JoVE Journal > Neuroscience
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Results
Discussion
Disclosures
Acknowledgements
Materials
References
עברית

Automatically Generated
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
Neuroscience

הערכה אובייקטיבית של זעזוע מוח ספורטיבי תוך שימוש בפוטנציאלים חזותיים מעוררים

Published: April 27, 2021
doi:
10.3791/62082
, , , , , ,
1School of Aerospace, Mechanical and Mechatronic Engineering, Faculty of Engineering and Information Technologies,University of Sydney, 2HeadsafeIP, 3Department of Rehabilitation Medicine,Icahn School of Medicine at Mount Sinai, 4St Vincent’s Clinical School, Faculty of Medicine,University of New South Wales

Summary

מערכת ניידת המסוגלת למדוד פוטנציאלים חזותיים במצב יציב פותחה ונוסתה על 65 שחקני רוגבי חובבים במשך 18 שבועות כדי לחקור את SSVEP כסמן ביולוגי אלקטרופיזיולוגי פוטנציאלי לזעזוע מוח. קווי הבסיס של השחקנים נמדדו לפני העונה, כאשר בדיקות חוזרות לאמינות, זעזוע מוח והערכת התאוששות נערכו בפרקי זמן מבוקרים, בהתאמה.

Abstract

מערכת ניידת המסוגלת למדוד פוטנציאלים מעוררי ראייה במצב יציב (SSVEP) פותחה כדי לספק שיטה אובייקטיבית וניתנת לכימות של בדיקת אלקטרואנצפלוגרם (EEG) לאחר אירוע טראומטי. במחקר זה, המערכת הניידת שימשה 65 שחקני רוגבי בריאים לאורך עונה כדי לקבוע אם SSVEP הם סמן ביולוגי אלקטרופיזיולוגי אמין לזעזוע מוח. לפני עונת התחרויות, כל השחקנים עברו הערכת SSVEP בסיסית. במהלך העונה, שחקנים נבדקו מחדש תוך 72 שעות מהמשחק לצורך בדיקת אמינות או הערכה לאחר פציעה. במקרה של זעזוע מוח שאובחן רפואית, השחקנים הוערכו שוב לאחר שנחשבו מחלימים על ידי רופא. מערכת ה-SSVEP כללה סמארטפון ששוכן במסגרת VR המספקת גירוי הבהוב של 15 הרץ, בעוד שאוזניות EEG אלחוטיות תיעדו פעילות עורפית. השחקנים הונחו לבהות בנקודת הקיבעון של המסך תוך שהם נשארים יושבים ושקטים. האלקטרודות סודרו על פי המינוח של מיקום 10-20 EEG, כאשר O1-O2 היה ערוצי ההקלטה ואילו P1-P2 הוא ההפניות וההטיה, בהתאמה. כל נתוני ה-EEG עובדו באמצעות מסנן פס פס של באטרוורת’, טרנספורמציית פורייה ונורמליזציה כדי להמיר נתונים לניתוח תדרים. תגובות ה-SSVEP של השחקנים כומתו ליחס אות לרעש (SNR), כאשר 15 הרץ הוא האות הרצוי, וסוכמו לקבוצות מחקר מתאימות לצורך השוואה. שחקנים שסבלו מזעזוע מוח נראו כבעלי SNR נמוך משמעותית בהשוואה לקו הבסיס שלהם; עם זאת, לאחר ההתאוששות, ה- SNR שלהם לא היה שונה באופן משמעותי מקו הבסיס. בדיקה חוזרת הצביעה על אמינות גבוהה של המכשיר עבור המערכת הניידת. מערכת SSVEP ניידת משופרת אומתה גם כנגד מגבר EEG מבוסס כדי להבטיח שתכנון החקירה מסוגל להשיג מדידות EEG באיכות המחקר. זהו המחקר הראשון שזיהה הבדלים בתגובות SSVEP בקרב ספורטאים חובבים בעקבות זעזוע מוח, והוא מצביע על הפוטנציאל של SSVEP כסיוע בהערכה וניהול של זעזוע מוח.

Introduction

אנשים בימינו מודעים מאוד לתחלואה הנגרמת על ידי פגיעות מוחיות בספורט1. זעזוע מוח הקשור לספורט (SRC) הוא סוג של פגיעה מוחית טראומטית קלה (mTBI) המדווחת לעתים קרובות בענפי ספורט מגע כגון כדורגל, רוגבי ואגרוף 2,3,4. ההעברה הביומכנית של כוח אימפולסיבי למוח בעקבות השפעה על המגרש גורמת לשיבוש בתפקוד העצבי, מה שמוביל לתסמינים מיידיים וחולפים המשפיעים על מצבו הפיזי, הקוגניטיבי והרגשי של הספורטאי 1,5. ברוב המקרים, תסמינים אלה מתפוגגים תוך פרק זמן קצר, בתנאי שהספורטאי מטופל כראוי ולא נחשף לפגיעות נוספות6.

מכיוון ש-SRC מזיק לבריאותם הנוירולוגית של השחקנים, הגופים המנהלים את הספורט מתמודדים עם האתגר של שימוש באבחון מדויק ומתוזמן של זעזוע מוח כדי לאפשר פרוטוקול חזרה בטוח למשחק 5,7,8,9. עם זאת, זיהוי זעזוע מוח יכול להיות מונע על ידי ספורטאים הממזערים או מכחישים תסמינים כדי למנוע אבחנה של זעזוע מוח, ובכך להאיץ את חזרתם לשחק. פעולות אלה עלולות להגביר את הסיכון שלהם לתסמונת ההשפעה השנייה, מצב שבו נוצרת בצקת מוחית מהירה בעקבות פגיעת ראש שנייה במהלך שלב ההחלמה מזעזוע מוח10. בנוסף, בשל חוסר ההשכלה סביב אבחון זעזוע מוח והאופי המשתנה של ההגדרה הפיזיולוגית שלו, אין זה נדיר ש- SRC לא מדווח או מאובחן באופן שגוי11. למרבה הצער, תקופות ארוכות של זעזועי מוח חוזרים ומנוהלים באופן לא הולם עלולות להוביל למגוון של ליקויים נוירולוגיים כרוניים, כגון אנצפלופתיה כרונית טראומטית (CTE), אשר קשורה מאוד ל– SRC 12,13,14.

במאמץ להילחם באתגרים הקשורים ל-SRC, ארגוני ספורט משתמשים במגוון כלים להערכת זעזוע מוח. הכלי הנפוץ והנגיש ביותר, כלי הערכת זעזוע מוח בספורט (SCAT), הוא מבחן נייר סטנדרטי המשלב הערכות פיזיות וקוגניטיביות בשילוב עם דיווח על תסמינים בקנה מידהשל 15,16. עם זאת, מחקרים קודמים הראו כי דיווח על תסמינים הוא סובייקטיבי ולא אמין על ידי זיהוי הבדלים מגדריים בתוך קבוצות mTBI וחריגים בקבוצת הביקורת17,18. כלים מתקדמים יותר המשמשים ברמה מקצועית, כגון כלי ההערכה המיידי לאחר זעזוע מוח (ImPACT), הפועל כמבחן נוירו-קוגניטיבי ממוחשב (CNT), נופלים גם הם קורבן למניפולציה מכיוון שהם דורשים השתתפות פעילה ומאמץ מהספורטאי. למרות בדיקות מובנות למניפולציה ב-CNTs, מחקרים הראו שהם מועדים להשפעות תקרה וסובלים מאמינות ירודהשל 19,20. המגבלות של כלי הערכה קיימים אלה בשילוב עם הבנה ציבורית יותר של ההשפעות הבריאותיות המשמעותיות של SRC הביאו לצורך קריטי בסמן ביולוגי אובייקטיבי שיכול לאבחן במדויק ובזמן זעזוע מוח.

תחום אחד שהראה הבטחה בזיהוי סמן ביולוגי אובייקטיבי לזעזוע מוח הוא אלקטרופיזיולוגיה. ישנן עדויות מתפתחות לכך שפוטנציאלים הקשורים לאירועים, במיוחד פוטנציאלים מעוררי ראייה (VEP) נפגעים בעקבות זעזוע מוח21,22. תת-קבוצה אחת של VEP; פוטנציאלים מעוררי ראייה במצב יציב (SSVEP) הם תנודה אובייקטיבית הניתנת לכימות של פעילות חשמלית המתרחשת במוח בתגובה לקבוצה מסוימת של גירויים חזותיים, כפי שנמדדה על ידי טכנולוגיית אלקטרואנצפלוגרם (EEG)23,24. SSVEP מציע עמידות משופרת לממצאי רעש ועכבת מגע משתנה למדידות VEP קונבנציונליות. כמו כן, בשל התדירות המבוקרת של הגירוי החזותי, יש ירידה בסינכרוניזציה בין הקלטות EEG לגירוי, וכתוצאה מכך מודל חשמלי פשוט יותר25,26. גישה זו אומתה באמצעות תדרים בין טווח 12-15 הרץ המייצרים תגובה אופטימלית של בולטות לגירויים מסוג הבהוב27. באופן כללי, יתרונות אלה פירושם ש-SSVEP מציעה מדידה אלקטרופיזיולוגית חזקה יותר שניתן להשתמש בה בסביבה לא קלינית כגון מגרשי ספורט ומשרדי רופאים. אפשרות זו של יישום צדדי בשילוב עם התוצאות החיוביות של הטכנולוגיה בספרות הקודמת הופכים אותה למועמדת מבטיחה לזיהוי סמן ביולוגי אובייקטיבי עבור SRC.

מטרת מחקר זה הייתה לחקור הבדלים פוטנציאליים ב-SSVEP שנרשמו מספורטאים שהוערכו על ידי רופא ספורט מנוסה כבריאים, זעזוע מוח או החלימו מזעזוע מוח שנגרם לאחרונה. המתודולוגיה של המחקר כללה הערכה שגרתית של 65 שחקני רוגבי חובבים גברים עם מערכת SSVEP ניידת במשך עונה תחרותית בת 18 שבועות. יש להעריך את השחקנים עבור קו בסיס לפני תחילת האימון במגע מלא ולהעריך אותם מחדש תוך 72 שעות לאחר משחקים תחרותיים. שחקנים שנפצעו במהלך העונה הוערכו בגין זעזועי מוח על ידי רופא הקבוצה והוערכו מחדש במערכת SSVEP עבור קריאות לאחר פציעה והחלמה. בנוסף, מחקר זה מרחיב את הפרוטוקול שלו כדי לאמת את יכולתה של מערכת SSVEP ניידת להשיג קריאות EEG באיכות מחקר שיכולות לסייע בהערכה צדדית של SRC.

