5.

Ein wichtiger Faktor für die Symptomatik der Gehirnerschütterung wurde der mutmaßliche Dysfunktion des autonomen Nervensystems (ANS)6. Die ANS besteht aus zwei Zweigen; das parasympathische und sympathische Nervensystem. Diese zwei Filialen betreiben reziprok zur Beantwortung von Umweltanforderungen mit eigenen Eigenheiten-7. Das parasympathische Nervensystem hat weniger Einfluss auf periphere Gefäßsystem ist aber aktiv während der Perioden der Energie Restaurierung, so dass die Eingeweide zu entspannen(Abnahme der Herzfrequenz, Magen-Darm-Motilität zu fördern) . Umgekehrt das sympathische Nervensystem wird aktiviert, wenn Stressfaktoren präsentiert werden und induziert eine “Flucht oder Kampf” Reaktion-8. Zur Beurteilung der Aktivität des ANS wurde folgende Gehirnerschütterung, die nicht-invasive Technik des Sammelns Herzfrequenz Herzfrequenz-Variabilität (HRV) Quantifizierung beschäftigt8,9,10. Die sympathische und parasympathische Nervensystem wirken auf den Sinusknoten (natürliche elektrische Schrittmacher) des Herzens zu Zeit Variationen zwischen den Beat-to-Beat (RR) Intervallen in Reaktion auf interne und externe Stressoren/Reize erzeugen. Der Beat-to-Beat Intervallwert in einer Zeitreihe dient dann Zeit- und Frequenz-Domäne-Maßnahmen zu berechnen. Time-Domain-Variablen erfassen die gesamte Variabilität der Herzfrequenz, während Variablen Frequenz-Domäne die periodischen Schwingungen der Herzfrequenz erfassen und Auskunft über bestimmte Zweige der ANS8,11geben, 12.

Die Basislinie/pre-injury Assessment-Paradigma wurde in der Regel eingesetzt, um Veränderungen zu quantifizieren, für den Fall, dass ein Jugendlicher eine Gehirnerschütterung erleidet. Hier ist es standard, ein selbst-Bericht der Jugend Gehirnerschütterung Symptome, neben anderen standardisierten Maßnahmen wie neuropsychologische Beurteilung3, im Vorfeld einer Verletzung zu erhalten. Nach einer diagnostizierten Gehirnerschütterung dienen vor Verletzungen Partituren zu vergleichen mit posttraumatischen Partituren, Erholung zu informieren und zur Rückkehr zu Aktivität Entscheidungsfindung. Jedoch in den letzten Schichten Objektive Indikatoren der Gehirnerschütterung Erholung zu erkunden, hat den Wert und die Betonung der subjektive Symptom Berichterstattung vor kurzem diskutiert worden. Jugend-Sportler können nicht verstehen, die Folgen der Gehirnerschütterung Symptome Berichterstattung und Vermeidung längeren Abwesenheit vom Sport13,14entstehen können. Darüber hinaus Gehirnerschütterung Symptome sind unspezifisch, und über eine Reihe von anderen klinischen Bedingungen vorhanden sind, wie z. B. psychischen Diagnosen15,16. Die Verwendung von HRV im Rahmen der Gehirnerschütterung bei Jugendlichen Sportlern kann handeln, um traditionell verwendeten klinischen Maßnahmen (subjektive Gehirnerschütterung Symptome) bestätigen und neuartige physiologische Informationen (Ziel HRV) auf das Verständnis der Post-Gehirnerschütterung Flugbahn.

