Calcul de la variabilité de la fréquence cardiaque à partir des données ECG des jeunes atteints de paralysie cérébrale pendant les sessions actives de jeux vidéo
Summary
Ce protocole décrit une méthode pour calculer la variabilité de fréquence cardiaque (HRV) des formes d’onde d’électrocardiogramme (ECG). Des formes d’ondes provenant d’enregistrements continus de fréquence cardiaque (HR) pendant les séances actives de jeu vidéo (AVG) ont été utilisées pour mesurer la performance aérobique des jeunes atteints de paralysie cérébrale (CP).
Abstract
L’objectif de cette étude était de générer une méthode de calcul de la variabilité de la fréquence cardiaque (VRC) à partir des formes d’ondes d’électrocardiogramme (ECG). Les formes d’onde ont été enregistrées par un moniteur RH que les participants (jeunes atteints de paralysie cérébrale (CP)) portaient lors de séances de jeux vidéo actifs (AVG). Les séances AVG ont été conçues pour promouvoir l’activité physique et la forme physique (performance aérobique) chez les participants. L’objectif était d’évaluer la faisabilité des AVAN en tant que stratégie d’intervention en physiothérapie (PT). Le HRH maximal (HRM) a été déterminé pour chaque participant et la zone de fréquence cardiaque cible (THRZ) a été calculée pour chacune des trois phases d’exercice de la séance AVG de 20 min : (échauffement à 40-60% mHR, conditionnement à 60-80% mHR, et refroidissement à 40-60% mHR). Chaque participant a joué trois jeux de 20 min au cours de la session AVG. Tous les matchs ont été joués assis sur un banc parce que de nombreux jeunes avec le CP ne peuvent pas se tenir debout pendant de longues périodes de temps. Chaque condition de jeu différait avec les participants utilisant des icônes de main seulement, des icônes de main et de pieds ensemble ou des icônes de pieds seulement pour recueillir des objets. L’objectif du jeu (appelé KOLLECT) est de collecter des objets pour gagner des points et éviter les dangers de ne pas perdre de points. Les dangers ont été utilisés dans les phases d’échauffement et de refroidissement uniquement pour favoriser un mouvement plus lent et contrôlé pour maintenir les RH dans la zone de fréquence cardiaque cible (THRZ). Il n’y avait aucun danger dans la phase de conditionnement pour favoriser des niveaux plus élevés et une activité physique plus intense. Des méthodes analytiques ont été utilisées pour générer des VRC (mesures sélectionnées du domaine temporel et du domaine de fréquence) à partir des données ECG afin d’examiner la charge de travail aérobie. Des applications récentes du VRC indiquent que les mesures à court terme (5 min) sont appropriées et que le biofeedback du VRC peut aider à améliorer les symptômes et la qualité de vie dans une variété de conditions de santé. Bien que les RH soient une mesure clinique bien acceptée pour examiner la performance et l’intensité aérobies dans les interventions de PT, HRV peut fournir l’information des fonctions autonomes de système, de récupération et d’adaptation pendant des sessions d’AVG.
Introduction
La paralysie cérébrale (CP) est l’incapacité physique la plus courante de l’enfance1. Le CP est causé par une insulte neurologique au cerveau en développement et est associé à des déficiences motrices telles que la faiblesse musculaire, la spasticité, le déconditionnement, et la diminution du contrôle moteur et de l’équilibre2,3. Le CP est une maladie non progressive, mais avec l’âge, les enfants deviennent moins actifs physiquement et plus sédentaires que leurs pairs ayant un développement typique (TD) principalement en raison de la demande accrue de croissance de leur systèmes musculo-squelettiques4.
Les jeunes atteints de CP reçoivent habituellement des services de physiothérapie (PT) pour améliorer la mobilité fonctionnelle et promouvoir l’activité physique et la forme physique (p. ex. endurance aérobique et musculaire)2. Souvent, l’accès aux services de PT et aux ressources communautaires est limité pour atteindre et maintenir ces objectifs de PT5,6. Les jeux vidéo actifs (AVA) peuvent être une stratégie réalisable dans les interventions PT axées sur l’activité dans les milieux cliniques, à domicile ou communautaires7,8. Les AVAN commerciaux ont une flexibilité limitée pour adapter le jeu et répondre aux besoins spécifiques et aux objectifs de PT pour les jeunes avec CP9. Cependant, les AVAN personnalisés offrent des paramètres de jeu flexibles pour défier les jeunes atteints de CP tout en favorisant l’activité physique et la condition physique10.