Protocol

האישורים לחלק הראשון של הפרוטוקול התקבלו מוועדת האתיקה של מחוז הבריאות המקומי של דרום מזרח סידני (ESLHD) (HREC). לכל השחקנים סופקו גיליונות מידע מפורטים של המשתתפים וההסכמה התקבלה לפני ההשתתפות (מספר סימוכין SESLHD-HREC: 17/039 HREC/17/POWH/91). אישורים לשימוש במחקר מערכת נייד משופר התקבלו מוועדת האתיקה של בלברי לחקר האדם (HREC). לכל נושאי הבקרה סופקו גיליונות מידע מפורטים של המשתתפים וההסכמה התקבלה לפני ההשתתפות (מספר הפניה של HREC: 1802VEPEEG-CER). 1. סינון והסכמה של המשתתפים גייסו משתתפים ממועדון רוגבי יוניון יחיד לפני תחילתה של עונה תחרותית. המשתתפים חייבים להיות בריאים, דוברי אנגלית כשפת אם, בוגרים גברים (מעל גיל 18) החברים בנבחרת איגוד רוגבי חובבנית (איור 1). בשל האופי המהבהב של הגירויים החזותיים, יש לוודא כי המשתתפים אינם עומדים באף אחד מהקריטריונים המחמירים הבאים להדרה: אבחון או תסמינים של אפילפסיה, פגיעות מוחיות קיימות ו/או קודמות, או עיוורון משפטי. הודע למשתתפים לדווח על תסמינים כלשהם בעקבות פציעה במגרש הספורטיבי בכנות לרופא המטפל שמעביר את המידע לחוקר(ים) הקשורים למחקר(ים). על המשתתפים להבין כי המעורבות במחקר דורשת מינימום של שני מפגשי בדיקה של SSVEP במהלך העונה, עם פוטנציאל לבדיקות נוספות במקרה של פציעת זעזוע מוח. 2. הגדרת ציוד SSVEP חוקרת התאם סמארטפון טעון של צג גביש נוזלי (LCD) למסגרת מציאות מדומה (VR) (איור 2A; ראו טבלת חומרים). צור קובץ וידאו .mp4 המורכב מרצף של מסכים בשחור לבן המתחלפים בתדר של 15 הרץ, במשך 30 שניות בסך הכל. מקם מספר אקראי במרכז מסגרת הווידאו (התופס פחות מ-2% מהמסך עם זווית ראייה של 1.5°) כדי שהמשתתפים יוכלו להתמקד בו באופן מרכזי במהלך הגירוי. ודאו שהמספר משתנה במרווחים של 5 שניות כדי לעודד קשב מתמשך (איור 2B). העלה את קובץ הווידאו הבנוי לסמארטפון והצג אותו בבהירות מלאה (מינימום ~ 490 nits), הפועל כגירוי החזותי של מערכת SSVEP. טען את אוזניות ה-EEG האלחוטיות בנות 14 הערוצים, שישמשו כהתקן ההקלטה הראשי של EEG (איור 3A). שייך את האוזניות למחשב סמוך באמצעות מקלט ה- USB האוניברסלי המסופק (פלאג). הכנס את הפלאג ליציאת ה- USB של המחשב, הפעל את האוזניות באמצעות לחצן ההפעלה, פתח את תוכנת אוזניות EEG של 14 ערוצים במחשב ובחר בלחצן התחבר ביישום לצד מזהה האוזניות המוצג (ראה טבלת חומרים). להרוות לחלוטין את חיישני הלבד המסופקים עם תמיסת מלח. התקינו את החיישנים הרוויים בזרועות הפלסטיק השחורות של האוזניות על ידי סיבוב עדין של כל חיישן עם כיוון השעון עד שתורגש “לחיצה” והחיישן ירגיש בטוח. 3. הערכת בסיס של המשתתפים קבל הסכמה מכל המשתתפים שעברו את שאלות ההקרנה להיות מעורבים במחקר לפני תחילת עונת הרוגבי. בקשו מהמשתתפים הסכימו לשבת בכיסא בסביבה סגורה ושקטה עם תאורת סביבה טבעית, כגון חדר משרדי. בזמן שהמשתתפים יושבים, התאימו את אוזניית ה-EEG בת 14 הערוצים לראשי המשתתפים על ידי החלקת רצועת הראש כלפי מטה מהחלק העליון של ראשם. סדרו את האלקטרודות לפי מערכת 10-20 הבינלאומית (איור 3B)28,29. מקם את שני החיישנים הקדמיים של האוזניות בהתאם לקו השיער של המשתתפים או בערך שלוש אצבעות ברוחב מעל הגבות של המשתתפים.הערה: אם למשתתפים יש שיער עבה, הפעילו את החיישן מתחת לשיער והוסיפו מלח נוסף. אם הנבדק זז ממיקום הישיבה הנייח או שיש שינוי בהגדרות הסביבתיות במהלך ההערכה, ניתן להתרחש ממצא (איור 4), ואין לאסוף את נתוני ה-SSVEP לצורך הניתוח (תוך השלכה). השתמשו באלקטרודות העורפיות (O1 ו-O2) כאלקטרודות ההקלטה העיקריות ובאלקטרודות הקודקודיות (P3 ו-P4) כאלקטרודות הקרקע והמצב המשותף (ייחוס) (איור 3B). ודא שיש חיבור הולם בין האוזניות לראש המשתתפים על ידי שימוש בתוכנה באיכות מגע לפני שתמשיך בבדיקה. אלקטרודות ירוקות מצביעות על איכות מגע טובה (<20 kOhms) על פי תקני היצרן. במקרה שלא הושגה איכות מגע טובה לכל ערוצי האלקטרודות המעניינים (O1, O2), הרוויה מחדש של החיישנים בתמיסת מלח ובדיקה מחדש של המיקום כדי לוודא שהחיישנים צמודים ככל האפשר לקרקפת.הערה: יש להשיג איכות מגע טובה כדי להבטיח קישוריות חשמלית בין הקרקפת לאלקטרודות, תוך מזעור ממצאים פוטנציאליים (איור 4). בקשו מהמשתתפים להחזיק את הסמארטפון הבוחן בתוך מסגרת ה-VR עד לעיניים, להסמיק כנגד פניהם ולגשר האף, ולוודא ששתי העיניים מכוסות לחלוטין. בקשו מהמשתתפים לאשר שמספר המוקד נראה במרכז המסך ושהמסגרת חוסמת את האור הסביבתי. הסר את מסגרת ה-VR מפניהם של המשתתפים והודע להם שסרטון הגירוי החזותי יוזם כעת. לאחר מכן החזירו להם את מסגרת ה-VR כדי למרוח אותם מחדש באותה תנוחה כמו שלב 3.4.1. הזכירו למשתתפים שעליהם להתמקד במספר המוקד ולהישאר דוממים ושקטים במהלך משך בדיקת ה-SSVEP. הפעילו את סרטון הגירוי החזותי על ידי לחיצה על כפתור ההפעלה במסך הסמארטפון, ולאחר מכן בקשו מהמשתתפים להניח את מסגרת ה-VR על פניו (לפי שלב 3.4). בקשו מהמשתתפים לאשר שיש להם את מסגרת ה-VR במיקום הנכון לפי שלב 3.4. לאחר אישור המשתתף, התחל בו זמנית שעון עצר ספירה לאחור במשך 30 שניות ולאחר מכן בחר בלחצן התחל הקלטה בתוכנת אוזניות EEG של 14 ערוצים כדי להתחיל להקליט באוזניות EEG. לאחר תום תקופת 30 השניות, הפסיקו את הקלטת ה-EEG על ידי בחירה בלחצן Stop בתוכנת אוזניות EEG בעלת 14 ערוצים. הסר את מסגרת ה- VR מעיני המשתתפים והודע להם שהערכת ה- SSVEP הראשונה הושלמה. שמור את תגובת SSVEP המוקלטת בחשבון המקומי על-ידי לחיצה על הלחצן Save Sessions בתוכנת אוזניות EEG בת 14 הערוצים. ייצא את הקובץ שנשמר כקובץ בתבנית נתונים אירופית (EDF) להתקן חומרת אחסון מועדף.הערה: קבצי EDF יתויגו בראשי התיבות של המשתתף, בתאריך, בשעה ובסוג הבדיקה שנערכה (קו בסיס, לאחר פציעה או התאוששות) למטרות זיהוי ואחסון. חזור על פרוטוקול הערכת SSVEP (שלבים 3.2 עד 3.9) ברצף מהיר לאחר שלב 3.9.הערה: זה נעשה כקריאה השנייה מתוך שתי ההערכות ומניב קריאת EEG ברורה יותר באופן עקבי. לאחר שצמד הערכות ה-SSVEP הושלמו בהצלחה, בקשו מהמשתתפים להסיר את מסגרת ה-VR מעיניו ולהסיר בזהירות את האוזניות מראשי המשתתפים. הסר את חיישני האלקטרודות מהאוזניות ואחסן אותם במארז מגן מתאים עד לשימוש הבא שלהם כדי להבטיח שהמלח לא יתאים לאלקטרודות האוזניות. נקו גם את האוזניות וגם את מסגרת הסמארטפון + עם מגבוני איזופרופיל אלכוהול (70%) לפני אחסון שני חלקי הציוד במארזים המתאימים להם עד לשימוש הבא שלהם. שאל את המשתתפים אם הם חוו תגובות חריגות לגירוי, כולל נוכחות של כאב ראש או סחרחורת. רשום את התגובה ביומן מחקר. הודע למשתתף כי הוא השלים את בדיקת הבסיס שלו ויוערך שוב תוך 72 שעות מהמשחק התחרותי הבא של העונה. 4. הערכה לאחר פציעה ודאו שכל השפעה על המגרש החשודה כזעזוע מוח מתועדת ומדווחת בחזרה לחוקר המחקר על ידי רופא הקבוצה או השחקן. השג הערכות לאחר פציעה של כל השחקנים שדווחו בשלב 4.1 תוך 72 שעות מהתקרית באמצעות פרוטוקול SSVEP המפורט בסעיף 3. ודא שכל השחקנים עוברים הערכת SSVEP לאחר הפציעה, אשר מוערכת על ידי רופא הקבוצה (ראה סעיף 5) כדי לקבוע מתי השחקן התאושש מהפציעה ויכול לחזור לאימונים ולמשחקים במגע מלא. ודא שהאבחנה של רופא הצוות מתועדת למטרות ניסיוניות. הודע לשחקן כי הוא יעבור הערכה מחדש עם מערכת ה- SSVEP לאחר שנחשב כמחלים על ידי רופא הקבוצה. 5. הערכות זעזוע מוח קליניות ודא שכל השחקנים מוערכים על ידי רופא הקבוצה תוך 72 שעות מהשפעה פוטנציאלית של זעזוע מוח.הערה: רופא הקבוצה חייב להיות מטפל מורשה עם ניסיון קליני בהערכת פציעות הקשורות לספורט ומאושר על ידי הגוף המנהל של הספורט הרלוונטי. בקש מרופא הקבוצה לבצע בדיקה נוירולוגית בנוסף לשימוש באלמנטים של הכלי להערכת זעזוע מוח בספורט (SCAT) כדי לקבוע את מצב התודעה של השחקן, ונוכחות של כל אחד מהסימנים והתסמינים הנפוצים הקשורים לזעזוע מוח15.הערה: הערכות נעשות עם ההתנהגות וההתנהגות האופיינית של השחקן כהתייחסות. בהתאם להנחיות החזרה למשחק (GRTP) של רוגבי אוסטרליה (GRTP), הקפידו שהשחקן יוערך מחדש על ידי אותו רופא הקבוצה תוך 48 שעות מאבחון זעזוע מוח, ושוב פעם אחת בכל אימון עד שיובהר לו לחזור לשחק30. ודאו שהשחקנים עוברים הערכה סופית אצל רופא הקבוצה כדי לקבוע אם הם החלימו קלינית, לפני שתאפשרו להם לחזור לאימון או למשחקים במגע מלא. על הרופא לקבוע את מצב הפציעה של השחקן על סמך השיפור בבדיקות SCAT והפחתת התסמינים הנלווים וכל התנהגות לא טיפוסית, אשר צוינה בעבר.הערה: הערכה סופית זו תתרחש לאחר מינימום של 12 ימים לאחר הפציעה, לפי GRTP. תעדו את קביעתו של המטפל לגבי מצב הפציעה של השחקן (זעזוע מוח או החלים) למטרות מחקר. 6. הערכת התאוששות הערך את השחקנים שנחשבו כמחלימים בשלב 5.3 באמצעות פרוטוקול SSVEP המפורט בסעיף 3 כדי לקבל תגובת SSVEP לשחזור. 7. הערכת מהימנות בדיקה חוזרת ודא שכל המשתתפים שאינם פצועים נבדקים שוב תוך 72 שעות לאחר כל משחק תחרותי של העונה עם מערכת SSVEP הניידת באותה הגדרה כמפורט בסעיף 3 כדי לקבל נתונים לאמינות הבדיקה החוזרת של המערכת. 8. עיבוד נתונים של SSVEP צור סקריפט מחשוב מספרי שיכול לייבא ולעבד את כל קבצי נתוני ה- EDF המוקלטים ממקטעים 3-7 (ראה טבלת חומרים). החל מסנן מעברי פס של Butterworth עם תדרים פינתיים של 5 הרץ ו-40 הרץ על מתחי ה-SSVEP הגולמיים המתקבלים עם אוזניות EEG של 14 ערוצים כדי למזער את ההשפעות של רעש בתדר נמוך יותר, הסטת מתח DC והספקחשמל 31. החל טרנספורמציית פורייה מהירה (FFT) על ערכי SSVEP המסוננים כדי לנתח נתונים בתחוםהתדרים 32. נרמל ערכי FFT מערוצי אלקטרודות O1 ו-O2 כדי ליצור מערך יחיד של ערכים לשרטוט גרפי כצפיפות ספקטרום הספק (איור 5). לאחר עיבוד נתוני EEG, חשב את יחס האות לרעש (SNR) של כל קובץ נתונים על-ידי חלוקת הגודל ב-15 הרץ בעוצמה הממוצעת בין 5-40 הרץ. נוסחת SNR היא:כאשר:משרעת15 הרץ = המתח של רצועת התדרים 15 הרץ (μV)ממוצע משרעת = המתח הממוצע של כל רצועות התדרים בין 5-40 הרץ (μV) ודא שכל הנתונים (EDF גולמי, EDF מעובד, ערך SNR, הערות ותאריכים של מצב הפציעה של השחקנים) נשמרים בתיקיות המסומנות כראוי למטרות חקירה. 