Nach den jüngsten internationale Konsensusstatement zur Gehirnerschütterung im Sport eine einzige “physiologische Zeitfenster” für Gehirnerschütterung Erholung nicht vorhanden aufgrund der methodischen Unterschiede bei der Beurteilung der physiologischen Maßnahmen und Studiendesign3 . Mehrere Studien haben vorgeschlagen, physiologische Dysfunktion, die klinischen Maßnahmen Erholung9,17,18überdauert, aber dies ist nicht schlüssig nachgewiesen, vor allem in der jungen Sportler Bevölkerung. Die Task Force von der European Society of Cardiology und der North American Society of Pacing Elektrophysiologie12 Leitlinien auf die Messung und Analyse der HRV im klinischen und Forschung Einstellungen. Innerhalb der begrenzten Gehirnerschütterung Literatur auf dem laufenden ist die überwiegende Mehrheit dieser neuartigen physiologischen Forschung mit adulten und Universität im Alter von Athleten im Rahmen der kurzfristigen Aufnahmen9,18,19 erforscht worden . Jedoch ist die Erkundung des Einsatz von HRV als ein objektives Maß der Erholung nur eine langfristige Aufnahme Methodik (24 h), sondern auch bei Jugendlichen Sportlern, nicht untersucht worden. Dies ist problematisch, da der Faktor der laufenden Entwicklung Erwachsenen Erkenntnisse aus wird hochgerechnet auf Jugend ausschließt. Im Einklang mit den Empfehlungen der Task Force12 und die aktuellen Einschränkungen in Gehirnerschütterung Jugendliteratur gibt es genügend Gründe für die 24 h Aufnahme Methodik innerhalb Jugend Gehirnerschütterung zu erkunden. Es ist innerhalb der Langzeitaufzeichnungen, dass ANS Antworten ausgewertet werden können, als Reaktion auf reale Gegebenheiten wie normale Alltagsaktivitäten, Verletzungen und die Wirkung von therapeutischen Interventionen, die Schlüssel zum Treffen von Vorhersagen auf Prognose20 . Kurzfristige Aufnahmen entsprechen möglicherweise nicht genau autonome Modulationen in einer Weise, die die dynamischen Schwankungen des natürlichen und erwarteten Stressoren innerhalb des jungen Mannes täglichen Aktivitäten (z. B. Schule und körperliche Aktivitäten)21widerspiegelt. Darüber hinaus hat die kurzfristige Aufnahme die Beschränkung nicht messen Schwankungen der RR-Intervalle, zumal die HRV dynamisch auf physiologische Störungen reagiert. Zeit Domäne Maßnahmen, wie z. B. SDNN (Standardabweichung der RR-Intervall), haben in vielen Studien mit 24-Stunden-Aufnahme Methodik verwendet worden, da sie abhängig von längerfristigen Aufnahmen entsprechend der Genauigkeit bei der Ableitung der Wert12. Angesichts der explorativen dieses Ansatzes zur Bewertung Gehirnerschütterung im Jugend- und das übergeordnete Ziel der Erfassung dynamischen Veränderung, war es eine Aufnahme Methodik zu nutzen, die die tägliche Schwankungen in Aktivität Repertoire zu diesem einzigartigen Ausdruck geeignet pädiatrischen Population.

Der Zweck dieses Protokolls ist, einer nicht-kontrollierten, 24 h Aufnahme Protokoll bei Jugendlichen Sportlern zu erforschen, im Alter von 13 – 18 Jahre alt, Teilnahme an normalen täglichen Aktivitäten. Während dieser 24-Stunden-Protokoll Variabilität innerhalb der HRV-Signal eingeführt wird, die Fähigkeit, Trends trotz dieser Variabilität erkennen möglicherweise deutet auf ein potenziell hervorstechenden Signal, und die ökologisch gültig20,22 sein kann wenn vermessen die physiologische Reaktion auf concussive Verletzungen in dieser Population.

