Name: autonomic function following concussion in youth athletes: an exploration of heart rate variability using 24-hour recording methodology
Uploaded: 2018-09-21T14:00:00
Duration: 5 min 48 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Autonomic Function Following Concussion in Youth Athletes: An Exploration of Heart Rate Variability Using 24-hour Recording Methodology at JoVE.com

Si tratta di lavoro è stato finanziato da istituti canadesi di ricerca sanitaria (#127048), la Fondazione di Neurotrauma Ontario e l'Ontario Brain Institute. L'Istituto di cervello di Ontario è una società senza scopo di lucro inde-pendente, finanziata parzialmente dal governo di Ontario. Le opinioni, risultati e conclusioni sono quelle degli autori e nessuna approvazione da parte dell'Istituto del cervello di Ontario è intenzionale o può essere presupposta. Questo lavoro è stato originariamente presenti all'interno di tesi di dottorato del primo autore, come parte di un più grande corpo di lavoro sulle variazioni neurofisiologiche (Paniccia, 2018, [Università di Toronto, inedito tesi di dottorato]). Gli autori ringraziano l'Istituto di Scienze di riabilitazione presso l'Università di Toronto per il loro supporto durante tutto il programma di dottorato. Vorremmo anche riconoscere l'impegno dei membri del Team "NeuroCare" CIHR e i membri del centro di commozione cerebrale (Bloorview Research Institute), in particolare Talia Dick e Katherine Mah. Siamo grati a giovani e famiglie per la loro partecipazione a questa ricerca.