9. ניתוח סטטיסטי שלב את קבצי הנתונים של השחקנים בגיליון ערכים מופרדים בפסיקים (CSV) באופן קטגורי (עמודות נפרדות לקריאת קווי בסיס, זעזוע מוח ושחזור). השתמש ב- SNR של כל קריאת SSVEP כדי להשוות בין הקבוצות השונות. להביע את כל הנתונים המסוכמים כחציון עםטווח בין-קווי של25 עד 75 (IQR), עם רמת מובהקות סטטיסטית של אלפא (α) = 0.05 קבוצה, וכל רמות השונות המוצגות בסטיית תקן (± S.D.). השתמש בתוכנת ניתוח סטטיסטית (ראה טבלת חומרים) לניתוח ערכי SNR של הקבוצה. הערך את הנורמליות של ערכי ה- SNR של כל השחקנים באמצעות מבחן שפירא-וילק. השווה את ה-SNR הממוצע בין כל שלוש קבוצות ההערכה באמצעות מבחני t זוגיים (בין קריאות עם זעזוע מוח בסיסי, קריאות עם זעזוע מוח-משוחזר וקריאות שהתאוששו מקו הבסיס ) עבור שחקנים שחוו את כל שלושת סוגי ההערכות. ודא שתיקון השוואה מרובה מוחל על ידי שימוש בתיקון Bonferroni. חשב את גודל ההשפעה של השוואות t-test על ידי שימוש ב-D32 של כהן. אומדן מהימנות הבדיקה החוזרת באמצעות מודל 3, מקדם מתאם תוך-מחלקתי מסוג k (ICC); ICC(3,k) עם רווח בר-סמך של 95% (CI) כדי לבחון הסכמה בין בדיקות בסיסיות ובדיקות חוזרות לאורך כל העונה.הערה: ניתן להשהות את הניסוי כאן ולהפעילו מחדש בנקודת זמן מאוחרת יותר. 10. הגדרת מערכת SSVEP ניידת משופרת הערה: המערכת המתוארת בסעיף זה היא מערך הכל באחד אשר תוכנן כדי לאפשר תהליך מדידה יעיל יותר, הן מהיר יותר והן עם נוחות משופרת עבור המשתתף. שים לב כי המערך המתואר בסעיפים 2-6 הוא אב טיפוס פשטני המורכב מפיסות רבות של ציוד שמוזגו כדי ליצור מערכת הוכחת היתכנות. סכמת הפרוטוקול באמצעות מערכת זו מוצגת באיור 6. השג מערכת SSVEP ניידת המכילה גירוי חזותי ותצורת אלקטרודות המקבילה למערכת המתוארת בסעיף 2 (ראה איור 7A). הורד את אפליקציית SSVEP של המערכת מחנות האפליקציות של iOS למכשיר שמפעיל את iOS (ראו טבלת חומרים). ודא שצוות החקירה מכיר את הוראות השימוש (IFU) של מערכת SSVEP הניידת ואת יישום ה- iOS המסופק שלה, המאפשר הפעלה של התקן SSVEP ואחסון מקומי של קריאות EEG. צור חשבונות נושא ביישום iOS על-ידי ביצוע ההוראות לשימוש (IFU) של מערכת SSVEP הניידת. פתחו את האפליקציה, בחרו בכרטיסיה ‘נושאים ‘ ולאחר מכן לחצו על הלחצן ‘הוסף נושא חדש ‘. 11. הגדרת מערכת EEG ייחוס השג יחידת מגבר EEG מאומתת ברמה קלינית עם תצורת אלקטרודות מודולרית שאינה מכילה רכיב גירוי חזותי (איור 7C). ודא שצוות הניסוי מכיר את הוראות השימוש (IFU) של מערכת ה- EEG הקלינית ואת יישום התוכנה הנוירולוגית הקלינית המסופקת שלה (ראה טבלת חומרים), המאפשרים הפעלה של המגבר ואחסון מקומי של קריאות EEG. 12. אימות EEG של מערכת SSVEP ניידת משופרת גייסו משתתפים בוגרים בריאים ודוברי אנגלית באמצעות אותם קריטריונים להדרה המפורטים בסעיף 1. הסכמה משתתפים אלה למחקר אימות מערכת SSVEP. הקצה למשתתפים באופן אקראי מספר מ-01 עד 20. הערך משתתפים עם מספר אי-זוגי שהוקצה תחילה עם מערכת SSVEP הניידת, ולאחר מכן עם מערכת EEG הקלינית (שלבים 12.3-12.16). להיפך, עבור משתתפים שהוקצו עם מספרים זוגיים (שלבים 12.10-12.14, לאחר מכן 12.3-12.9, ואז 12.15-12.16) (איור 6). הגדר את אוזניות ה-SSVEP בהתאם להוראות השימוש (IFU): טען את האוזניות במלואן ו-Bluetooth שייך אותן ליישום SSVEPiOS. הכנס את גלילי חיישן הפוליאוריתן המסופקים לתעלות האלקטרודה ורוויה באמצעות תמיסת מלח רגילה. מניחים את אוזניות ה-SSVEP על ראשו של המשתתף בהתאם ל-IFU של המערכת, כאשר יחידת המעטפת האחורית נחותה ממוקמת ישירות מעל הכניסה של המשתתף, בית המגן הקדמי ממוקם בצורה מאובטחת מעל העיניים וגשר האף והאוזניות מהודקות באמצעות רצועות הכוונון האלסטיות והאבזמים המאבטחים. בדוק את מחוון העכבה של יישום SSVEP iOS כדי להבטיח חיבור הולם בין האוזנייה לראש המשתתף לפני הבדיקה. אינדיקטורים חזותיים ירוקים על היישום המשויך (עכבה <15 kOhms) מצביעים על איכות מגע טובה על פי תקני היצרן. אם לא תושג איכות מגע טובה עבור כל ערוצי האלקטרודה המעניינים, יש להרוות מחדש את החיישנים בתמיסת מלח רגילה ולבדוק מחדש את המיקום כדי לוודא שהחיישנים צמודים ככל האפשר לקרקפת.הערה: יש להשיג איכות מגע טובה כדי להבטיח קישוריות חשמלית בין הקרקפת לאלקטרודות, תוך מזעור ממצאים פוטנציאליים (איור 4). ודא שהמשתתף מרגיש בנוח. הורו להם להישאר דוממים, רגועים ושקטים בזמן שהם יושבים ומביטים קדימה אל האורות, ולמצמץ רק בעת הצורך. אם הנבדק זז ממצב ישיבה נייח או שיש שינוי בהגדרות הסביבתיות במהלך ההערכה, יכול להתרחש ממצא (איור 4), ואין לאסוף את נתוני ה-SSVEP לצורך הניתוח (שהושלכו). הפעל את הגירוי החזותי על-ידי לחיצה על לחצן התחל בדיקה ביישום iOS. כשתתבקש, לחץ על המשך כפתור כדי לעבור לשלב הבא של הבדיקה. הגירוי החזותי מופעל פי שניים לפי IFU של המערכת, ומקבל קריאת SSVEP ראשונית וראשונית. לאחר השלמת הערכת SSVEP, הסר את אוזניות ה- SSVEP מראשי המשתתפים. אפשרו לנבדקים להירגע למשך 30 שניות לפחות. על מנת לקבל ערך מהימנות של בדיקה חוזרת, חזור על פרוטוקול הערכת SSVEP עם מערכת SSVEP (שלבים 12.3 עד 12.7) לאחר תום תקופת המנוחה. אפשרו למשתתפים לנוח במשך 5 דקות לפני שתמשיכו עם מערכת ה-EEG הבאה. הגדר את מגבר ה- EEG הקליני לפי IFU: הפעלה על המגבר על ידי חיבור למחשב באמצעות פלאג USB המסופק וכבל חשמל, חבר חמישה מוליכים אלקטרודות למיקומי 10-20 EEG המתאימים של 01, O2, OZ, P1 ו- P2, פתח תוכנת EEG לנוירולוגיה קלינית במחשב וצור מחקר חדש (באמצעות הכרטיסייה Record ). יש למרוח את ג’ל ההכנה לקרקפת על האזור העורפי של ראשו של המשתתף, ולשפשף את הג’ל בתנועה עם כיוון השעון עם האצבעות כדי להתפשט לשכבה דקה. התאם את מכסה האלקטרודה מעל ראשו של המשתתף בהתאם ל- IFU של מערכת ה- EEG הקלינית. יש למרוח את הג’ל המוליך על חמשת טלאי האלקטרודות בזהירות ובידיים נקיות. הניחו את חמשת טלאי האלקטרודה על הקרקפת של המשתתף במיקומי O1, O2, O3, P1 ו-P2 המתאימים בהתאם לנומנקלטורת המיקום של 10-20 EEG. בדוק את מחוון העכבה של יישום התוכנה למגבר EEG הקליני כדי להבטיח חיבור הולם בין האוזניות לראשו של המשתתף לפני הבדיקה. ערכי עכבה של <15 kOhms נחשבים מקובלים ליישום EEG. במקרה שלא תושג איכות מגע טובה לכל תעלות העניין באלקטרודה, יש למרוח מחדש את ג’ל ההכנה ולבדוק מחדש את המיקום כדי לוודא שהחיישנים צמודים ככל האפשר לקרקפת. הנחה את המשתתף להחזיק את המשקף הקדמי של מכשיר ה- SSVEP מעל עיניו בהתאם לשלב 12.4, בעוד עוזר חקירה מחזיק את יחידת הדיור האחורית הרחק מהקרקפת. חזור על ההוראות המפורטות בסעיף 12.5.2. הפעל את ההקלטה של מגבר ה- EEG על ידי לחיצה על סמל התקליט האדום הממוקם בפינה השמאלית העליונה של תוכנת הנוירולוגיה הקלינית. מיד לאחר תחילת ההקלטה, הפעל את הגירוי החזותי על ידי לחיצה על לחצן התחל בדיקה ביישום iOS. לחץ על סמל הרשומה האדומה כדי לעצור את הקלטת מגבר ה- EEG לאחר שהתבקש שמערכת ה- SSVEP הפסיקה את הסיבוב הראשון של הגירוי וממתינה שהפקודה תמשיך. הפעל מחדש את הקלטת מגבר ה- EEG על-ידי לחיצה על סמל הרשומה האדומה בתוכנת הנוירולוגיה הקלינית, ולאחר מכן המשך את הגירוי החזותי על-ידי בחירה בלחצן המשך באפליקציית SSVEP iOS. לחץ על סמל הרשומה האדומה כדי לעצור את הקלטת מגבר ה- EEG לאחר שהתבקש שמערכת SSVEP הפסיקה את הגירוי החזותי. אפשרו לנבדק להירגע למשך 30 שניות לפחות. על מנת לקבל ערך מהימנות בדיקה חוזרת, חזור על פרוטוקול הערכת SSVEP עם מערכת EEG הקלינית (שלבים 12.10 עד 12.13) לאחר תום תקופת המנוחה (שתי בדיקות כוללות: בדיקה 1 / מבחן 2). לאחר שצמד הערכות ה-SSVEP הושלמו בהצלחה, בקשו מהמשתתפים להסיר את המשקף הקדמי מעיניו, ולנתק בזהירות את כתמי האלקטרודה מהקרקפת שלהם. נקו גם את אוזניות ה-SSVEP וגם את מוליכי האלקטרודה באמצעות מגבוני איזופרופיל אלכוהול (70%) לפני אחסון שני חלקי הציוד במארזים שלהם עד לשימוש הבא שלהם. שאל את המשתתפים אם הם חוו תגובות חריגות לגירוי, כולל נוכחות של כאב ראש או סחרחורת. רשמו את תגובותיהם ביומן מחקר לפני שתודיעו להם שהם השלימו את השתתפותם במחקר. 13. חישוב אמינות בדיקה חוזרת של מערכת SSVEP הניידת הורד את ערכי ה- SSVEP הגולמיים של שתי ערכות הבדיקה הראשיות של SSVEP ממכשיר iOS באמצעות תוכנת כלי ניהול ניידת; התוצאות יופקו כקבצי ערך מופרדים בפסיקים (CSV). למטרות זיהוי ואחסון, שמור את הקבצים באמצעות שמו המלא של המשתתף, סוג הבדיקה שנערכה ותאריך הבדיקה. שנה את סקריפט המחשוב המספרי שנוצר בסעיף 8 כדי לעבד את קבצי ה- CSV עם מערך נוסף של ערכי SSVEP מערוץ ההקלטה Oz . אסוף את קבצי הנתונים המעובדים במערך של גיליונות CSV, עם ערכים המסוכמים בהתאם לקטגוריה המתאימה שלהם של בדיקה 1 או בדיקה 2. השתמש ב- SNR של כל קריאת SSVEP כדי להשוות את התוצאות של הבדיקות השונות. אומדן מהימנות הבדיקה החוזרת באמצעות מודל 2, מקדם מתאם בין-מחלקה מסוג 1 ICC (2,1) עם רווח בר-סמך של 95% (CI), ורמת מובהקות α מוגדרת ל-0.05. 14. חישוב בדיקה חוזרת של מערכת EEG הקלינית הורד את ערכי ה- SSVEP הגולמיים של שני מערכי הבדיקה הראשיים של מגבר EEG מתוכנת הנוירולוגיה הקלינית ; התוצאות יופקו כקבצי CSV. למטרות זיהוי ואחסון, שמור את הקבצים באמצעות שם הנושא וסוג הבדיקה שנערכה. חזור על סעיף 13.2-13.4 באמצעות קבצי ה- CSV של מגבר EEG שהורדת כדי להעריך את מהימנות הבדיקה החוזרת של מערכת ה- EEG הקלינית. 15. חישוב הסכמה של מערכות ה-SSVEP וה-EEG הקליניות הניידות תאר את הקריטריונים לקביעה אם SSVEP זוהה על ידי מערכת EEG (קריטריונים מומלצים: אם האות הראשי מגיע לשיאים בין 5-35 הרץ הוא 15 ± 0.1 הרץ, ואם ציון Z של השיא הראשי הוא מעל 5). שנה את סקריפט המחשוב המספרי שנוצר בסעיפים 12 ו- 13 כדי לקבוע בנוסף את תדירות השיא ואת ציון ה- Z של קבצי SSVEP המעובדים. הנוסחה לציון Z היא.איפה:שיא משרעת = המתח בתדר השיא (μV)ממוצע משרעת = המתח הממוצע של כל רצועות התדרים בין 5-35 הרץ (μV) בצע ניתוח בינומי של יכולתן של מערכות EEG לזהות בהצלחה SSVEP באמצעות הקריטריונים המתוארים, כאשר ההסתברות הבינומית (%) תיחשב כהסכמה בין שתי המערכות. יש להשתמש בהקלטות ראשוניות וראשוניות עבור כל מערכת כדי לחשב את רמת ההסכמה על פני שתי קבוצות של נתונים, בהתאמה. השתמש בציון Z של כל קריאת SSVEP כדי להשוות בין מערכות EEG השונות. להביע את כל הנתונים המסוכמים כחציונים עםטווח בין-קווי של25 עד 75 (IQR). השתמש בתוכנת ניתוח סטטיסטי לניתוח סטטיסטי של ערכי המערכת המעובדים. שנה את סקריפט המחשוב המספרי שנוצר בסעיפים 12 ו-13 כדי לקבוע בנוסף את ה-SNR הממוצע עבור כל תדר שהביא לנקודת נתונים שנעה בין 0-25 הרץ, של כל קבצי ה-SSVEP (הראשוניים והראשוניים) שנוצרו על-ידי מערכת SSVEP ו-Clinical EEG. יצירת צפיפות ספקטרום הספק (PSD) של שתי המערכות מנורמלת תוצאות SNR ממוצעות בין 0-25 הרץ (ראה תוצאות מייצגות).הערה: צור סדרת נתונים נפרדת עבור כל מערכת EEG והוסף אותה על אותו PSD.