Notre équipe a mis au point un AVG personnalisé (appelé KOLLECT) pour examiner les réponses à l’exercice chez les jeunes (p. ex., l’activité physique et la condition physique). Le jeu utilise un capteur de mouvement pour suivre le mouvement des jeunes pendant le jeu. Le but du jeu est de «collecter» autant d’objets que possible pour un score élevé et d’éviter les dangers pour éviter de perdre des points. Les objets peuvent être collectés avec des icônes de main et/ou de pieds déterminées par le thérapeute dans les paramètres de jeu flexibles.
Concevoir des interventions PT axées sur l’activité qui dilanulel l’intensité de l’activité physique pour promouvoir la condition physique aérobique est essentiel pour les jeunes atteints de CP11. Les AVAN personnalisés peuvent être une stratégie efficace pour doser l’intensité et faire participer les jeunes à l’activité physique afin de promouvoir la forme physique10. Les moniteurs de fréquence cardiaque (HR) sont souvent utilisés dans la pratique clinique de PT pour déterminer la performance aérobie et l’intensité d’activité. Par conséquent, les moniteurs RH aideront à déterminer la faisabilité des AVAN dans le dosage de l’intensité de l’activité physique pour promouvoir la forme physique aérobie9. Les données ECG générées à partir d’un moniteur RH peuvent être utilisées pour calculer la variabilité de la fréquence cardiaque (VRC). Des méthodes analytiques ont été utilisées pour générer des VrC à partir des données ECG afin d’examiner la charge de travail aérobie. Les applications récentes du VRC indiquent que les mesures à court terme (5 min) sont appropriées et que le biofeedback du VRC peut aider à améliorer les symptômes et la qualité de vie dans une variété de conditions de santé32,33,34 . L’application de mesures à court terme de VRC est un moyen approprié d’évaluer la fonction cardiovasculaire pendant les séances d’AVG. Étant donné que le VRC est dérivé de l’intervalle R-R d’un ECG, nous avons utilisé des mesures de domaine temporel et de fréquence sélectionnées. La mesure du domaine temporel du VRC quantifie la quantité de variablilité dans les intervalles interbeat qui représente le temps entre les battements de cœur successifs. Nous avons utilisé l’AVNN (intervalle NN moyen), RMSSD (carré moyen de racine des différences successives), SDNN (écart standard de l’intervalle NN), NN50 (nombre d’intervalles NN -gt;50 ms) et PNN50 (pourcentage d’intervalles NN). Les mesures de domaine de fréquence estiment la distribution de la puissance absolue ou relative en peut-être quatre bandes de fréquence, nous avons spécifiquement abordé sur deux bandes, la puissance de basse fréquence (LF) et la puissance de haute fréquence (HF) avec le rapport LF/HF. Bien que les RH soient une mesure clinique bien acceptée, le VRC peut être utile parce qu’il fournit des informations sur la fonction du système autonome, la récupération, l’adaptation, et fournit une estimation de la charge de travail aérobie au cours d’une session AVG28.
Le but de cette étude était d’examiner la faisabilité d’utiliser des stratégies AVG pour promouvoir l’activité physique et la condition physique. Un deuxième objectif était de présenter le protocole de collecte de données AVG et la méthodologie pour calculer le VRC à partir des données ECG obtenues par l’intermédiaire d’un moniteur RH. Ces mesures et ce protocole peuvent s’avérer pertinents pour les cliniciens pour surveiller et doser les séances d’intervention pt.
Protocol
Representative Results
Discussion
Dix jeunes atteints de CP ont participé à cette étude (moyenne et DD) [âge (années) 15,53 ans , 3,57; hauteur (cm) 154,8 à 12,6; poids (kg) 50,69 à 11,1; indice de masse corporelle (IMC) 50,46 , 29,2; mHR 9 bpm) 186,8 à 12,4] Veuillez consulter le tableau 5 pour les données démographiques des patients.
Il y a quelques considérations pour l’utilisation des moniteurs rh et les mesures connexes des RH et des HRV qui se rapportent aux modifications et au dépannage. Deu…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Les auteurs remercient les participants et leurs familles pour leur temps et leurs efforts consacrés à leur participation à l’étude. De plus, les auteurs reconnaissent le Dr Yichuan Liu et le Dr Hasan Ayaz pour leur aide dans le calcul du calendrier de la surveillance des RH et le Dr Paul Diefenbach pour le développement du logiciel KOLLECT Active Video Gaming. Le financement de ces travaux a été fourni par la Fondation Coulter Grants #00006143 (O‘Neil; Diefenbach, PIs) et #00008819 (O‘Neil; Diefenbach, P).
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. |
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