Tutte le misure adottate nell'ambito di questo protocollo sono state approvate in conformità con il Comitato di etica di ricerca presso ospedale di riabilitazione di Holland Bloorview bambini. Tutti i partecipanti fornito il proprio consenso prima della loro partecipazione in questa raccolta di dati di protocollo di ricerca.
1. ottenere pre-infortunio demografica e profilo sintomo il partecipante
<ol><li>Garantire che tutto il materiale è pronto e funzionante per raccolta dati (fascia toracica, sensore e orologio; Vedi Tabella materiali) come pure insieme demografico rilevante, scala di sintomo di commozione cerebrale e forme di attività fisica. Prima dell'arrivo del partecipante, ricordare partecipante di indossare indumenti comodi, che comprende una t-shirt.</li>
	<li>Dopo aver ottenuto il consenso dei genitori e partecipante, richiesta che il partecipante compila il modulo di raccolta demografici, che comprende l'età, il sesso, diagnosticati disturbi dell'apprendimento, altre diagnosi mediche e precedente storia di trauma cranico (numero e recency delle lesioni).</li>
	<li>Istruire il partecipante per completare il questionario esercizio per il tempo libero di Godin (GLTE)23.</li>
	<li>Istruire il partecipante per completare il post-commozione cerebrale sintomo inventario (PCSI)24. Nota: Ci sono varie versioni PCSI, che corrispondono agli intervalli di età evolutiva rilevanti (cioè, 5-12 anni; dai 13 ai 18 anni).</li>
	<li>Misurare e registrare i partecipanti altezza e peso.</li>
	<li>Punteggio ottenuto e registrare la GLTE e PCSI. Quando segnando il PCSI, registrare il punteggio totale così come il dominio di quattro punteggi (cioè, affaticamento fisico, cognitivo, emotivo,).</li>
	<li>Inserire tutte le attività fisiche, demografiche e informazioni sulla scala di sintomo in un database.</li>
</ol>2. ottenere il profilo fisiologico pre-infortunio il partecipante
Nota: È importante notare che delineano un giorno feriale contro un weekend o una determinata ora del giorno per la raccolta dati non è sempre fattibile data la scuola occupata e il programma di sport dell'atleta della gioventù. Protocolli dovrebbero prendere ogni sforzo per garantire la coerenza, o conto del tempo di giorno nelle analisi di dati per affrontare le naturali variazioni in funzione del sistema nervoso autonomo. Inoltre, se un partecipante sostiene una commozione cerebrale, ma il loro valore basale sono stati raccolti più di un anno successivo alla data della loro commozione cerebrale, il valore basale non dovrebbe accurato ai fini del confronto pre-post25.
<ol><li>
Selezionare formato cinghia della cassa appropriato (XS/S o M/XXL), secondo la circonferenza del tronco del partecipante.
	<ol>
<li>Per garantire la disposizione accurata cassa del cinturino, posizionare la cinghia intorno il torso del partecipante (Nota: mentre il partecipante è vestita con una t-shirt) e regolare la cinghia per riflettere una stretta, eppure comoda vestibilità.</li>
		<li>Assicurarsi che la cinghia sia fissata saldamente sullo sterno, sul processo xifoideo. Non indicare al partecipante di posizionare la cinghia direttamente sulla loro pelle in questo momento.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Collegare il sensore di frequenza cardiaca per la fascia toracica fissando i bottoni a clip, assicurando il sensore è sul lato destro.</li>
	<li>Utilizzando gel per elettrodi ipoallergenico, applicare una piccola/modesta quantità di gel sulla superficie di plastica conduttiva della fascia toracica.</li>
	<li>
Fornire istruzioni al partecipante per accedere a un area privata o bagno così il partecipante può collocare il pettorale direttamente sulla loro pelle.
	<ol>
<li>Orientare il partecipante per la fibbia del cinturino sul petto per garantire facilità nella cinghia di bloccaggio.</li>
		<li>Istruire il partecipante per garantire che il sensore deve essere collocato direttamente sul processo xifoideo dello sterno e sul lato destro fino a assicurare la registrazione di frequenza cardiaca ottimale.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Fornire il partecipante con l'orologio, ordinando loro di non rimuovere l'orologio durante la 24 ore di durata della registrazione.</li>
	<li>
Fornire al partecipante con un foglio di istruzioni Trouble-Shooting (nel caso in cui l'orologio accidentalmente interrompe la registrazione). Foglio di istruzioni Trouble-Shooting dovrebbe definire esplicitamente come ri-avviare la registrazione di orologio e come applicare nuovamente il cardiofrequenzimetro con gel per elettrodi, regolare la cinghia e assicurarsi che il sensore sia lato destro alto. Data la lunghezza di registrazione e il potenziale per la lunghezza di registrazione incoerente tra i partecipanti, utilizzare metodi di analisi di dati rigorosi a filtro e account per questa discrepanza; si prega di consultare Paniccia et al. 26 per maggiori dettagli su questi approcci.