Representative Results

בסך הכל נרשמו בהצלחה 65 שחקני רוגבי גברים (20.9 ± 2.3 שנים) בחלק הראשון של מחקר זה, כאשר כל השחקנים עברו הערכת SSVEP בסיסית (איור 1). במהלך עונת הרוגבי, 12 משתתפים סבלו מפציעה פוטנציאלית של זעזוע מוח בשדה המשחק והוערכו מחדש עם מערכת SSVEP לצורך הערכה לאחר פציעה. רופא הקבוצה העריך את השחקנים הללו באמצעות פרוטוקול הערכת זעזוע מוח קליני ואבחן את 12 המשתתפים הללו כסובלים מזעזוע מוח. כל 12 נחשבו כמחלימים על ידי הרופא בתוך פרק הזמן של 12 יום GRTP30. בעקבות קביעת הרופא כי השחקנים התאוששו, 8 שחקנים היו זמינים ל-SSVEP נוסף; מסווגת כהערכת התאוששות. 22 שחקנים שלא סבלו מזעזוע מוח נבדקו מחדש למטרות אמינות המחקר במהלך העונה. שאר המשתתפים שלא נבדקו שוב אבדו למעקב. לא דווח על תופעות לוואי בעקבות גירוי SSVEP במשך כל תקופת המחקר. האמינות של מערכת ה-SSVEP המשמשת את שחקני הרוגבי אושרה על ידי מקדם מתאם תוך-מעמדי גבוה (ICC) עם רווח בר-סמך של 95%, השווה ל-0.91 (0.79-0.96) עבור השחקנים שנבדקו מחדש שאינם פצועים (n = 22) ו-0.96 (0.74-0.99) עבור השחקנים שנבדקו מחדש33. מערכי נתונים שבהם הושגה איכות קשר טובה נחשבו לחישוב זה. זוהי תוצאה של כמה מקרים שבהם פוטנציאל השיער או העור של המשתתפים השפיע על היכולת של מערכות EEG להשיג SSVEP נקי (איור 4). על מנת לקבוע אם ניתן להשתמש ב-SSVEP המיוצר באמצעות מערכת חקירה זו כסמן ביולוגי לזעזוע מוח, ערכי ה-SNR של התוצאות המעובדות קובצו להערכות בסיס (בקרה), זעזוע מוח והתאוששות לצורך השוואה (איור 1). בסך הכל, ה-SNR החציוני עבור כל נגני הבקרה (n = 65) היה 4.80 [IQR: 4.07-5.68], כאשר ה-EEG המעובד הממוצע של קבוצת הביקורת הראה אות שיא ברור של 15 הרץ בספקטרום התדרים המתאים33. תגובה דומה נצפתה כאשר ערכי ה-SSVEP הממוצעים של קבוצת ביקורת נפרדת (n = 20; אוכלוסייה כללית בריאה) שנוצרו על ידי אותו גירוי חזותי אך נרשמו במערכת EEG שונה, תורגמו כצפיפות ספקטרום הספק (איור 5). ההתפלגות החציונית הזו וצפיפות ספקטרום ההספק אפשרו להגדיר בקרה ברורה לתגובת SSVEP של שחקן שאינו פצוע (ללא זעזוע מוח) למערך החקירה (איור 2, איור 3). ה-SNR החציוני של כל השחקנים שעברו זעזוע מוח (n = 12) והשחקנים המחלימים עם הערכות SSVEP זמינות (n = 8), היה 2.00 [IQR: 1.40-2.32] ו- 4.82 [IQR: 4.13-5.18], בהתאמה33. מחקר הפיילוט הבחין בהבדלים משמעותיים בערכי SNR החציוניים (+4.03; p < 0.0001) בין השחקנים בעלי השליטה (הבסיס) לבין השחקנים הסובלים מזעזוע מוח. לזעזוע מוח הייתה השפעה גדולה על אות SSVEP (Cohens, d = 4.03). באופן מעניין, קבוצת השחקנים שהתאוששה נראתה כבעלת שונות SNR דקה (+0.02; p = 0.0495) רק במשמעות (α < 0.05), עם השפעה טריוויאלית בהשוואה לקבוצת הביקורת (Cohens, d = 0.17)33. זה מצביע על כך שבעקבות התאוששות מלאה, בהתאם להנחיות GRTP30, ערכי SSVEP שקולים לשחקן עם זעזוע מוח ולא פצוע. יתר על כן, ה-SNR החציוני נראה שונה באופן משמעותי (+2.80; p = 0.0002) בין קבוצת השחקנים שעברו זעזוע מוח לבין קבוצת השחקנים שהתאוששו, והוכיח כי לתקופת ההתאוששות הייתה השפעה גדולה על אות ה-SSVEP של השחקן שעבר זעזוע מוח (Cohens, d = 3.60)33. תגובה דומה בשונות SNR החציונית נצפתה כאשר משווים רק את השחקנים שעברו את כל שלוש צורות הבדיקה (n = 8; קווי בסיס, זעזוע מוח ו, התאוששות). נצפה שינוי משמעותי בין קווי בסיס לעומת זעזוע מוח (-2.34; p = 0.0001) לבין זעזוע מוח לעומת התאוששות (-2.72; p = 0.0002) נצפתה שונות מינורית בין קווי בסיס לעומת התאוששות (+ 0.28; p = 0.0495), עם השפעה טריוויאלית בין קבוצות אלה (Cohens d = 0.17). ממצאים אלה התחזקו כאשר לקחו את ערכי ה-SNR הממוצעים של השחקנים שעברו את כל שלוש צורות הבדיקה. ממוצע ה-SNR של קריאות הבסיס, זעזועי המוח וההתאוששות של שחקנים אלה היה 4.45, 2.20 ו-4.33, בהתאמה. הבדל משמעותי נצפה בין קבוצות בסיסיות לעומת זעזוע מוח (p = 0.0001) לבין קבוצות זעזוע מוח לעומת התאוששות (p = 0.0002). השונות בערכי SNR ממוצעים בין קבוצת ההתאוששות לקבוצת הבסיס הייתה קטנה, אך רק במשמעות (p = 0.0495). באופן כללי, התגובה לגירוי הייתה נמוכה יותר אצל שחקנים שסבלו מזעזוע מוח בהשוואה להערכת הבסיס שלהם. לאחר תקופת התאוששות מנוטרת, שחקנים אלה הצליחו בסופו של דבר ליצור תגובה שוות ערך להערכה הראשונית (הבסיסית) שלהם33. זה מראה שלזעזוע מוח הקשור לספורט יש השפעה על יכולתו של אדם ליצור SSVEPs לתקופה מינימלית של 12 יום. אם תגובת ה-SSVEP של אדם נמדדה באופן שגרתי באופן דומה לפרוטוקול זה (איור 1): קו בסיס, לאחר פציעה, החלמה, רופא יכול להשתמש ב-SSVEPs כסמן ביולוגי לזעזוע מוח. מערכת ה-SSVEP הניידת All-in-One (איור 7A), שימשה ב-(n= 20) נושאי בקרה בריאים מהאוכלוסייה הכללית, שלא צוינו לספורט הרוגבי. מאחר שמדובר בהתקן ניסיוני עם מערכת אלקטרודות שונה (איור 7B) וגירויים מעט מגוונים מההגדרה הראשונית של SSVEP, ערכי ה-SNR החציוניים והממוצעים לא היו תקפים להשוואה (טבלה 1). באופן דומה, מכיוון שהמשתתפים לא עסקו בספורט עם שכיחות גבוהה של זעזוע מוח, מערכת SSVEP לא הוערכה כסמן SSVEP לזעזוע מוח. במקום זאת, נערך מחקר מהימנות של בדיקה חוזרת כדי לאמת את המערכת לשימוש עתידי בניסויים רחבי היקף (איור 6). מערכת SSVEP החזירה מתאם גבוה של 0.81 (CI: 0.59-0.92), מה שמצביע על כך שהמכשיר אמין בהשגת SSVEPs (טבלה 2). בנוסף, הדיוק של טכנולוגיית ה-EEG של המערכות אומת באמצעות מחקר הסכמה נגד מערכת EEG מסורתית ברמה קלינית (איור 7C), שהחזירה ערך ICC דומה של 0.83 (CI: 0.63-0.93) (טבלה 2). החזרה הראשונה על הבדיקה (ראשונית) הביאה לכך ש-18/20 משתתפים הציגו הסכמה בין שתי המערכות להסתברות בינומית של 95%. עבור אחד המשתתפים, המכשירים לא הסכימו בגלל שמערכת SSVEP זיהתה קצב אלפא בולט יותר מתגובת האות הרצויה של 15 הרץ (איור 8). עבור המשתתף האחר, לא זוהה SSVEP עם מערכת ה-EEG הקלינית (איור 9). עם זאת, בחזרה השנייה (ראשונית), לכל 20 המשתתפים הייתה הסכמה בין שתי המערכות להסתברות בינומית של 100%. הדיוק הכולל של שתי המערכות לייצור SSVEP מודגם באיור 10, המתאר את שתי המערכות בעלות SNR בולט אך ורק בתדר המגורה: 15 הרץ. פעולה זו מאמתת את המערכת הניידת כשקולה מבחינה תפקודית להתקנים ברמה קלינית המשמשים להקלטת אותות EEG. כאשר הוא נלקח בשילוב עם הניידות וקלות השימוש של מערכת SSVEP, הוא פותח מגוון יישומים ללכידת SSVEP באיכות המחקר מחוץ למסגרת הקלינית כגון במחקר מקרה SRC בקנה מידה גדול. איור 1: מתודולוגיית תרשים זרימה של השתתפות ספורטאים במחקר SRC-SSVEP. תרשים הזרימה מפרט סינון לזכאות משתתפים והקצאת קבוצות לאורך משך המחקר של SRC-SSVEP של שחקני איגוד הרוגבי החובבים. SRC; זעזוע מוח הקשור לספורט. SSVEP; מצב יציב חזותי עורר פוטנציאלים. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה. איור 2: רכיב גירוי חזותי של מערכת SSVEP ניידת. (A) טלפון חכם LCD עם וידאו טעון ומוצג, מותקן במסגרת VR מקרטון. המשתתף נדרש להחזיק את מסגרת ה-VR צמודה לפנים ולגשר האף, מה שמבטיח ששתי העיניים סגורות לחלוטין על ידי המסגרת. (ב) המחשת הגירוי החזותי; לולאת וידאו שנוצרה של מסכים לבנים (שורה עליונה) ושחורים לסירוגין (שורה תחתונה) בתדר של 15 הרץ. כל מסך הכיל שתי מסגרות המופרדות על ידי קו מפריד אנכי המיושר עם שדה הראייה השמאלי והימני של מסגרת ה-VR. כל מסגרת הכילה נקודת מוקד בצורת מספר במרכזה אשר התחלפה בטווח של 1-9 במרווחים של 5 שניות. SSVEP; מצב יציב חזותי עורר פוטנציאלים. LCD; תצוגת גביש נוזלי. VR; מציאות מדומה. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה. איור 3: רכיב EEG אלחוטי של מערכת SSVEP ניידת. (A) אוזניות EEG בנות 14 ערוצים המסוגלות לשדר נתונים באופן אלחוטי למקלט סמוך המחובר למחשב. (B) מפה חזותית של 14 מיקומי האלקטרודות ביחס למערכת 10-20 EEG הבינלאומית למיקום אלקטרודות במחקרי EEG בבני אדם. שתי אלקטרודות עורפיות (O1 ו-O2) שימשו כאלקטרודות הקלטה, בעוד ששתי אלקטרודות קודקודיות שימשו כחיסור וקרקע במצב משותף (P3 ו-P4, בהתאמה) במחקר SRC-SSVEP. EEG; אלקטרואנצפלוגרפיה. SSVEP; מצב יציב חזותי עורר פוטנציאלים. SRC; זעזוע מוח הקשור לספורט. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה. איור 4: המחשה של החשיבות של איכות המגע במדידות SSVEP. תגובות SSVEP של נושא בקרה יחיד (אוכלוסייה כללית בריאה) הנמדדות במערכת SSVEP, עם תדר גירוי מוגדר של 15 הרץ וקצב דגימה של 250 הרץ, כאשר: (A) תמיסת מלח לא טיפוסית משמשת באלקטרודות, (B) אלקטרודות אינן מעובדות כראוי דרך שיער הנושא כדי ליצור מגע עם הקרקפת, (C) אלקטרודות רוויות במי מלח ועובדות דרך השיער. מלח חיוני כדי להבטיח קישוריות חשמלית בין ראש המטופלים לאלקטרודות; בלעדיו, חפצים בעלי פוטנציאל עור משרעת גדולה נצפים בצורה הרמונית. השיער משמש כנגד הממזער את הקישוריות החשמלית בין הקרקפת של המטופל לאלקטרודות ולכן גורם לרעש מוגבר. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה. איור 5: תגובת SSVEP ממוצעת של 20 נבדקי בקרה במחקר אימות EEG. תגובות SSVEP של נבדקי בקרה (אוכלוסייה כללית בריאה) (n = 20) שנמדדו באמצעות מערכת SSVEP, עם תדר גירוי מוגדר של 15 הרץ וקצב דגימה של 250 הרץ. SSVEP ממוצע של האוכלוסייה מתואר כצפיפות ספקטרום הספק, כאשר ציר ה-y מייצג משרעת אות במיקרו-וולטים (uV). SSVEP; מצב יציב חזותי עורר פוטנציאלים. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה. איור 6: מתודולוגיית תרשים זרימה של מחקר אימות EEG בין שתי מערכות. תרשים הזרימה מפרט את המתודולוגיה של אימות מערכת EEG ניידת מול מערכת ייחוס EEG מבוססת: מערכות SSVEP ו- EEG קליניות, בהתאמה. משתתפי הבקרה (אוכלוסייה כללית בריאה) נבדקים ומוקצים להם באופן אקראי צו בדיקה ושתי בדיקות שנערכות בכל מערכת באופן של בדיקה חוזרת. EEG; אלקטרואנצפלוגרפיה. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה. איור 7: סקירת אלקטרודות עבור מחקר אימות EEG בין שתי מערכות. (B) תקן בינלאומי 10-20 EEG שינה את מערכת המינוח הקומבינטורית. (ג) מערכת הייחוס הקלינית שהוקמה ב-EEG. מערכת SSVEP מודדת אותות EEG דרך שלושת ערוצי האלקטרודה העורפיים שלה (O1, O2 ו-Oz) תוך שימוש בשני ערוצי האלקטרודה החלקיים (P1 ו-P2) כאיחוס והטיה, בהתאמה. מערכת ה- EEG הקלינית מאפשרת מדידה של אותות EEG באמצעות מגבר 40 הערוצים שלה, אשר ניתן למקם באופן ידני באותו סידור O1, O2, Oz, P1, P2 כמו מערכת SSVEP לצורך השוואה. EEG; אלקטרואנצפלוגרפיה. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה. איור 8: צפיפות ספקטרום ההספק של תגובת SSVEP של משתתפים בודדים (משתתף 09) כפי שנמדדה על-ידי שתי מערכות EEG. (A) מערכת SSVEP. (ב) מערכת ה-EEG הקלינית. שתי המדידות התקבלו באמצעות אותו גירוי חזותי (ממערכת SSVEP): גירוי מהבהב של 15 הרץ של נוריות LED לבנות במארז סגור. שימו לב כיצד למרות התגובה הבולטת של 15 הרץ שנראתה בשתי המערכות, השיא הגבוה ביותר עבור מערכת SSVEP היה ב-10.5 הרץ ולא ב-15 הרץ מגורה. על פי הקריטריונים של מחקר ההסכם, שבו על המערכות לזהות את התדר המעורר כמשרעת השיא (הראשונית), הדבר מהווה כשל. SSVEP; מצב יציב חזותי עורר פוטנציאלים. לד; דיודות פולטות אור. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה. איור 9: צפיפות ספקטרום ההספק של תגובת SSVEP של משתתפים מבוקרים יחידים (אוכלוסייה כללית בריאה) (משתתף 19) כפי שנמדדה על ידי שתי מערכות EEG. (A) מערכת SSVEP. (ב) מערכת ה-EEG הקלינית. שתי המדידות התקבלו באמצעות אותו גירוי חזותי (ממערכת SSVEP); גירוי מהבהב של 15 הרץ של נוריות LED לבנות במארז סגור. שימו לב להיעדר תגובה בולטת של 15 הרץ עבור מערכת ה-EEG הקלינית מכיוון שהיא מוקפת ברעש בסדר גודל דומה. על פי הקריטריונים של מחקר ההסכם, שבו המערכות חייבות לייצר תגובה עם ציון Z גדול מ-5, זה מהווה כישלון. SSVEP; מצב יציב חזותי עורר פוטנציאלים. לד; דיודות פולטות אור. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה. איור 10: המחשה חזותית של הסכמה בין שתי מערכות EEG המודדות SSVEP של משתתפי הבקרה. תגובת ה-SSVEP הממוצעת של (n = 20) נושאי בקרה (אוכלוסייה כללית בריאה) הותוותה כ-SNR כנגד טווח התדרים של העניין; 5-25 הרץ למדידות עם מערכות SSVEP (ירוק) וקליני EEG (אדום). כל נושא בקרה הפיק שני מערכי נתונים עבור כל מערכת במחקר אימות EEG שיצרו בסך הכל 40 מערכי נתונים של SSVEP עבור כל מערכת. התגובות המאוירות של שתי המערכות הונחו כדי לדמיין עד כמה הן מסכימות למדידת SSVEP כאשר הן מגורות על ידי אותו גירוי חזותי: נוריות LED לבנות מהבהבות ב-15 הרץ במשך 30 שניות. טווח התדרים מסונן אל מתחת להרמוניה החזויה של 30 הרץ כדי להתמקד אך ורק בתגובת הגירוי הראשונית. EEG; אלקטרואנצפלוגרפיה. SSVEP; מצב יציב חזותי עורר פוטנציאלים. SNR; יחס אות לרעש. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה. מערכת EEG מינימום IQR 25 חציון IQR 75 המרבי התכוון סטד דב. NC 1 4.402 8.187 9.829 13.667 20.703 11.148 4.577 NC 2 4.509 9.123 11.055 12.586 23.225 11.615 4.213 גראל 1 4.335 7.99 10.171 13.238 21.758 11.36 4.897 גראל 2 4.979 9.002 10.619 12.667 20.177 11.22 3.865 טבלה 1: סיכום סטטיסטי של SSVEP של משתתפי הבקרה כפי שנמדד על ידי שתי מערכות EEG. שתי מדידות SSVEP נערכו על (n = 20) נבדקי בקרה (אוכלוסייה כללית בריאה) באמצעות מערכת EEG ניידת, ומערכת EEG קלינית מבוססת; ערכי SNR חושבו מה-SSVEP (כאשר 15 הרץ נלקחו כאות הראשי). הנתונים הסטטיסטיים חושבו עבור כל מערך נתוני מדידה, כולל הטווח הבין-קווי המינימלי, המקסימלי,ה-25 וה-75 (IQR), החציוני, הממוצע וסטיית התקן (std dev). EEG; אלקטרואנצפלוגרפיה. SSVEP; מצב יציב חזותי עורר פוטנציאלים. מערכת EEG קבוצה N ICC (95% CI) זמן ממוצע בין מבחן (דקה) נורוצ’ק לשלוט 20 0.81 (0.59-0.92) 0.5 גראל לשלוט 20 0.83 (0.63-0.93) 0.5 טבלה 2: אמינות בדיקה חוזרת של מערכת SSVEP הניידת ומערכות EEG קליניות. האמינות של מערכת ה-SSVEP וה-EEG הקלינית המשולבת, חושבו על סמך מקדם מתאם בין-מעמדי (ICC) עם רווח בר-סמך של 95% (CI) משתי בדיקות שנערכו בהפרש של 30 שניות זו מזו, תוך שימוש באותה קבוצה של אנשים בעלי שליטה (אוכלוסייה כללית בריאה) (n = 20); בית הדין הפלילי הבינלאומי (2,1). ערכי SNR (כאשר 15 הרץ נלקחו כאות העיקרי) של בדיקות SSVEP שימשו כפרמטר העניין לחישוב ICC. EEG; אלקטרואנצפלוגרפיה. SSVEP; מצב יציב חזותי עורר פוטנציאלים.