Protocol

Alle Schritte innerhalb dieses Protokolls wurden gemäß Research Ethics Board in Holland Bloorview Kinder Reha Klinik genehmigt. Allen Teilnehmern zur Verfügung gestellt Zustimmung vor ihrer Teilnahme an dieser Forschung Protokoll/Datensammlung. 1. besorgen Sie sich vor Verletzungen demografischen und Symptom-Profil auf Teilnehmer Sicherstellen Sie, dass alle Materialien vorbereitet und funktionierende für Datenerfassung (Brustgurt, Sensor und Uhr; siehe Tabelle of Materials) sowie relevanten demographischen Sammlung, Gehirnerschütterung Symptom Skala und Formen körperlicher Aktivität ist. Vor der Ankunft des Teilnehmers erinnern Sie Teilnehmer, bequemen Kleidung zu tragen, umfasst ein leichtes T-shirt. Nach Einholung der Einwilligung der Eltern und Teilnehmer, diagnostiziert dass der Teilnehmer die demografischen Sammlung Formular ausfüllen, einschließlich Alter, Geschlecht, Anfrage Lernbehinderungen, andere medizinische Diagnosen und die Vorgeschichte der Gehirnerschütterung (Anzahl und Aktualität von Verletzungen). Weisen Sie die Teilnehmer die Godin Freizeit Übung Fragebogen (GLTE)23abgeschlossen. Weisen Sie die Teilnehmer nach Gehirnerschütterung Symptom Inventory (PCSI)24abschließen.Hinweis: Es gibt verschiedene PCSI-Versionen, die entsprechenden Entwicklungsalter reicht (d.h. 5 bis 12 Jahre, 13-18 jährigen) entsprechen. Messung und Aufzeichnung der TeilnehmerInnen Körpergröße und -Gewicht. Zählen Sie und erfassen Sie die GLTE und PCSI. Wenn die PCSI scoring, Aufzeichnen der Gesamt-Score sowie die vier Domain punktet (z.B. körperliche, kognitive, emotionale, Müdigkeit). Geben Sie alle demographischen, körperliche Aktivität und Symptom Informationen in eine Datenbank. 2. erhalten Sie vor Verletzungen physiologischen Profil auf Teilnehmer Hinweis: Es ist wichtig zu beachten, dass die Abgrenzung von eines wochentags gegen ein Wochenende oder einen bestimmten Zeitpunkt des Tages für die Datenerfassung nicht immer machbar ist angesichts der belebten Schule und Sport Spielplan des Jugendlichen Athleten. Protokolle sollten alle Anstrengungen, um Konsistenz zu gewährleisten, oder entfallen auf Tageszeit in Datenanalysen, die natürlichen Schwankungen in Funktion des vegetativen Nervensystems anzugehen. Weiter, wenn ein Teilnehmer eine Gehirnerschütterung erleidet, aber ihren Ausgangswert wurde mehr als ein Jahr nach dem Zeitpunkt ihrer Gehirnerschütterung gesammelt, den Ausgangswert nicht präzise für die Zwecke der Prä-Post-Vergleiche25zu berücksichtigen. Wählen Sie geeignete Riemen Brustumfang (XS/S oder M/XXL), je nach Umfang des Teilnehmers Torso. Um genaue Brust Gurt Platzierung zu gewährleisten, legen Sie den Gurt um den Oberkörper des Teilnehmers (Hinweis: Teilnehmer mit einem T-shirt bekleidet ist) und das Band einen engen entsprechend einstellen, aber bequeme Passform. Stellen Sie sicher, dass der Gurt über Brustbein, auf den Xiphoid Prozess sicher angebracht ist. Weisen Sie den Teilnehmer, legen Sie den Gurt direkt auf ihrer Haut zu diesem Zeitpunkt nicht. Verbinden Sie den Herzfrequenzsensor mit Brustgurt durch die Sicherung der Clip-on-Tasten, den Sensor ist rechts oben. Mit hypoallergenen Elektrodengel, gelten Sie eine kleine/bescheidene Menge des Gels auf die leitfähige Kunststoff-Oberfläche des Brustgurtes. Geben Sie Anweisungen an den Teilnehmer Zugriff auf einen Privatbereich oder Waschraum, so dass die Teilnehmer des Brustgurtes direkt auf ihrer Haut platzieren kann. Ausrichten der Teilnehmers auf die Brust Armband Spange um Leichtigkeit bei der Sicherung des GURTs zu gewährleisten. Weisen Sie die Teilnehmer um sicherzustellen, dass der Sensor direkt auf die Xiphoid Prozeß des Brustbeins und rechts oben platziert werden soll, um optimale Herzfrequenz Aufnahme zu gewährleisten. Geben Sie die Teilnehmer mit der Uhr, sie nicht auf die Uhr während der 24 h Aufnahme Dauer entfernen anweisen. Eine Fehlersuche Merkblatt bieten Sie den Teilnehmer (im Falle die Uhr versehentlich Aufnahme stoppt). Die Fehlersuche Merkblatt sollte explizit dargelegt werden wie neu starten der Uhr Aufnahme und wie man erneut bewerben die Pulsuhr mit Elektrodengel, passen den Gurt, und sicherstellen, dass der Sensor ist rechts oben. Angesichts der Länge der Zeit und das Potenzial für inkonsistente Aufzeichnungslänge über Teilnehmer, rigorosen Daten-Analyse-Methoden zum Filtern und Konto für diese