	<ol>
<li>Include un'area il presente foglio di istruzioni per il partecipante a registrare quando sono andati a dormire e quando si svegliavano. Inoltre, incoraggiare i partecipanti a report su altre attività fisiche si impegnano in mentre indossa l'attrezzatura di frequenza cardiaca (ad es., andando per una lunga passeggiata).</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Ricordare il partecipante che la partecipazione a sport di contatto, nuoto e balneazione non è consentiti mentre indossa la tecnologia di frequenza cardiaca. Tuttavia, il partecipante è consentito fare la doccia con questi elementi su.
	<ol>
<li>Incoraggiare il partecipante per andare sulle loro attività tipica come farebbero su una base quotidiana.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. esecuzione di valutazione di follow-up post-commozione cerebrale
<ol><li>Pianificare una valutazione di follow-up lo stesso giorno che il partecipante o giuridico tutore/caregiver indica una ferita concussiva (o più presto). Istruire il partecipante a ricevere una diagnosi di commozione cerebrale da un medico, se non hai già fatto.</li>
	<li>Garantire che tutto il materiale è pronto e funzionante per la raccolta di dati; Questo include la frequenza cardiaca, apparecchiature di registrazione (fascia toracica, sensore e orologio) e insieme demografico rilevante, scala di sintomo e forme di attività fisica. Prima dell'arrivo del partecipante, ricordare partecipante di indossare indumenti comodi, che comprende una t-shirt.</li>
	<li>Completare la valutazione di commozione cerebrale acuta forma5 per raccogliere informazioni sul meccanismo di lesione e sequele post-lesione (ad es., perdita di coscienza, amnesia retrograda).</li>
	<li>Amministrare il GLTE per catturare il cambiamento nel repertorio di attività fisica.</li>
	<li>Amministrare i PCSI per determinare il numero e la gravità dei sintomi.</li>
	<li>Raccogliere dati HRV e ripetere i passaggi da 2.1 a 2.7.</li>
	<li>Mentre il partecipante è sintomatico, pianificare le valutazioni di follow-up settimanale e ri-amministrare PCSI e raccogliere dati HRV (passi 3.3 e 2.1-2,7).</li>
	<li>Quando i sintomi del partecipante sono diminuite (restituito al livello basale), valutazioni di follow-up schedule 1, 3 e 6 mesi. Questi intervalli di tempo, ri-amministrare GLTE, PCSI e raccogliere dati HRV (passaggi 3.4 e 3.5 e i passaggi 2.1-2,7).</li>
</ol>4. raccogliere dati del partecipante abbinati di controllo attraverso il follow-up valutazione tempo punti
<ol><li>Utilizzando il dataset basale/pre-injury, generare un elenco di potenziali partecipanti, età e sesso abbinato ai partecipanti concussed. Garantire che la data di nascita del partecipante controllo potenziale è entro 6 mesi del partecipante concussed.</li>
	<li>Contattare i partecipanti controllo e pianificare le valutazioni di follow-up, con non più di 3-4 giorni dalla data di follow-up partecipante concussed.</li>
	<li>
Replicare sopra test protocollo per il controllo abbinato (cioè, stesso numero di valutazioni di follow-up).
	<ol>
<li>Nella prima valutazione di follow-up, ripetere i passi 1.1 a 1.7 e 2.1 a 2.7.</li>
		<li>Sulle valutazioni di follow-up successive, ripetere i passaggi da 3.1 a 3.7 (escluse passo 3.3).</li>
	</ol>
</li>
</ol>5. caricamento e l'elaborazione dei dati HRV
<ol><li>Orologio di connettersi a un computer con l'apposito cavo USB trasferire e caricare i dati di frequenza cardiaca per il programma software fornito con il sensore. Successivamente, trasferire il file specifico (.hrm) e caricare i dati al software di analisi dati (Vedi Tabella materiali).</li>
	<li>Per filtrare i battiti ectopici e artefatti corretti, selezionare il filtro "molto basso"; Questo è il più basso livello di correzione per mantenere l'integrità dei dati grezzi. Ispezione visiva dei file di dati è altamente consigliato per piccoli set di dati e analisi all'interno del partecipante.</li>
	<li>
In linea con le raccomandazioni della Task Force della società europea di cardiologia e la North American Society di stimolazione e di elettrofisiologia12, garantire le larghezze di banda variabile di frequenza dominio sono selezionati come segue: HF (0.15-0.4 Hz); LF (0,04 a 0,15 Hz).
	<ol>
<li>Scegliere un serramento di s 300, la sovrapposizione del 50%.</li>
		<li>Selezionare un tasso di interpolazione di 4Hz.</li>
		<li>Selezionare il Fast Fourier Transform per analisi spettrale di potere.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Salvare i dati HRV come file hrm per potenziali analisi dei dati nel software di statistica robusta.</li>
</ol>

Conflitti di interesse non dichiarati.