Discussion

זהו המחקר הראשון שפיתח פרוטוקול שמזהה הבדלים בתגובות SSVEP בקרב שחקני איגוד רובי חובבים גברים בריאים בשלושת השלבים של זעזוע מוח; טרום פציעה (קו בסיס), זעזוע מוח והחלמה (איור 1). השיטה כללה גיוס וסינון של 65 משתתפים שעברו הערכה שגרתית עם מערך SSVEP ניסיוני במהלך עונה תחרותית. מכיוון שמערך ה- SSVEP היה פשוט ונייד יחסית, כל ההערכות נערכו בסביבה לא קלינית, והדגימו את השימוש הפוטנציאלי כהערכת זעזוע מוח נקודתית. המחקר הראה בהצלחה כי יכולתו של אדם ליצור SSVEPs מוחלשת בעקבות זעזוע מוח שאובחן. ההשפעה הדיכאונית של זעזוע מוח נראתה פוחתת לאחר תקופת התאוששות מוגדרת, כפי שניתן לראות כאשר ערכי SSVEP חזרו לרמה של זעזוע מוח מראש עבור כל אדם. ניתוח סטטיסטי בין קבוצות המשתתפים הראה מובהקות בהשפעות הנחתת SSVEP. האמינות הגבוהה של בדיקות חוזרות אצל משתתפים שאינם סובלים מזעזוע מוח הדגישה את יציבותו של הסמן הביולוגי האלקטרופיזיולוגי במערכות SSVEP ניידות פשוטות ומעודנות יותר (טבלה 2). בנוסף, ההסכמה המוחלטת בין מערכת SSVEP לבין מגבר EEG מסורתי, מאמתת את הטכנולוגיה לשימוש ככלי עזר רפואי המסוגל להשיג אותות EEG באיכות מחקרית (איור 10).