Diskrepanz verwenden; Bitte siehe Paniccia Et al. 26 weitere Einzelheiten zu diesen Ansätzen. Umfassen Sie einen Bereich auf diesem Merkblatt für den Teilnehmer aufnehmen, wenn sie schlafen ging und als sie aufwachte. Darüber hinaus fordern Sie die Teilnehmer berichten andere körperlichen Aktivitäten sie sich engagieren, während des Tragens der Herzfrequenz-Ausrüstung (z. B. bei einem langen Spaziergang). Erinnern des Teilnehmers, dass die Beteiligung in Kontakt Sport, Schwimmen und Baden dürfen nicht während des Tragens der Herzfrequenz-Technologie. Der Teilnehmer ist jedoch erlaubt, mit diesen Gegenständen auf zu Duschen. Die Teilnehmer müssen ihre typischen Tätigkeiten nachgehen, als sie auf einer täglichen Basis würden zu fördern. 3. Durchführung nach Gehirnerschütterung Follow-up-Bewertung Planen Sie eine Follow-up-Bewertung am selben Tag, dass der Teilnehmer oder gesetzliche Vormund/Pfleger concussive Verletzungen zeigt (oder sobald wie möglich). Weisen Sie die Teilnehmer auf eine Gehirnerschütterung Diagnose von einem Arzt erhalten, wenn sie nicht bereits getan haben. Sicherzustellen Sie, dass alle Materialien vorbereitet und funktionierende für die Datenerhebung ist; Dazu gehören die Herzfrequenz Aufnahmegeräte (Brustgurt, Sensor und Uhr) und relevanten demographischen Sammlung, Symptom Skala, und körperliche Aktivität Formen. Vor der Ankunft des Teilnehmers erinnern Sie Teilnehmer, bequemen Kleidung zu tragen, umfasst ein leichtes T-shirt. Füllen Sie die akuten Gehirnerschütterung Evaluation Form5 zum Sammeln von Informationen über den Mechanismus der Verletzung und nach der Verletzung Folgeschäden (z.B. Verlust des Bewusstseins, retrograde Amnesie). Verwalten der GLTE um Änderung zu erfassen in körperliche Aktivität Repertoire. Verwalten der PCSI um Anzahl und Schwere der Symptome zu bestimmen. Sammeln Sie wiederholen Sie die Schritte 2,1 bis 2,7 und HRV Daten. Während die Teilnehmer symptomatisch ist, wöchentliche kontrolluntsuchungen zu planen und neu verwaltet PCSI und HRV-Daten (3.3 Stufen und Treppen 2,1 bis 2,7) gesammelt. Wenn der Teilnehmer Symptome (zum Grundniveau zurück) nachgelassen haben, Zeitplan 1-, 3- und 6-Monats-Follow-up-Bewertungen. Zu diesen Zeitpunkten wieder verwalten Sie GLTE, PCSI und HRV-Daten sammeln (Schritte 3.4 und 3.5 und Schritte 2,1 bis 2,7). 4. sammeln Sie Daten der Teilnehmer abgestimmte Kontrolle über Follow-up Zeit Beurteilungspunkte Erzeugen Sie mit Hilfe der Basislinie/pre-injury Dataset, eine Liste der potenziellen Teilnehmer, Alter und Geschlecht auf die concussed Teilnehmer abgestimmt. Stellen Sie das Geburtsdatum des potenziellen Teilnehmers Kontrolle innerhalb von 6 Monaten der concussed Teilnehmer. Kontaktieren Sie Kontrolle Teilnehmer und planen Sie Follow-up-Assessments, mit nicht mehr als 3-4 Tage ab dem concussed Teilnehmer Follow-up-Tag zu. Replicate über Testprotokoll an die abgestimmte Steuerung (d. h. dieselbe Anzahl von Follow-up-Bewertung). Wiederholen Sie auf der ersten Follow-up-Bewertung Schritte 1.1 bis 1.7 und Schritte 2.1 bis 2.7. Anschließende Follow-up-Bewertungen wiederholen Sie die Schritte 3.1 bis 3.7 (mit Ausnahme von Schritt 3.3). (5) hochladen und HRV-Daten verarbeiten Schließen Sie Uhr an einen Computer mit dem mitgelieferten USB-EasyTransfer-Kabel an und laden Sie die Herzfrequenzdaten auf das Software-Programm zur Verfügung gestellt, mit dem Sensor. Anschließend übertragen Sie dieses spezifische (.hrm) Datei und laden Sie die Daten auf der Daten-Analyse-Software (siehe Tabelle der Materialien). Um ektopische Beats und richtigen Artefakte zu filtern, wählen Sie den “sehr geringen” Filter; Dies ist die niedrigste Korrekturstufe bewahren die Integrität der Rohdaten. Sichtprüfung der Datendateien ist empfehlenswert für kleine Datasets und Analysen innerhalb der Teilnehmer. Gemäß den Empfehlungen der Task Force von der European Society of Cardiology und der North American Society of Pacing und Elektrophysiologie12, gewährleisten die Frequenz-Domäne Variable Bandbreiten werden wie folgt ausgewählt: HF (0,15 bis 0,4 Hz); LF (0,04 bis 0,15 Hz). Wählen Sie ein 300 s Fensterrahmen, 50 % überlappen. Wählen Sie eine Interpolation Frequenz von 4Hz. Wählen Sie die schnelle Fourier-Transformation für Power-Spektral-Analyse. Speichern Sie die HRV-Daten als Hrm-Datei für potenzielle Datenanalyse in robuste Statistik-Software.

