Calculando a variabilidade da frequência cardíaca de dados de ECG de jovens com paralisia cerebral durante sessões de videojogos ativas
Summary
Este protocolo descreve um método para calcular a variabilidade da freqüência cardíaca (HRV) das formas de onda do electrocardiograma (ECG). As formas de onda das gravações contínuas da frequência cardíaca (HR) durante as sessões ativas do jogo video (AVG) foram usadas para medir o desempenho aeróbio dos jovens com paralisia cerebral (PC).
Abstract
O objetivo deste estudo foi gerar um método para calcular a variabilidade da frequência cardíaca (VFC) a partir das formas de onda do eletrocardiograma (ECG). As formas de onda foram gravadas por um monitor de FC que os participantes (jovens com paralisia cerebral (PC)) usavam durante sessões ativas de videogame (AVG). As sessões do AVG foram projetadas para promover a atividade física e a aptidão (desempenho aeróbio) nos participantes. O objetivo foi avaliar a viabilidade da AVGs como estratégia de intervenção fisioterapêutica (PT). A FC máxima (mHR) foi determinada para cada participante e a zona de frequência cardíaca alvo (THRZ) foi calculada para cada uma das três fases de exercício na sessão média de 20 min: (aquecimento a 40-60% de mHR, condicionamento a 60-80% de MHR e esfriou em 40-60% mHR). Cada participante jogou 3 20 min jogos durante a sessão do AVG. Todos os jogos foram jogados ao sentar-se em um banco porque muitos jovens com PC não podem ficar por longos períodos de tempo. Cada condição do jogo diferiu com os participantes que usam somente ícones da mão, ícones da mão e dos pés junto ou ícones dos pés somente para coletar objetos. O objetivo do jogo (chamado KOLLECTO) é coletar objetos para ganhar pontos e evitar perigos para não perder pontos. Os perigos foram utilizados nas fases de aquecimento e esfriando apenas para promover um movimento mais lento e controlado para manter a FC na zona de frequência cardíaca alvo (THRZ). Não houve perigos na fase de condicionamento para promover níveis mais elevados e atividade física mais intensa. Os métodos analíticos foram utilizados para gerar VFC (medidas de domínio do tempo e domínio de frequência) de dados de ECG para examinar a carga de trabalho aeróbia. As aplicações recentes de HRV indicam que as medidas a curto prazo (5 ataques do minuto) são apropriadas e que o biofeedback de HRV pode ajudar a melhorar sintomas e a qualidade de vida em uma variedade de condições de saúde. Embora a FC seja uma medida clínica bem aceita para examinar o desempenho e a intensidade aeróbias nas intervenções de PT, a VQV pode fornecer informações sobre as funções, recuperação e adaptação do sistema autonômico durante as sessões do AVG.
Introduction
A paralisia cerebral (PC) é a incapacidade física mais comum da infância1. O CP é causado por um insulto neurológico ao cérebro em desenvolvimento e está associado a deficiências motoras, como fraqueza muscular, espasticidade, descondicionamento e diminuição do controle motor e equilíbrio2,3. A PC é uma condição não progressiva, mas com a idade, as crianças tornam-se menos fisicamente ativas e mais sedentárias em comparação com seus pares com o desenvolvimento típico (TD) principalmente por causa do aumento das demandas de crescimento em seu comprometimento neuromuscular e sistemas musculoesqueléticos4.
Os jovens com PC geralmente recebem serviços de fisioterapia (PT) para melhorar a mobilidade funcional e promover a atividade física e a aptidão (por exemplo, resistência aeróbia e muscular)2. Muitas vezes, há acesso limitado aos serviços da pt e aos recursos comunitários para alcançar e sustentar esses objetivos de pt5,6. Os jogos de vídeo ativos (AVGs) podem ser uma estratégia viável em intervenções de pt baseadas em atividades nas configurações clínicas, domiciliares ou comunitárias7,8. AVGs comerciais têm flexibilidade limitada para adaptar o jogo e atender às necessidades específicas e metas PT para jovens com CP9. No entanto, os AVGs personalizados fornecem parâmetros de jogos flexíveis para desafiar os jovens com PC enquanto promovem atividade física e aptidão10.