מכיוון שמחקר זה היה תלוי במשתתפים שהתנדבו לאחר הפציעה, כמו גם בהערכות חוזרות ונשנות במהלך עונת הרוגבי, היה צורך לבצע כמה שינויים לוגיסטיים בשיטה. פרקי הזמן המשוערים בין הבדיקות הבסיסיות לבדיקות החוזרות היו צריכים להיות גמישים כדי להתאים ללוחות הזמנים של המשתתף. למרות צעדים אלה, חלק מהשחקנים עדיין אבדו כדי לעקוב אחריהם ממגוון סיבות שונות, כולל פציעות שאינן קשורות או חוסר עניין. זה הביא לשימוש בחישוב סטטיסטי מקיף יותר, ICC, לאמינות המכשיר לאורך שבועות. לא נצפו תופעות לוואי בהגדרת SSVEP. נתקלו בכמה בעיות לוגיסטיות שדרשו שינויים קלים בפרוטוקול: שיער ארוך או עבה במיוחד התגלה כבעייתי ברכישת מגע טוב בין האוזנייה לקרקפת של המשתתף. מכיוון שמגע לקוי היה מקטין את איכות קריאות ה-EEG (איור 4), משתתפים עם שיער ארוך או עבה נדרשו להבריש ולהחזיק את שיערם למעלה והחוצה לצד ראשם בזמן שהחיישנים הונחו. קריטריון אי-הכללה נוסף נוצר עקב בעיה זו, שבה אנשים עם תסרוקות מורכבות (למשל, חרדות) לא נכללו במחקר זה.

כפי שתואר בעבר במאמר זה, הכלים הנוכחיים להערכת זעזוע מוח הם סובייקטיביים מאוד ונמצאים בסיכון למניפולציה על ידי ספורטאי שיכולה בסופו של דבר לעכב את יכולתו של קלינאית לבצע אבחנה חשובה ביותר34. כמה מחקרי מעקב אחר ספורטאים ניסו לחקור סמן ביולוגי אובייקטיבי יותר לזעזוע מוח באמצעות שימוש בשיטות רדיולוגיות כגון הדמיית תהודה מגנטית (MRI) וטומוגרפיה ממוחשבת (CT). עם זאת, שיטות אלה מספקות רק מידע על פגיעות מבניות מקרוסקופיות כגון דימומים השונים מההגדרה של זעזוע מוח כפגיעה מוחית תפקודית 6,35. תוצאות מחקר זה נתמכות על ידי מחקרים קודמים שהדגימו כי VEP הוא סמן ביולוגי פונקציונלי36, אשר מוחלש או מתעכב בנוכחות זעזוע מוח 21,37,38. בעוד שיש קווי דמיון בשיטות מחקר VEP קודמות אלה ביחס למערך הפיזי וההשערה שלנו, המחקר שלנו מרחיב על הספרות באמצעות שימוש ב- SSVEP על פני VEP. יתר על כן, הפרוטוקול משתנה על ידי חקירת הערכות בזמן אמת של שחקנים בשלושת השלבים של זעזוע מוח בהשוואה למקרי בוחן מסורתיים של שליטה לעומת זעזוע מוח. בנוסף, השיטה מרחיבה את כוח החקירה שלה על ידי השוואת מערכות EEG חדשניות ומסורתיות כדי להבחין בין הבדלים פוטנציאליים שעשויים להגביל את דיוקן בהשגת מדידות אלקטרופיזיולוגיות אובייקטיביות. לפיכך, הפרוטוקול המשמש במחקר זה מספק תוספת ייחודית ובעלת ערך לספרות הקיימת על סמנים ביולוגיים אובייקטיביים של זעזוע מוח.

למרות ההצלחה הכוללת של פרוטוקול זה, ישנן מספר מגבלות שיש לשים לב אליהן. לדוגמה, נצפתה מידה קטנה של שונות תוך-משתתפים ברעש EEG ברקע לצורך הערכה שנערכה ברצף מיידי. שתי מגבלות של תכנון פרוטוקול עשויות להתברר כאשמות בשונות הראשונה הזו: הראשונה היא היעדר משוב עכבה בנאמנות גבוהה של מערכת EEG בת 14 הערוצים ואילוצים רופפים להשפעות העייפות וההשפעה הסביבתית על הקשב של הנבדק. בעוד שהשונות התוך-משתתפים הזו לא נראתה עם מערכות EEG האחרות המשמשות בפרוטוקול זה, כדאי לחקור את ההשפעות הללו ביתר פירוט כדי לוודא שהסיבה שלהן היא תוצאה של עיצוב האוזניות ולא התרחשות טבעית בלתי מזוהה. שנית, לרוב המשתתפים היו אותות SSVEP גדולים יותר לאחר ההערכה השנייה לעומת הראשונה (טבלה 1). זה עשוי להיות תוצאה של המשתתפים להכיר טוב יותר את תהליך ההערכה וכתוצאה מכך התאמות התנהגותיות למערך הציוד, כולל מצמוץ מופחת וחוסר מנוחה במהלך הצגת גירוי חוזר. נדרשים מחקרים נוספים כדי לקבוע אם אכן יש אפקט היכרות עם פרוטוקול SSVEP, ואם כן, אילו שינויים פוטנציאליים יש לבצע כדי להפחית את התרחשותו במחקרים עתידיים. לבסוף, חשוב לציין כי בשל התלות הנרחבת במתנדבים מאוכלוסייה קטנה יחסית של אנשים (אלה הנמצאים בסיכון גבוה להתרחשות זעזוע מוח עם נכונות להיבדק שוב ושוב), מחקר זה הוגבל לגודל מדגם קטן של 65 משתתפים, ש-12 מהם סבלו מזעזוע מוח. יהיה צורך במחקרים עם גודל קבוצה גדול יותר על מנת להעריך את החוסן של הערכת זעזוע המוח של פרוטוקול זה, במיוחד את הרגישות והספציפיות שלו. יהיה מעניין גם לראות את הפרוטוקול הזה משוכפל במגוון קבוצות גיל שמצבי התפתחות המוח שלהן משתנים, מאלו שעדיין מתפתחים (מתבגרים) ועד לאנשים עם ירידה קוגניטיבית פוטנציאלית (קשישים) ומתאר אם האחריות שונה באופן משמעותי או לא. ביחס למערכת SSVEP המשופרת, המחקר ההשוואתי שלה הדגיש את המגבלות המובנות של המכשיר בהשוואה למערכות EEG מסורתיות. מערכות EEG מסורתיות מאמצות בדרך כלל את מערכת המונטאז’ים המלאה של 10-20, הכוללת 21 אתרי אלקטרודות (איור 7B). מערכת SSVEP לעומת זאת משתמשת רק בשלוש תעלות אלקטרודות (O1, O2 ו-Oz) המתאימות לקליפת המוח הראייתית (איור 7A). הפחתה זו ביכולת פירושה שלמערכת יש היקף צר יותר של יישומי EEG והיא מגבילה את הניתוח הפוטנציאלי שניתן לבצע על הנתונים האלקטרופיזיולוגיים המתקבלים בפרוטוקול זה.

כאמור, נדרש מחקר נוסף כדי להתגבר על המגבלות של פרוטוקול זה ולבחון את כוחו על קבוצה גדולה יותר כדי להעריך אם ניתן להכליל את תוצאותיו. חשוב מכך, נדרשים מחקרים נוספים כדי להבין טוב יותר את המנגנונים העומדים בבסיס הממצא שלנו בהנחתת SSVEP. לדוגמה, השינויים בתגובת SSVEP שנמצאו אצל המשתתפים הסובלים מזעזוע מוח הם ככל הנראה ייצוגים של הפרעות בתפקוד העצבי, אך עדיין לא נקבע אם מדובר בתופעות ראשוניות (למשל, חומר לבן פגום) או משניות (למשל, נוירו-דלקתיות). יישום עתידי פוטנציאלי אחד של שיטה זו הוא חקירת תקופת ההחלמה הקשורה לדיכאון עצבי וזעזוע מוח המותאמים אישית לנושא. תובנה עמוקה יותר לגבי תקופת ההחלמה הזו עשויה לראות תיקונים שנעשו בחוקים ובתקנות של חזרת הספורט למשחק (RTP) המגנים טוב יותר על ספורטאי פצוע. שיטה זו גם מציגה את המעשיות של מערכת SSVEP ניידת המיושמת במסגרות לא קליניות, כגון הערכת זעזוע מוח המועברת במהירות בשולי מגרש ספורט. יש לכך פוטנציאל לספק תועלת משמעותית לא רק לאנשי מקצוע בתחום הרפואה, אלא גם למאמנים, לספורטאים ולמשפחותיהם כדי לטפל בהשפעות הפיזיולוגיות השליליות של זעזוע מוח ותסמונת ההשפעה השנייה10,11. הדור של מערכות SSVEP משופרות, כגון מערכת SSVEP הניידת המשמשת במחקר זה, עשוי לראות ציוד מתקדם יותר ויישומים טכנולוגיים מתעוררים בתחום הנוירופיזיולוגיה וה- SRC שיוכיחו את עצמם כמועילים להצלחת מחקרים עתידיים.

לסיכום, פרוטוקול זה הוכיח את עצמו כמוצלח במטרתו לזהות את SSVEP כסמן ביולוגי אובייקטיבי לזעזוע מוח בקרב ספורטאי ספורט מגע. המחקר בכללותו מספק ראיות לכך ש- SSVEP מוחלשים באופן משמעותי בנוכחות זעזוע מוח ומסוגלים להיות מיוצרים באופן אמין ברמת איכות המחקר באמצעות מערכת EEG ניידת פשוטה. אנו, אם כן, מציעים כי SSVEP עשוי לשמש ככלי עזר משלים להערכת פציעות זעזוע מוח, בפרט, הערכה צדדית של SRC. מחקרים נוספים עם פרוטוקולים מעודנים יותר, טכניקות מתקדמות וציוד משופר עשויים להתבסס על מחקר זה ולספק מידע קריטי כדי להילחם בהשפעות המזיקות של זעזועי מוח על חיי הספורטאים.