Representative Results

RS800CX Technik Set-up Mit dem hier vorgestellten Verfahren ist es wichtig hervorzuheben, dass die Platzierung und die Sicherheit des Brustgurtes ist entscheidend für den Gurt von fallen oder übermäßig bewegen, im Zeitraum von 24 h Aufnahme und infolgedessen in der Sammlung des ein genaues zu verhindern Aufnahme. Abbildung 1 zeigt die optimale Platzierung der Herzfrequenz-Technologie stellt fest, dass der Brustgurt und Sensor sicher und auf die Jugend Brustbein (Xiphoid Prozeß) zentriert sind. Abbildung 1: Darstellung der Herzfrequenz-Technologie, Darstellung optimale Platzierung des Sensors, Brustgurt und Uhr. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur. Herzfrequenz-Variabilität-Output-Daten Abbildung 2 zeigt die Kubios Ausgabe eine 24 h-Herzfrequenz Aufnahme für einen concussed Teilnehmer. Das Bild der rohen RR-Serie kann die Forscher zu visualisieren Änderung über Zeit, Hervorhebung Schlüsselzeit Punkte (z. B. körperliche Aktivität) zu erhöhen oder zu verringern (z. B. ruhen, schlafen), die wichtig für die Interpretation der Daten. Zeit und Frequenz-Domäne-Variablen repräsentieren die allgemeine Variabilität des physiologischen Signals und die Zweige der ANS. Tabelle 1 gibt einen Überblick über die Maßeinheiten für Zeit und Frequenz-Domäne HRV Variablen und deren physiologische Bedeutung. Abbildung 2: 24 h Daten Beispielausgabe Darstellung roh RR-Serie, Time-Domain-Variablen und Variablen Frequenz-Domäne. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur. Variable (Einheiten) Definition Physiologische Bedeutung Zeitbereich SDNN (ms) Standardabweichung der Intervalle zwischen den Herzschlägen Global Index ANS Funktion RMSSD (ms) Root-Mean-Square von aufeinander folgenden Unterschieden; berechnet durch die Intervalle zwischen den Herzschlägen Quadratur Global Index ANS Funktion pNN50 (%) Anteil der Taktintervalle, die durch mehr als 50 ms unterscheiden Indikativ der parasympathischen Aktivität NN50 Eine Zählvariable; Indikativ der parasympathischen Aktivität Anzahl der Paare benachbarter NN-Intervalle unterscheiden sich durch mehr als 50 ms STD-h (s) Standardabweichung der momentane Herzfrequenz-Werte Global Index ANS Funktion Geometrische Methoden RR dreieckigen Index Gesamtzahl aller NN-Intervalle dividiert durch die Höhe des Histogramms aller NN-Intervalle Global Index ANS Funktion gemessen auf einer diskreten Skala (d.h. die Anzahl aller NN-Intervalle dividiert durch das Maximum der Dichteverteilung) TINN (ms) Grundlinie verteilungsbreite gemessen als Basis eines Dreiecks, Annäherung an die NN-Intervall-Verteilung Global Index ANS Funktion Frequenzbereich HF (ms-2) Leistung (Größenordnung) im hohen Frequenzbereich 0,15-0,4 Hz Index der parasympathischen Aktivität auf Herz-basierten auf Rhythmische Atmung Zyklen HFnu (%) HF-Leistung in normierten Einheiten im Verhältnis zur Gesamtleistung; [HF/(HF+LF)] x 100 Anteil der parasympathischen Aktivität LF (ms2)* Leistung (Größenordnung) im niedrigen Frequenzbereich, 0,04-0,15 Hz Messung der sympathischen und parasympathischen Aktivität LFnu (%)* LF-Leistung in normierten Einheiten im Verhältnis zur Gesamtleistung; [LF/(HF+LF)] x 100 Messung der sympathischen und parasympathischen Aktivität LF/HF (ms2)* Verhältnis von niederfrequenten Leistung zu hochfrequenten Strom Messung der sympathischen und parasympathischen Aktivität Gesamtleistung (ms-2) Varianz der alle RR-Intervalle Gesamte Ausmaß der Variabilität innerhalb der ANS; Fähigkeit der ANS System flexibel und anpassungsfähig sein Tabelle 1: Beschreibung der Domäne und Frequenz-Domäne HRV Zeitvariablen. Hinweis: “*” kennzeichnet warnende Interpretation des LF-Variablen, wie die klinische Nützlichkeit und die Gültigkeit dieser Maßnahme ist umstritten. Es hat postuliert worden, dass LF nicht sympathisch autonome Modulation27, zusätzlich zum haben einer schlechte Beziehung zu sympathische Aktivierung28repräsentativ ist. Daher ist es schwierig um zu entziffern, die physiologische Grundlage für diese Maßnahme. Visualisierung von subjektiven und objektiven Feststellungen Die Neuheit im 24 h Aufnahme Methodik gegeben, ist Visualisierung der Ergebnisse über die Wiederherstellung Flugbahn Schlüssel zur Interpretation der Ergebnisse in Bezug auf die Zuordnung “klinische Erholung” mit potenziellen “physiologische Recovery”. Es ist wichtig zu beachten, dass Konsistenz bezüglich der Ermittler, die visuelle Trends interpretiert erhalten bleibt, um die Zuverlässigkeit zu gewährleisten. In diesem besonderen Protokoll interpretiert der Hauptautor, bewandert in Neurophysiologie, alle aggregierten Trends. Die Interpretation dieser Trends wurde dann in einem interdisziplinären Kontext von Experten in pädiatrischen Gehirnerschütterung, theoretische Physiologie und Leistungsphysiologie überprüft. So ist eine fundierte Herangehensweise an Visualisierungen Schlüssel, um vorläufige Schlüsse bezüglich der Wiederherstellung Flugbahn. Abbildung 3 zeigt die Beziehung zwischen pNN50 und PCSI Gesamtergebnis über Tage nach der Verletzung, stratifiziert nach Geschlecht. Im Rahmen einer longitudinal Forschung wiederholt sammeln Maßnahmen Daten reichen HRV-Daten liefern konnte. Abbildung 3 ist ein Beispiel für die Wiederherstellung Flugbahn Jugend Jugend Weibchen Männchen im Vergleich. Hier die Erholung Flugbahn scheint ähnliches innerhalb Männer (A) und Frauen (B), wobei eine anfängliche Abnahme sich bis zum Tag 30 findet, gefolgt von Erhöhungen bis Tag 75/90 für Männer und Frauen jeweils, gefolgt von einem Plateau. Abbildung 3: Visualisierung der Wiederherstellung Flugbahn über Tage post Verletzungen, stratifiziert nach Geschlecht. Bitte beachten Sie, dass “Total” in der Legende spiegelt die Gesamtpunktzahl PCSI. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.