Nossa equipe desenvolveu um AVG personalizado (chamado KOLLECTO) para examinar as respostas do exercício da juventude (por exemplo, atividade física e aptidão aeróbia). O jogo usa um sensor de movimento para acompanhar o movimento juvenil durante o jogo. O objetivo do jogo é “coletar” tantos objetos quanto possível para uma pontuação elevada e para evitar os perigos para evitar perder pontos. Os objetos podem ser coletados com ícones de mão e/ou pés, conforme determinado pelo terapeuta nos parâmetros flexíveis do jogo.
Projetar intervenções de PT baseadas em atividades que a intensidade da atividade física da dose para promover a aptidão aeróbia é fundamental para os jovens com PC11. AVGs personalizados podem ser uma estratégia eficaz para a intensidade da dose e envolver a juventude na atividade física para promover a aptidão10. Os monitores de frequência cardíaca (FC) são freqüentemente usados na prática clínica de PT para determinar o desempenho aeróbio e a intensidade da atividade. Portanto, os monitores de RH ajudarão a determinar a viabilidade dos AVGs na dosagem da intensidade da atividade física para promover a aptidão aeróbica9. Os dados de ECG gerados a partir de um monitor de RH podem ser usados para calcular a variabilidade da frequência cardíaca (VFC). Métodos analíticos foram utilizados para gerar VFC a partir de dados de ECG para examinar a carga de trabalho aeróbia. As aplicações recentes de HRV indicam que as medidas a curto prazo (5 Bouts do minuto) são apropriadas e que o biofeedback de HRV pode ajudar a melhorar sintomas e a qualidade de vida em uma variedade de condições de saúde32,33,34 . A aplicação de medidas de VFC de curto prazo é um meio adequado para avaliar a função cardiovascular durante as sessões do AVG. Dado que a VFC é derivada do intervalo R-R de um ECG, utilizamos medidas selecionadas de domínio do tempo e domínio de frequência. A medida do tempo-domínio de HRV quantifica a quantidade de maior nos intervalos do interbeat que representa o tempo entre batimentos cardíacos sucessivos. Utilizou-se o AVNN (intervalo médio de NN), RMSSD (quadrado médio da raiz de diferenças sucessivas), SDNN (desvio padrão do intervalo NN), NN50 (número de intervalos NN > 50 ms) e PNN50 (percentual de intervalos NN). As medidas do domínio da freqüência estimam o distribuição o poder absoluto ou relativo em possivelmente quatro bandas de freqüência, nós endereçados especificamente em duas faixas, poder da baixa freqüência (LF) e potência de alta freqüência (HF) junto com a relação de LF/HF. Embora a FC seja uma medida clínica bem aceita, a HRV pode ser útil porque fornece informações sobre a função do sistema autonômico, recuperação, adaptação e fornece uma estimativa da carga de trabalho aeróbia durante uma sessão do AVG28.
O objetivo deste estudo foi analisar a viabilidade do uso de estratégias de AVG para promover a atividade física e a aptidão. Um segundo objetivo foi apresentar o protocolo de coleta de dados da AVG e a metodologia para o cálculo da VFC a partir dos dados do ECG obtidos através de um monitor de RH. Estas medidas e este protocolo podem revelar-se relevantes para os médicos para monitorar e doses de sessões de intervenção PT.
Protocol
Representative Results
Discussion
Participaram deste estudo dez jovens com PC (média + DP) [idade (anos) = 15,53 ± 3,57; altura (cm) 154,8 ± 12,6; peso (kg) 50,69 ± 11,1; índice de massa corpórea (IMC) 50,46 ± 29,2; mHR 9 BPM) = 186,8 ± 12,4]. Consulte a tabela 5 para obter informações demográficas dos pacientes.
Existem algumas considerações para o uso de monitores de RH e as medidas associadas de RH e HRV que se relacionam com modificações e solução de problemas. Duas questões que são apar…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Os autores agradecem aos participantes e suas famílias pelo tempo e esforço despendidos para a participação no estudo. Também, os autores reconhecem o Dr. Yichuan Liu e o Dr. Hasan Ayaz para sua assistência com o cálculo cronometrando da monitoração do RH e Dr. Paul Diefenbach para o desenvolvimento do software ativo video do jogo de KOLLECTO. O financiamento para este trabalho foi fornecido pela Fundação Coulter Grants #00006143 (O‘Neil; Diefenbach, PIs) e #00008819 (O‘Neil; Diefenbach, PIs).
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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