La ricerca clinica ha indicato che la valutazione dell'atleta non dovrebbe semplicemente essere composto di un catalogo di commozione cerebrale sintomi17. Quindi, misure fisiologiche obiettive come HRV possono essere di valore per districarsi tra i numerosi fattori che giocano un ruolo nella segnalazione di sintomo soggettivo e per delucidare una traiettoria di recupero fisiologico che può presentare in modo diverso da un recupero clinico traiettoria. Questo protocollo agisce come un primo passo in esplorando il ruolo della metodologia di 24 ore di registrazione in una ricerca di commozione cerebrale della gioventù impostazione, pur rappresentando significativo HRV pre-infortunio e il follow-up di atleti giovani (quelli con commozione cerebrale e controlli) in più intervalli di tempo.
La valutazione della commozione cerebrale è stata tradizionalmente ancorata nella valutazione e nella risoluzione dei sintomi auto-riferiti. Tuttavia, non ci sono barriere per questo modello tradizionale, che limita la ricerca e la capacità della comunità clinica di utilizzare approcci più oggettivi per valutare il recupero. Ad esempio, se un giovane sta vivendo i sintomi durante la valutazione dopo la commozione cerebrale e non è in grado di completare test di follow-up, la valutazione è in genere è terminata con l'incapacità di valutare come la loro performance è stata colpita rispetto al loro previsione29. Ulteriormente, il Punteggio di sintomo di un giovane non è necessariamente correlata alla loro capacità di svolgere le attività quotidiane; un giovane può segnalare una riduzione dei loro sintomi post-commozione cerebrale ma esperienza esacerbazione del sintomo (es. nebbia mentale, difficoltà di concentrazione, affaticamento, mal di testa) quando ritorno in una giornata intera scuola29,30, 31 o quando si tenta di tornare a sport o attività fisica troppo presto32,33. Può essere che misure più obiettive possono catturare le sensibilità relazionate al ripristino continuo, nonostante il recupero clinico dei sintomi. Presi insieme, l'esplorazione di una misura oggettiva e non invasivo può promuovere la scoperta e l'uso di una misura sicura e più sensibile di recupero per gli atleti giovani seguendo una commozione cerebrale.
Il presente protocollo propone il valore che utilizza un romanzo indicatore obiettivo di recupero (cioè, registrazione di lungo termine di HRV). Tuttavia, la funzione di sistema nervoso autonomo può essere influenzata anche dallo stato di salute mentale di un individuo e la loro capacità di autoregolamentarsi, nel contesto di stress34,35. Non catturati in questo studio è la possibilità che cambiamenti in HRV dopo trauma cranico possono derivare da problemi di salute mentale secondaria che si verificano quando la gioventù non possono impegnarsi in attività significative30 e successivamente, rallentare per recuperare da commozione cerebrale. Infatti, il lavoro precedente ha rivelato il rapporto tra riduzioni in HRV nei giovani con forme non-clinici e cliniche di depressione e ansia15,16. Così, lo studio futuro deve approfondire l'attuale protocollo di includere misure che acquisiscono lo stato di salute mentale di base pre-infortunio e come questo stato può o non può cambiare a seguito di trauma cranico.
Kamins et al. 36 condotto una revisione sistematica, evidenziando che l'ambito di recupero fisiologico dopo trauma cranico incluso attività fisica, equilibrio, capacità cognitive e disfunzione oculomotrice. Mentre questo approccio di registrazione 24 ore è stato ritenuto un approccio ecologicamente valido per valutare il cambiamento nella funzione autonoma37, la frequenza e l'intensità dell'attività fisica può limitare nella misura in cui cambiamenti in HRV possono essere interpretati. Livelli di attività fisica che può differiscono tra età e ciò può contribuire a grandi varianze vista all'interno di variabili di HRV. Oggettivamente catturare e quantificare l'attività fisica non è stata presentata nell'ambito di questo protocollo; così, è possibile che alcuni atleti giovani erano in una fase competitiva, fase di formazione o anche fuori stagione. Ricerca ha dimostrato una significativa associazione tra attività fisica e HRV, per cui maggiore idoneità fisica è stata associata con una maggiore HRV38,39,40. All'interno di un adolescente campione di ragazzi tra i 14 – 19 anni, segnalati più elevati livelli di attività fisica è stata associata positivamente con frequenza e tempo dominio HRV misure41. Per colmare questa lacuna, futura esplorazione poteva utilizzare tecnologia actigrafia per catturare il tipo, la frequenza e l'intensità dell'attività fisica, mentre la raccolta contemporaneamente HRV. Altrettanto importante da considerare è il ruolo della domanda cognitiva / attività quotidiana (cioè, le esigenze accademiche, attività extrascolastiche). Mentre questo studio non raccolgono informazioni in forma di un diario cognitivo o assumere altre forme di attività cognitiva di rilevamento, è importante considerare queste misure cliniche per consentire un'interpretazione nauseante del sistema nervoso autonomo. Infine, mentre la funzione oculomotrice non è stato catturato nel protocollo attuale, Hunt et al. 42 trovato che misure di saccadi, inseguimento regolare e vergenza possono essere utile nella rilevazione cambiamenti connessi con commozione cerebrale. Clinici e ricercatori sono diretti per il protocollo di valutazione multi-modale più ampio pubblicato da Reed et al. 29 per informazioni sul bilancio e valutazione cognitiva che segue ferita concussiva.
La sfida nel presente protocollo, mentre fornisce ricchi dati fisiologici, è l'impossibilità di confrontare direttamente i risultati di altri studi analoghi di commozione cerebrale. La maggior parte dei studi HRV commozione cerebrale hanno impiegato un riposo stato posizione protocollo9,19 o osserva i cambiamenti di HRV secondo esercitare uno sforzo43,44,45. Il protocollo di 24 ore di registrazione presentato qui era a tempo indeterminato in quanto gioventù sono stata incaricata di svolgere il loro normale routine quotidiana. Inoltre, mentre i giovani sono stati istruiti per documentare il loro sonno e sveglia volte, reporting soggettiva non fornisce una chiara indicazione della qualità del sonno. Fattori di sonno possono influire notevolmente come un individuo svolge le attività quotidiane e possono servire come un ciclo di feedback per il ANS per regolare lo stress risposte46. Così, una valutazione standardizzata (cioè, sonno questionario e actigraphy) per quantificare questi fattori di sonno è necessaria per le interpretazioni più robusti di questa registrazione di 24 ore.
Una considerazione finale per il protocollo attuale è l'impatto delle mestruazioni il HRV quando si considera confronti pre- e post-commozione cerebrale. Mentre questo fattore non è stata raccolta nell'ambito del presente protocollo, l'influenza potenziale del ciclo mestruale è importante al conto per come gli studi hanno indicato che autonomici sistema nervoso funzione oscilla durante il ciclo mestruale, in cui l'alterazione del ormoni ovarici potrebbero essere responsabili di cambiamenti veduti in HRV47,48. Tuttavia, non è chiaro come il ciclo mestruale può o non può avere giocato un ruolo nella segnalazione di sintomo o HRV modifiche all'interno di questo campione di studio di 13 – 18 anni di età. Acquisizione dello stadio di sviluppo oltre a misurare la fase del ciclo mestruale probabilmente fornirà ulteriori informazioni sul delucidamento potenziali cambiamenti dopo la commozione cerebrale.
In sintesi, questo protocollo fornisce un mezzo clinicamente rilevante per valutare il cambiamento all'interno di una misura oggettiva fisiologica, in una popolazione Zito. Andando avanti, sarà importante anche esplorare il ruolo dei fattori presentati sopra, insieme a percepita dallo stress quotidiano e caratteristiche personali atleta, a decifrare se commozione cerebrale impatti ANS di là di quanto ci si aspetterebbe da una stressante evento della vita.