Discussion

Klinische Forschung hat gezeigt, dass die Bewertung des Sportlers nicht einfach einen Katalog von Gehirnerschütterung Symptome17angehören sollte. Objektiven physiologischen Maßnahmen wie HRV kann Wert zu entwirren eine Vielzahl von Faktoren, die eine im subjektiven Symptom reporting Rolle und eine physiologische Wiederherstellung Flugbahn aufzuklären, die von einer klinischen Erholung anders darstellen können Flugbahn. Dieses Protokoll dient als ein erster Schritt in der Erforschung der Rolle 24 h Aufnahme Methodik in eine Gehirnerschütterung Jugendforschung Einstellung, bei der Bilanzierung von bedeutenden HRV vor Verletzungen und das Follow-up der Jugend Athleten (die mit Gehirnerschütterung und Steuerelemente) über mehrere Zeitpunkten.

Die Beurteilung der Gehirnerschütterung wurde traditionell in der Auswertung und Auflösung der selbst berichteten Symptome verankert. Allerdings gibt es Hindernisse für dieses traditionelle Modell, die Grenzen der Forschung und klinischen Gemeinschaft Fähigkeit, objektivere Ansätze zur Erholung beurteilen zu nutzen. Beispielsweise wenn eine Jugend erlebt Symptome während einer Bewertung nach Gehirnerschütterung und nicht in der Lage ist, Follow-up-Tests abschließen, die Bewertung ist in der Regel beendet mit der Unfähigkeit zu beurteilen, wie ihre Leistung beeinflusst war im Vergleich zu ihren Grundlinie29. Ein Jugend-Symptom-Score korreliert darüber hinaus nicht unbedingt auf ihre Fähigkeit zur Durchführung von täglichen Aktivitäten; eine Jugend melden einen Rückgang ihrer Symptome nach Gehirnerschütterung kann aber erleben Sie als Symptom-Verschlimmerung (z.B. geistige Nebel, Konzentrationsschwierigkeiten, Müdigkeit, Kopfschmerzen) wieder in einen vollen Schultag29,30, 31 oder beim Sport oder körperliche Aktivität wieder zu früh32,33. Es kann sein, dass mehr objektive Maßnahmen die Empfindlichkeiten im Zusammenhang mit weiteren Erholung trotz der klinischen Symptome erfasst werden können. Zusammengenommen kann die Erforschung der eine nicht-invasive und objektiven Maßnahme die Entdeckung und Nutzung einer sicheren und empfindlicher Maßnahme der Erholung für Jugendliche Sportler nach einer Gehirnerschütterung fördern.