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

הציוד ששימש בניסוי הראשוני (SSVEP חוקר) סופק על ידי בית הספר להנדסה אווירונאוטית, מכנית ומכטרונית באוניברסיטת סידני. הציוד ששימש במחצית השנייה של המחקר, מערכות ה-SSVEP וה-EEG המשולבות, סופק על ידי HeadsafeIP.

Materials

Ag-AgCl Electrodes Compumedics 97000153 Disposable EEG electrode Wires
Cardboard VR Google 87002823-01 VR Frame
CaviWipes Metrex 13-1100 Disinfectant Wipes
Emotiv Xavier Emotiv EMO-BCI-ONET-MAC-01 EEG Headset Software / Contact Quality
EPOC Felt Sensors Emotiv EMO-EPO-FELT-00 EEG soft electrode contacts
USB Reciever Universal Model Emotiv EMO-EPO-USB-04 Signal Reciever for 14 channel EEG Headset
EPOC+ Emotiv EPOC+ V1.1A 14 Channel EEG headset
Excel 2016 Microsoft KB4484437 Spreadsheet Software
Grael 4K EEG Amplifier Compumedics 928-0002-02 Clinical EEG / 40 Channel EEG Amplifier Unit
iPad 5th Generation Apple A1822 iOS Device
iPhone 6s Apple A1633 iOS Device
iTunes Apple V12.5.5.5 Mobile Device Management Utility
MATLAB MathWorks  R2015b Numerical Computing Software
Nurochek iOS App HeadsafeIP HS02 SSVEP iOS App Software
Nurochek System HeadsafeIP HS01 Portable SSVEP System
Polyurethane Sensor Cylinders Headsafe HSIP01-213 EEG soft electrode contacts
Profusion EEG 5 Compumedics AH744-00 Clinical Neurology Software for EEG Amplifier
Quik-Gel Electrolyte Compumedics 92000016 EEG Conductive Gel
Renu Fresh Solution Bausch+Lomb 435720 Saline Solution
SPSS 24 IBM CRZ0WML Statistical Analytics Software
Ten20 Paste Weaver 92100031 EEG Skin Prep Gel/Paste
Vaio Pro 11 Sony SVP1132A1CL Computer / Laptop
Xperia Z1 Sony C6906 LCD Smartphone
DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. McCrory, P., et al. Consensus statement on concussion in sport-the 5(th) international conference on concussion in sport held in Berlin, October 2016. British Journal of Sports Medicine. 51 (11), 838-847 (2017).
  2. Kilcoyne, K. G., et al. Reported concussion rates for three division I football programs: an evaluation of the new NCAA concussion Policy. Sports Health. 6 (5), 402-405 (2014).
  3. Fuller, C. W., Taylor, A., Raftery, M. Epidemiology of concussion in men’s elite Rugby-7s (Sevens World Series) and Rugby-15s (Rugby World Cup, Junior World Championship and Rugby Trophy, Pacific Nations Cup and English Premiership. British Journal of Sports Medicine. 49 (7), 478-483 (2015).
  4. Gardner, A. J., Iverson, G. L., Williams, W. H., Baker, S., Stanwell, P. A systematic review and meta-analysis of concussion in rugby union. Sports Medicine. 44 (12), 1717-1731 (2014).
  5. Rice, S. M., et al. Sport-related concussion and mental health outcomes in elite athletes: a systematic review. Sports Medicine. 48 (2), 447-465 (2018).
  6. Graham, R., Rivara, F. P., Ford, M. A., Spicer, C. M. Institute of Medicine (US) and National Research Council (U.S.). Committee on Sports-Related Concussions in Youth Board onChildren Youth and Families. Sports-Related Concussions in Youth: Improving the Science, Changing the Culture. , (2014).
  7. Partridge, B., Hall, W. Repeated head injuries in Australia’s collision sports highlight ethical and evidential gaps in concussion management policies. Neuroethics. 8 (1), 39-45 (2015).
  8. Murray, I. R., Murray, A. D., Robson, J. Sports concussion: time for a culture change. Clinical Journal of Sport Medicine: Official Journal of the Canadian Academy of Sport Medicine. 25 (2), 75-77 (2015).
  9. Levin, H. S., Diaz-Arrastia, R. R. Diagnosis, prognosis, and clinical management of mild traumatic brain injury. The Lancet, Neurology. 14 (5), 506-517 (2015).
  10. Bey, T., Ostick, B. Second impact syndrome. The Journal of Emergency Medicine. 10 (1), 6-10 (2009).
  11. Meehan, W. P., Mannix, R. C., O’Brien, M. J., Collins, M. W. The prevalence of undiagnosed concussions in athletes. Clinical Journal of Sport Medicine: Official Journal of the Canadian Academy of Sport Medicine. 23 (5), 339-342 (2013).
  12. Weinstein, E., Turner, M., Kuzma, B. B., Feuer, H. Second impact syndrome in football: new imaging and insights into a rare and devastating condition. Journal of Neurosurgery, Pediatrics. 11 (3), 331-334 (2013).
  13. Stern, R. A., et al. Long-term consequences of repetitive brain trauma: chronic traumatic encephalopathy. PM & R. 3 (10), 460-467 (2011).
  14. Arciniegas, D. B. Clinical electrophysiologic assessments and mild traumatic brain injury: state-of-the-science and implications for clinical practice. International Journal of Psychophysiology. 82 (1), 41-52 (2011).
  15. Echemendia, R. J., et al. The Sport Concussion Assessment Tool 5th Edition (SCAT5): Background and rationale. British Journal of Sports Medicine. 51 (11), 848-850 (2017).
  16. Giza, C. C., et al. Summary of evidence-based guideline update: evaluation and management of concussion in sports: report of the Guideline Development Subcommittee of the American Academy of Neurology. Neurology. 80 (24), 2250-2257 (2013).
  17. Vander Werff, K. R., Rieger, B. Auditory and cognitive behavioral performance deficits and symptom reporting in postconcussion syndrome following mild traumatic brain injury. Journal of Speech, Language, and Hearing Research: JSLHR. 62 (7), 1-18 (2019).
  18. Asken, B. M., et al. Concussion-like symptom reporting in non-concussed collegiate athletes. Archives of Clinical Neuropsychology. 32 (8), 963-971 (2017).
  19. Echemendia, R. J., et al. What tests and measures should be added to the SCAT3 and related tests to improve their reliability, sensitivity and/or specificity in sideline concussion diagnosis? A systematic review. British Journal of Sports Medicine. 51 (11), 895-901 (2017).
  20. Ragan, B., Herrmann, S., Kang, M., Mack, M. Psychometric evaluation of the standardized assessment of concussion: evaluation of baseline score validity using item analysis. Athletic Training & Sports Health Care. 1, 180-187 (2009).
  21. Freed, S., Hellerstein, L. F. Visual electrodiagnostic findings in mild traumatic brain injury. Brain Injury. 11 (1), 25-36 (1997).
  22. Boutin, D., Lassonde, M., Robert, M., Vanassing, P., Ellemberg, D. Neurophysiological assessment prior to and following sports-related concussion during childhood: A case study. Neurocase. 14 (3), 239-248 (2008).
  23. Phurailatpam, J. Evoked potentials: Visual evoked potentials (VEPs): Clinical uses, origin, and confounding parameters. Journal of Medical Society. 28 (3), 140-144 (2014).
  24. Kothari, R., Bokariya, P., Singh, S., Singh, R. A Comprehensive review on methodologies employed for visual evoked potentials. Scientifica. 2016, 1-9 (2016).
  25. Dreyer, A. M., Herrmann, C. S. Frequency-modulated steady-state visual evoked potentials: a new stimulation method for brain-computer interfaces. Journal of Neuroscience Methods. 241, 1-9 (2015).
  26. Norcia, A. M., Appelbaum, L. G., Ales, J. M., Cottereau, B. R., Rossion, B. The steady-state visual evoked potential in vision research: A review. Journal of Vision. 15 (6), 4 (2015).
  27. Herbst, S., Javadi, A. -. H., Busch, N. How long depends on how fast – perceived flicker frequencies dilate subjective duration. Journal of Vision. 12, 141 (2012).
  28. Handy, T. C. . Event-related Potentials: A Methods Handbook. , (2005).
  29. Kappenman, E. S., Luck, S. J. . The Oxford Handbook of Event-Related Potential Components. , (2012).
  30. . Rugby AU Codes and Policies, Safety and Welfare. Concussion Management Available from: https://australia.rugby/about/codes-and-policies/safety-and-welfare/concussion-management (2021)
  31. Moyer, J. T., et al. Standards for data acquisition and software-based analysis of in vivo electroencephalography recordings from animals. A TASK1-WG5 report of the AES/ILAE Translational Task Force of the ILAE. Epilepsia. 58, 53-67 (2017).
  32. Liu, Y., et al. . IEEE International Conference on Virtual Environments Human-Computer Interfaces and Measurement Systems (VECIMS) Proceedings. , 34-37 (2012).
  33. Fong, D. H. C., et al. Steady-state visual-evoked potentials as a biomarker for concussion: a pilot study. Frontiers in Neuroscience. 14, 171 (2020).
  34. Alsalaheen, B., Stockdale, K., Pechumer, D., Broglio, S. P. Validity of the Immediate Post Concussion Assessment and Cognitive Testing (ImPACT). Sports Medicine. 46 (10), 1487-1501 (2016).
  35. Slobounov, S. M., Sebastianelli, W. J. . Concussions in Athletics: from Brain to Behaviour. , (2014).
  36. Drislane, F. W. . The Clincal Neurophysiology Primer. , 461-473 (2007).
  37. Moore, R. D., Broglio, S. P., Hillman, C. H. Sport-related concussion and sensory function in young adults. Journal of Athletic Training. 49 (1), 36-41 (2014).
  38. Yadav, N. K., Ciuffreda, K. J. Objective assessment of visual attention in mild traumatic brain injury (mTBI) using visual-evoked potentials (VEP). Brain Injury. 29 (3), 352-365 (2015).

Tags

VEPQuantitative ElectroencephalographyNurochek HeadsetPoint Of CareNeurological FunctionRecoveryLow Cost DiscoveryEEG Headset10-20 System

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Cite This Article
Fong, D. H., Cohen, A. J., Mahony, D. E., Simon, N. G., Herrera, J. E., Baron, R. B., Putrino, D. Objectively Assessing Sports Concussion Utilizing Visual Evoked Potentials. J. Vis. Exp. (170), e62082, doi:10.3791/62082 (2021).
Download Citation
Reprints and Permissions

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image