Si stima che 4 milioni i bambini presentino per reparti di emergenza in tutto il mondo con commozione cerebrale1,2,3. Il governo del Canada ha riferito che 64% delle visite di reparto di emergenza tra 10 – 18 anni di età sono relative al fidanzamento di attività fisica e partecipazione a sport e ricreazione4. Ulteriormente, 39% di queste visite di reparto di emergenza sopra sono costituiti da trauma cranico connesse allo sport e, in particolare, commozione cerebrale. Commozione cerebrale è un tipo di trauma cranico indotto da forze biomeccaniche, causate da un colpo diretto alla testa o sul corpo generando forza alla testa. Commozione cerebrale provoca il danno neurologico, che spesso si risolve spontaneamente da3. È importante sottolineare che la commozione cerebrale è una lesione funzionale, piuttosto che strutturale, per cui gli studi di formazione immagine strutturali standard appaiono in gran parte irrilevante3. Commozione cerebrale provoca la confluenza del fisico (ad esempio, mal di testa, vertigini, offuscamento della vista e sensibilità al rumore e luce, ridotta resistenza e capacità motoria), cognitivi (ad es., difficoltà di concentrazione e richiamo, rallentato pensiero e generale nebbia mentale), emotivo (ad es., tristezza, irritabilità e nervosismo) e affaticamento (ad es., dormire troppo o troppo poco e la sensazione di sonnolenza) sintomi5.
Un fattore importante nella sintomatologia della commozione cerebrale è stata la sospetta disfunzione del sistema nervoso autonomo (ANS)6. L'ANS è composto da due rami; il parasimpatico e sistemi nervosi simpatici. Questi due rami operano reciprocamente per rispondere alle esigenze ambientali con le proprie idiosincrasie7. Il sistema nervoso parasimpatico ha meno di un'influenza sul sistema vascolare periferico, ma è attivo durante i periodi di restauro di energia, permettendo che i visceri per rilassarsi (cioè, diminuire la frequenza cardiaca, promuovere la motilità gastrointestinale). Al contrario, il sistema nervoso simpatico è attivato quando fattori di stress sono presentati e induce un "volo o di lotta" reazione8. Per valutare l'attività dei ANS seguenti commozione cerebrale, la tecnica non invasiva della raccolta di frequenza cardiaca per quantificare la variabilità della frequenza cardiaca (HRV) è stato impiegato8,9,10. Il sistema nervoso simpatico e parasimpatico agiscono sul nodo senoatriale (pacemaker elettrico naturale) del cuore di generare variazioni di tempo tra gli intervalli di beat-to-beat (RR) in risposta a fattori di stress/stimoli interni ed esterni. Il valore di intervallo di beat-to-beat in tutta una serie di tempo viene quindi utilizzato per calcolare misure di dominio di tempo e frequenza. Variabili di dominio di tempo catturano il generale variabilità della frequenza cardiaca, mentre le variabili di dominio di frequenza catturano le oscillazioni periodiche della frequenza cardiaca e forniscono informazioni sui rami specifici dei ANS8,11, 12.
Il paradigma di valutazione basale/pre-injury in genere è stato impiegato per quantificare i cambiamenti nel caso in cui un giovane sostiene una commozione cerebrale. Qui, è standard per ottenere un auto-rapporto dei sintomi di commozione cerebrale di gioventù, oltre ad altre misure standardizzate come valutazioni neuropsicologiche3, in anticipo di un infortunio. A seguito di una commozione cerebrale diagnosticata, pre-infortunio punteggi vengono utilizzati per effettuare confronti con i punteggi di alberino-ferite di recupero di informare e guidare il ritorno all'attività decisionale. Tuttavia, recenti turni per esplorare indicatori oggettivi di recupero di commozione cerebrale, il valore e l'enfasi sulla segnalazione di sintomo soggettivo ha recentemente discusso. Giovani atleti non possono comprendere appieno le conseguenze di segnalazione sintomi della commozione cerebrale e potrebbero underreport per evitare la prolungata assenza da sport13,14. Ulteriormente, commozione cerebrale sintomi sono aspecifici e sono presenti in tutta una serie di altre condizioni cliniche come la salute mentale diagnosi15,16. L'uso di HRV all'interno del contesto della commozione cerebrale negli atleti giovani possa agire per corroborare tradizionalmente usate misure cliniche (sintomi soggettivi commozione cerebrale) e fornire nuove informazioni fisiologiche (obiettivo HRV) sulla comprensione del post-commozione cerebrale traiettoria.
Secondo la più recente dichiarazione di consenso internazionale sulla commozione cerebrale nello sport, un unico «fisiologico time window"per il recupero di commozione cerebrale non esiste a causa di differenze metodologiche nel valutare misure fisiologiche e studio di progettazione3 . Gli studi multipli hanno suggerito la disfunzione fisiologica che dura più a lungo le misure cliniche di recupero9,17,18, ma questo non è stata definitivamente stabilito, particolarmente nella popolazione di atleta della gioventù. La Task Force della società europea di cardiologia e la North American Society of Pacing Electrophysiology12 fornire linee guida sulla misurazione e analisi di HRV in clinica e le impostazioni di ricerca. All'interno della letteratura di commozione cerebrale limitato fino ad oggi, la stragrande maggioranza di questa romanzo ricerca fisiologica è stata esplorata con gli atleti adulti e Università-età nel contesto di breve termine registrazioni9,18,19 . Tuttavia, esplorando l'uso di HRV come una misura obiettiva di recupero all'interno di una metodologia di registrazione a lungo termine (24 h), nonché tra gli atleti giovani, non è stato studiato. Questo è problematico in quanto il fattore di sviluppo in corso preclude adulti risultati da essere estrapolati ai giovani. In linea con le raccomandazioni della Task Force12 e gli attuali limiti nella letteratura della gioventù commozione cerebrale, non c'è spiegazione razionale sufficiente per esplorare le 24 h registrazione metodologia all'interno di commozione cerebrale della gioventù. All'interno le registrazioni a lungo termine è che le risposte ANS possono essere valutate in risposta a circostanze reali quali attività quotidiane normali, lesioni e l'effetto degli interventi terapeutici, che è la chiave per fare previsioni su prognosi20 . Registrazioni a breve termine potrebbero non rappresentare esattamente autonomiche modulazioni in un modo che rifletta le fluttuazioni dinamiche di fattori di stress naturale e previste all'interno quotidiana attività (cioè, scuola e attività fisiche)21 di gioventù. Inoltre, la registrazione a breve termine ha la limitazione di non misurare fluttuazione in intervalli RR, specialmente dato che HRV risponde dinamicamente alle perturbazioni fisiologiche. Misure di tempo dominio, ad esempio SDNN (deviazione standard dell'intervallo di RR), sono stati utilizzati in molti studi con metodologia di registrazione di 24 ore, come essi dipendono le registrazioni a lungo termine per riflettere la precisione nel derivare loro valore12. Data la natura esplorativa di questo approccio alla valutazione commozione cerebrale in gioventù e l'obiettivo di catturare il cambiamento dinamico, era adatto utilizzare una metodologia di registrazione che riflette la fluttuazione quotidiana nel repertorio di attività unica a questo popolazione pediatrica.
Lo scopo del presente protocollo è quello di esplorare un non controllati, 24 ore di registrazione di protocollo in atleti giovani, di età compresa tra 13-18 anni, partecipando nelle normali attività quotidiane. Mentre questo protocollo 24h introdurre variabilità all'interno del segnale HRV, la capacità di rilevare tendenze nonostante questa variabilità, possono essere indicativi di un segnale potenzialmente saliente e uno che può essere più ecologicamente valido20,22 quando misurare la risposta fisiologica alla ferita concussiva in questa popolazione.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="780">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:215px;">Spectra 360 Electrode Gel</td>
			<td style="width:227px;">PARKER LABORATORIES, INC.</td>
			<td style="width:135px;">12-02</td>
			<td style="width:204px;">Salt free, hypoallergenic</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Polar RS800CX Watch</td>
			<td style="width:227px;">Polar</td>
			<td>RS800CX</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">H3 Polar Sensor</td>
			<td style="width:227px;">Polar</td>
			<td>C346W80693039</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Polar Pro Strap</td>
			<td style="width:227px;">Polar</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Polar Protrainer</td>
			<td>Polar</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Kubios 2.0</td>
			<td colspan="2">Biosignal Analysis and Medical Imaging Group</td>
			<td>Analysis software</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">R Core Programming</td>
			<td>The R Foundation</td>
			<td></td>
			<td>Free data analysis software</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