Dieses Protokoll wird den Wert bei der Nutzung eines neuartige objektiveren Indikators für Erholung (d. h. langfristige Erfassung der HRV) vorgeschlagen. Funktion des vegetativen Nervensystems kann jedoch auch durch psychische Gesundheitszustand einer Person und ihre Fähigkeit, im Zusammenhang mit Stress34,35selbst zu regulieren, beeinflusst werden. In dieser Studie nicht erfasst ist die Möglichkeit, die Änderungen im HRV nach Gehirnerschütterung können resultieren aus sekundären psychischen Problemen, die entstehen, wenn Jugend daran gehindert werden, Beteiligung an sinnvollen Tätigkeit30 und danach langsam wieder aus Gehirnerschütterung. In der Tat ergab Vorarbeiten die Beziehung zwischen Rückgang der HRV bei jungen Menschen mit nichtklinische und klinische Formen von Depressionen und Angstzuständen15,16. So sollten Zukunftsstudie näher auf das aktuelle Protokoll Maßnahmen enthalten, die vor Verletzungen Grundlinie psychischen Gesundheitszustand und wie dieser Status kann oder nicht, nach Gehirnerschütterung ändern kann zu erfassen.

Kamins Et al. 36 statt ein systematisches Reviews hervorgehoben, dass der Umfang der physiologischen Erholung nach Gehirnerschütterung körperliche Aktivität, Balance, Kognition und okulomotorischen Dysfunktion umfasste. Während dieser 24-Stunden-Aufnahme-Ansatz einen ökologisch gültigen Ansatz zur Bewertung der Änderung der autonomen Funktion37gehalten worden ist, können die Häufigkeit und Intensität der körperlichen Aktivität das Ausmaß zu begrenzen auf die Veränderungen im HRV interpretiert werden können. Körperliche Aktivität wahrscheinlich unterschiedlich Alter und dies kann zu großen Abweichungen innerhalb HRV Variablen beitragen. Innerhalb dieses Protokolls präsentierte sich nicht objektiv Erfassung und Quantifizierung von körperlicher Aktivität; Somit ist es möglich, dass einige Jugendliche Athleten in einem wettbewerbsfähigen Phase, Trainingsphase oder sogar außerhalb der Saison waren. Forschung hat gezeigt, dass einen signifikanten Zusammenhang zwischen körperlicher Aktivität und HRV, wobei erhöhte körperlicher Fitness erhöht die HRV38,39,40zugeordnet war. Innerhalb einer Heranwachsenden Probe des jungen im Alter von 14 – 19 Jahre alt berichtet höhere körperliche Aktivität war positiv assoziiert mit Zeit und Frequenz Domain HRV Maßnahmen41. Um diese Lücke zu begegnen, könnte die künftige Exploration aktigrafie-Technologie, um die Art, Häufigkeit und Intensität der körperlichen Aktivität, zu erfassen, während gleichzeitig sammeln HRV nutzen. Ebenso wichtig zu prüfen, ist die Rolle der kognitiven Nachfrage / Aktivität im Alltag (z.B. akademische Anforderungen, außerschulische Aktivitäten). Während dieser Studie nicht Informationen in Form eines kognitiven Tagebuchs sammeln oder andere Formen der kognitiven Aktivitätsprotokollierung beschäftigen, ist es wichtig, diese klinische Maßnahmen erlauben eine widerliche Interpretation des autonomen Nervensystems zu prüfen. Schließlich, während okulomotorischen Funktion nicht in das aktuelle Protokoll erfasst wurde, jagen Sie Et al. 42 festgestellt, dass Messungen von Sakkaden, glatte Verfolgung und vergenz im Erkennen von Veränderungen im Zusammenhang mit Gehirnerschütterung nützlich sein könnten. Kliniker und Forscher richten sich an die breitere multi-modale Protokoll von Reed Et Al. veröffentlicht 29 zum Thema Gleichgewicht und kognitive Beurteilung nach concussive Verletzungen.

Die Herausforderung in diesem Protokoll während es reiche physiologische Daten liefert, ist die Unfähigkeit, direkt Ergebnisse mit anderen ähnlichen Gehirnerschütterung Studien vergleichen. Die Mehrheit der HRV Gehirnerschütterung Studien haben einen ruhenden Zustand Position Protokoll9,19 beschäftigt oder Änderungen im HRV nach Anstrengung43,44,45Übung beobachten. Die hier vorgestellten 24 h Aufnahme Protokoll war offene Jugend angewiesen wurden, ihren normalen Alltag durchführen. Darüber hinaus während Jugend angewiesen wurden, dokumentieren ihren Schlaf und Wachen Zeiten, bietet subjektive Berichterstattung ein klares Indiz für die Qualität des Schlafes keine. Schlaf-Faktoren können können erheblich beeinträchtigen, wie eine Einzelperson ihre täglichen Aktivitäten durchführt und als eine Feedback-Schleife, die ANS, Stress-Reaktionen-46zu regulieren. Somit ist eine standardisierte Bewertung (d. h. Schlaf Fragebogen und aktigrafie) zur Quantifizierung dieser Schlaf Faktoren für robustere Interpretationen dieser 24 h Aufnahme erforderlich.

Eine letzte Überlegung für das aktuelle Protokoll ist der Einfluss der Menstruation auf HRV Pre- und Post-Gehirnerschütterung Vergleiche. Während dieser Faktor nicht innerhalb dieses Protokolls gesammelt wurde, der mögliche Einfluss der Menstruation ist wichtig, Konto, denn Studien haben gezeigt, dass autonome Nervensystem Funktion während des Menstruationszyklus, in dem schwankt die Änderung der Eierstockhormone möglicherweise verantwortlich für Änderungen im HRV47,48gesehen. Es ist jedoch unklar, wie der Zyklus der Frau kann oder kann nicht im Symptom reporting oder HRV Veränderungen innerhalb dieser Studie Probe von 13 – 18 jährigen eine Rolle gespielt haben. Erfassung Entwicklungsstadium zusätzlich Messung der Phase des Menstruationszyklus wird wahrscheinlich Zusatzinformationen auf Aufklärung mögliche Veränderungen nach Gehirnerschütterung.

Zusammenfassend lässt sich sagen liefert dieses Protokoll klinisch relevante Mittel zum Wandel innerhalb einer objektiven physiologischen Maßnahme in einer erforschten Bevölkerung zu bewerten. In Zukunft wird es wichtig sein, entdecken auch die Rolle der Faktoren vorgestellt, zusammen mit wahrgenommenen Alltagsstress und persönlichen Athlet Merkmale, zu entschlüsseln, wenn Gehirnerschütterung wirkt sich die ANS weit über das hinaus was man von einem stressigen erwarten würde Ereignis im Leben.

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Das ist Arbeit wurde von der Canadian Institutes of Health Research (#127048), der Ontario Neurotrauma Foundation und dem Ontario Brain Institute finanziert. Die Ontario Brain Institute ist eine Inde Pendent Non-Profit, teilweise finanziert durch die Regierung von Ontario. Die Meinungen, Ergebnisse und Schlussfolgerungen sind diejenigen der Autoren und keine Billigung durch das Ontario Brain Institute soll oder geschlossen werden sollte. Diese Arbeit wurde ursprünglich innerhalb des ersten Autors Dissertation, als Teil eines größeren Körpers Arbeit auf Neurophysiologische Variation featured (Paniccia, 2018 [University of Toronto, unveröffentlichte Dissertation]). Die Autoren danken der Rehabilitation Sciences Institute an der University of Toronto für ihre Unterstützung während des Doktoratsstudiums. Wir möchten auch die Bemühungen der Mitglieder des CIHR “NeuroCare” Teams und den Mitgliedern des Zentrums Gehirnerschütterung (Bloorview Research Institute), insbesondere Talia Dick und Katherine Mah. Wir sind dankbar für die Jugend und Familien für ihre Teilnahme an dieser Studie.

Materials

Spectra 360 Electrode Gel PARKER LABORATORIES, INC. 12-02 Salt free, hypoallergenic
Polar RS800CX Watch Polar RS800CX
H3 Polar Sensor Polar C346W80693039
Polar Pro Strap Polar
Polar Protrainer Polar
Kubios 2.0 Biosignal Analysis and Medical Imaging Group Analysis software
R Core Programming The R Foundation Free data analysis software
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References

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Paniccia, M., Taha, T., Keightley, M., Thomas, S., Verweel, L., Murphy, J., Wilson, K., Reed, N. Autonomic Function Following Concussion in Youth Athletes: An Exploration of Heart Rate Variability Using 24-hour Recording Methodology. J. Vis. Exp. (139), e58203, doi:10.3791/58203 (2018).
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