autonomic function following concussion in youth athletes: an exploration of heart rate variability using 24-hour recording methodology

Partecipazione a sport organizzati apporta un contributo significativo allo sviluppo dei giovani, ma luoghi della gioventù ad un elevato rischio per sostenere una commozione cerebrale. Ad oggi, ritorno all'attività decisionale è stata ancorata nel controllo dei sintomi della commozione cerebrale auto-riferita e prove neurocognitive. Tuttavia, le valutazioni multi-modale che corroborare misure fisiologiche obiettive con sintomo soggettivo tradizionale reporting sono necessari e può essere preziosi. Variabilità della frequenza cardiaca (HRV) è un indicatore non invasivo fisiologico del sistema nervoso autonomo, catturando l'interazione reciproca tra il sistema nervoso simpatico e parasimpatico. C'è una penuria di letteratura esplorare l'effetto della commozione cerebrale a HRV in atleti giovani, e le differenze inerenti allo sviluppo escludono l'applicazione di adulti risultati in una popolazione pediatrica. Ulteriormente, lo stato corrente della metodologia HRV ha incluso principalmente a breve termine (5-15 min) registrazioni, utilizzando lo sforzo fisico stato o a breve termine test per delucidare i cambiamenti dopo la commozione cerebrale a riposo. La novità che utilizza una metodologia di registrazione 24 h è che ha il potenziale per catturare la variazione naturale in funzione autonoma, direttamente correlata alle attività di che un atleta della gioventù esegue regolarmente. All'interno di un ambiente di ricerca prospettico, longitudinale, questo approccio novello di quantificare la funzione autonoma può fornire informazioni importanti per quanto riguarda la traiettoria di recupero, al fianco di misure tradizionali sintomo di self-report. I nostri obiettivi per quanto riguarda una metodologia di registrazione 24 ore erano (1) valutare gli effetti fisiologici di una commozione cerebrale negli atleti giovani, e (2) descrivere la traiettoria di cambiamento fisiologico, pur considerando la risoluzione del auto-riferito post-commozione cerebrale sintomi. Per raggiungere questi obiettivi, è stata implementata la tecnologia dei sensori non invasivi. Gli intervalli di tempo di beat-to-beat grezzi catturati possono essere trasformati per derivare tempo dominio e frequenza dominio misure, che riflettono la capacità dell'individuo di adattarsi ed essere flessibile al loro ambiente mutevole. Utilizzando la tecnologia di frequenza cardiaca non invasiva, la funzione autonoma può essere quantificata di fuori di un ambiente tradizionale ricerca controllata.

RS800CX tecnologia messa a punto
Utilizzando la procedura qui presentata, è importante sottolineare che il posizionamento e la sicurezza del pettorale è cruciale per evitare che la cinghia da caduta o eccessivamente in movimento durante il periodo di 24 ore di registrazione e di conseguenza, la raccolta di un'accurata registrazione. Figura 1 illustra il posizionamento ottimale della tecnologia della frequenza cardiaca, notando che il pettorale e il sensore sono sicuro e centrato su sterno di gioventù (processo xifoideo).
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58203/58203fig1.jpg"> Figura 1: diagramma di tecnologia della frequenza cardiaca, raffigurante un posizionamento ottimale della fascia toracica, sensore e watch. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58203/58203fig1large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
Dati di Output variabilità di frequenza cardiaca
Figura 2 descrive l'output di Kubios di una frequenza cardiaca di 24 h di registrazione per un partecipante concussed. L'immagine della serie RR cruda consente al ricercatore di visualizzare cambiamento attraverso il tempo, evidenziando chiave temporale punti di aumentano (ad es., attività fisica) o diminuire (ad es., riposo, sonno) che sono importanti per l'interpretazione dei dati. Tempo e frequenza variabili di dominio rappresentano la variabilità globale del segnale fisiologico e i rami di ANS, rispettivamente. La tabella 1 fornisce una panoramica delle unità di misura per tempo e frequenza dominio HRV variabili e loro significato fisiologico.
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58203/58203fig2.jpg"> Figura 2: output di dati di esempio 24h raffigurante serie RR raw, variabili di dominio di tempo e frequenza dominio variabili. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58203/58203fig2large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td>Variabile (unità)</td>
			<td>Definizione</td>
			<td>Significato fisiologico</td>
			<td></td>
		</tr>
<tr>
<td colspan="3">Dominio del tempo</td>
			<td></td>
		</tr>
<tr>
<td>SDNN (ms)</td>
			<td>Deviazione standard degli intervalli tra i battiti cardiaci</td>
			<td>Indice globale della funzione ANS</td>
			<td></td>
		</tr>
<tr>
<td>RMSSD (ms)</td>
			<td>Quadratico medio delle differenze successive; calcolata attraverso gli intervalli tra i battiti cardiaci di squadratura</td>
			<td>Indice globale della funzione ANS</td>
			<td></td>
		</tr>
<tr>
<td>pNN50 (%)</td>
			<td>Proporzione degli intervalli di heartbeat che differiscono per più di 50 ms</td>
			<td>Indicativo di attività parasimpatica</td>
			<td></td>
		</tr>
<tr>
<td rowspan="2">NN50</td>
			<td>Una variabile di conteggio;</td>
			<td rowspan="2">Indicativo di attività parasimpatica</td>
			<td></td>
		</tr>
<tr>
<td>numero di coppie di intervalli NN adiacenti differiscono di più di 50 ms</td>
			<td></td>
		</tr>
<tr>
<td>HR STD (s)</td>
			<td>Deviazione standard dei valori di frequenza cardiaca istantanea</td>
			<td>Indice globale della funzione ANS</td>
			<td></td>
		</tr>
<tr>
<td colspan="3">Metodi geometrici</td>
			<td></td>
		</tr>
<tr>
<td rowspan="2">Indice triangolare RR</td>
			<td>Numero totale di tutti gli intervalli NN diviso per l'altezza dell'istogramma di tutti gli intervalli NN</td>
			<td rowspan="2">Indice globale della funzione ANS</td>
			<td></td>
		</tr>
<tr>
<td>misurato su una scala discreta (cioè il numero di tutti gli intervalli NN diviso per il numero massimo della distribuzione di densità)</td>
			<td></td>
		</tr>
<tr>
<td>TINN (ms)</td>
			<td>Larghezza della linea di base della distribuzione misurata come base di un triangolo, approssimando la distribuzione di intervallo NN</td>
			<td>Indice globale della funzione ANS</td>
			<td></td>
		</tr>
<tr>
<td colspan="3">Dominio della frequenza</td>
			<td></td>
		</tr>
<tr>
<td>HF (ms2)</td>
			<td>Potenza (magnitudo) nella gamma ad alta frequenza, 0.15-0.4 Hz</td>
			<td>Indice di attività parasimpatica sul cuore basato su cicli di respirazione ritmica</td>
			<td></td>
		</tr>
<tr>
<td>HFnu (%)</td>
			<td>Potenza HF in unità normalizzate, come il rapporto tra la potenza totale; [HF/(HF+LF)] x 100</td>
			<td>Proporzione di attività parasimpatica</td>
			<td></td>
		</tr>
<tr>
<td>LF (ms2)*
</td>
			<td>Potenza (magnitudo) in bassa frequenza, 0.04-0.15 Hz</td>
			<td>Misura dell'attività simpatica e/o parasimpatico</td>
			<td></td>
		</tr>
<tr>
<td>LFnu (%)*
</td>
			<td>Potere di LF in unità normalizzate, come il rapporto tra la potenza totale; [LF/(HF+LF)] x 100</td>
			<td>Misura dell'attività simpatica e/o parasimpatico</td>
			<td></td>
		</tr>
<tr>
<td>LF/HF (ms2)*
</td>
			<td>Rapporto di potenza di bassa frequenza di potenza ad alta frequenza</td>
			<td>Misura dell'attività simpatica e/o parasimpatico</td>
			<td></td>
		</tr>
<tr>
<td>Potenza totale (ms2)</td>
			<td>Varianza di tutti gli intervalli RR</td>
			<td>Grandezza complessiva di variabilità all'interno di ANS; capacità del sistema ANS di essere flessibile e adattabile</td>
			<td></td>
		</tr>
</tbody></table>Tabella 1: Descrizione delle variabili di HRV dominio tempo dominio e frequenza.
Nota: "*" indica cautelativa interpretazione di LF in relazione le variabili, come l'utilità clinica e la validità di questa misura è discutibile. È stato postulato che la LF non è rappresentativa della modulazione autonomica simpatica27, oltre ad avere una scarsa relazione al nervo simpatico attivazione28. Così, è difficile da decifrare la base fisiologica di questa misura.
Visualizzazione risultati soggettivi e oggettivi
Data la novità nella metodologia di 24 ore di registrazione, visualizzazione dei risultati in tutta la traiettoria di recupero è la chiave di interpretazione dei risultati per quanto riguarda la mappatura "recupero clinico" con "recupero fisiologico" potenziale. È importante notare che la coerenza viene mantenuta per quanto riguarda l'investigatore che interpreta le tendenze visual per assicurare l'affidabilità. In questo particolare protocollo, l'autore principale, esperto in neurofisiologia, interpretate tutte le tendenze aggregate. L'interpretazione di queste tendenze è stata quindi controllata all'interno di un contesto interdisciplinare di esperti di trauma cranico pediatrico, teorico fisiologia e fisiologia dell'esercizio. Così, un approccio ben informato effetti grafici è la chiave per fare inferenze preliminari per quanto riguarda la traiettoria di recupero. Nella figura 3 viene illustrata la relazione tra pNN50 e punteggio totale PCSI attraverso post-lesioni giorni, stratificato per sesso. All'interno di un ambiente di ricerca longitudinale, raccogliendo ripetute misure dati potrebbero fornire dati dettagliati di HRV. Nella figura 3 è un esempio della traiettoria di recupero quando si confrontano i maschi giovani e giovani femmine. Qui, la traiettoria di recupero sembra essere simile all'interno di entrambi i sessi (A) e (B), per cui una diminuzione iniziale è trovata fino al giorno 30, seguita dagli aumenti fino al giorno 75/90 per maschi e femmine rispettivamente e poi seguita da un altopiano.
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58203/58203fig3.jpg"> Figura 3: visualizzazione della traiettoria di recupero attraverso giorni post infortunio, stratificato per sesso. Siete pregati di notare che "totale" nella casella Legenda riflette il punteggio totale di PCSI. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58203/58203fig3large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>

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Autonomic Function Following Concussion in Youth Athletes: An Exploration of Heart Rate Variability Using 24-hour Recording Methodology

La funzione autonoma dopo trauma cranico in giovani atleti: un'esplorazione della variabilità della frequenza cardiaca utilizzando la metodologia di registrazione 24 ore

Dimostriamo una frequenza cardiaca di 24h registrazione metodologia per valutare l'influenza della commozione cerebrale attraverso la traiettoria di recupero in atleti giovani, all'interno di un contesto ecologicamente valido.

Participation in organized sports makes a significant contribution to youth development, but places youth at a higher risk for sustaining a concussion. To ...

Questo metodo può fornire un contesto ecologicamente valido per la raccolta e l'interpretazione di dati fisiologici a seguito di commozione cerebrale pediatrica lungo la traiettoria di recupero. Il principale vantaggio di questo studio di ricerca longitudinale è la capacità di visualizzare le fluttuazioni del sistema nervoso autonomo in più punti di tempo a seguito di una lesione concussiva. A dimostrare la procedura sono James Murphy, un manager, e Chris Gupta, uno studente di ricerca, entrambi all'interno del Concussion Center.Dopo aver ottenuto il consenso dei genitori e dei partecipanti, richiedere al partecipante di compilare il modulo di raccolta demografica. Istruisci il partecipante a compilare il questionario sull'esercizio del tempo libero di Godin e l'inventario dei sintomi post-commozione cerebrale. Quindi, misurare e registrare l'altezza e il peso del partecipante.Successivamente, selezionare una taglia appropriata della cinghia del petto, in base alla circonferenza del busto del partecipante e posizionare la cinghia intorno al busto, sopra l'abbigliamento del partecipante. Regolare il cinturino per riflettere una vestibilità stretta ma confortevole e confermare che la cinghia è saldamente montata intorno allo sterno sul processo xifoide. Utilizzare i pulsanti a clip per collegare il sensore di frequenza cardiaca alla cinghia toracica e applicare una modesta quantità di gel di elettrodi ipoallergenici sulla superficie plastica conduttiva del cinturino.Dimostrare la posizione della chiusura della cinghia toracica al partecipante e dare al partecipante l'accesso a un'area privata o a un bagno, in modo che il partecipante possa posizionare la cinghia toracica direttamente sulla pelle con il sensore posizionato direttamente sul processo xifoide dello sterno e sul lato destro verso l'alto per garantire una registrazione ottimale della frequenza cardiaca. Quindi, fornisci al partecipante l'orologio e un foglio di istruzioni per la risoluzione dei problemi, nel caso in cui l'orologio smetta di registrare, istruendoli a non rimuovere l'orologio per tutta la durata del periodo di registrazione 24 ore su 24. Lo stesso giorno o il più presto possibile dopo una lesione concussiva, compilare il modulo di valutazione acuta della commozione cerebrale per raccogliere informazioni sul meccanismo delle sequele della lesione e post-infortunio.Somministrare il questionario sull'esercizio del tempo libero godin per catturare i cambiamenti nel repertorio dell'attività fisica e nell'inventario dei sintomi post-commozione cerebrale per determinare il numero e la gravità dei sintomi. Collegare l'orologio a un computer con il cavo di trasferimento USB fornito e caricare i dati della frequenza cardiaca nel programma software fornito con il sensore. Trasferire il file di dati HRM al programma di analisi dei dati e selezionare le larghezze di banda delle variabili di dominio ad alta e bassa frequenza appropriate, come indicato.Selezionate un fotogramma finestra di 300 secondi con una sovrapposizione del 50%, una velocità di interpolazione di quattro hertz e la trasformata di Fourier veloce per l'analisi spettrale di potenza. Quindi, salva i dati sulla variabilità della frequenza cardiaca come nuovo file HRM per un'analisi successiva in un robusto software statistico e adatta il sensore al busto del partecipante come appena dimostrato. Qui viene mostrata l'uscita Kubios di una registrazione della frequenza cardiaca di 24 ore per un partecipante concusso.La serie di tassi di recupero grezzi consente al ricercatore di visualizzare i cambiamenti nel tempo, evidenziando i punti chiave di aumento o diminuzione che sono importanti per l'interpretazione dei dati. Ad esempio, l'aumento della tendenza tra la quinta e l'11a ora riflette uno stato di calma e bassa attività funzionale. Al contrario, il periodo di diminuzione dall'11a alla 13a ora dimostra che è stata rilevata un'attività più funzionale, ma poiché questo partecipante non ha completato un diario completo, non è chiaro se questa diminuzione del tempo dell'intervallo RR rappresenti attività fisica o cognitiva, o una combinazione di entrambi.Le variabili del dominio del tempo e della frequenza rappresentano rispettivamente la variabilità complessiva del segnale fisiologico e dei rami del sistema nervoso autonomo. In questi grafici rappresentativi, viene mostrata la relazione tra pNN50 e il punteggio totale dell'inventario dell'inventario post-commozione cerebrale nei giorni successivi alla lesione, come stratificato dal sesso. Ad esempio, in questi partecipanti, la traiettoria di recupero sembra essere simile sia all'interno dei maschi che delle femmine, con una diminuzione iniziale osservata fino al giorno 30 in entrambi i sessi, seguita da aumenti fino al giorno 75 per i maschi e fino al giorno 90 per le femmine, dopo di che, entrambe le traiettorie sono seguite da un altopiano.È importante montare saldamente il cinturino per la frequenza cardiaca e ricordare al partecipante di indossare l'orologio in ogni momento. Gli studi futuri dovrebbero includere la somministrazione di diari fisici e cognitivi per rispondere a domande come come le fluttuazioni del sistema nervoso autonomo si allineano con vari livelli di attività fisica e cognitiva? Questo protocollo ha spianato la strada ai ricercatori nel campo della commozione cerebrale per esplorare la variabilità della frequenza cardiaca in una popolazione pediatrica sottostudiata.

Research

JoVE Journal

Medicine

An Investigation of the Effects of Sports-related Concussion in Youth Using Functional Magnetic Resonance Imaging and the Head Impact Telemetry System

Un&#39;indagine degli effetti dello sport legati Commozione cerebrale in gioventù Utilizzando la risonanza magnetica funzionale e l&#39;impatto del sistema di telemetria Testa

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