Le casque de surveillance des commotions cérébrales identifie quand il est sécuritaire de retourner jouer – Physics World

Les commotions cérébrales liées au sport qui provoquent des traumatismes crâniens légers reçoivent beaucoup d'attention dans le monde entier, en raison du risque potentiel de développer des problèmes neurologiques à long terme, notamment des changements comportementaux et cognitifs. Il peut également exister un risque de maladie neurodégénérative. Par exemple, des traumatismes crâniens répétés ont été associés à une encéphalopathie traumatique chronique, qui ne peut être diagnostiquée qu’après l’autopsie.

Le problème le plus important dans la gestion des commotions cérébrales, en particulier chez les jeunes, consiste à décider quand il est sécuritaire pour un athlète de reprendre le sport. La plupart des équipes sportives organisées, des équipes scolaires aux professionnels, utilisent des protocoles de retour au jeu (RTP) pour déterminer quand il est sécuritaire pour un athlète ayant subi une commotion cérébrale de reprendre ses activités physiques. En plus du nombre de jours écoulés depuis la blessure, les protocoles RTP sont basés sur l'examen clinique et les rapports de symptômes, mais pas sur des mesures objectives de la lésion cérébrale et de la récupération.

Un nouveau casque numérique conçu pour mesurer les altérations des fonctions cérébrales pourrait aider à cette décision. Des chercheurs de l'Université de Californie à San Francisco (UCSF) a mené une étude utilisant l'accélérométrie crânienne pour mesurer les micromouvements de la tête suite à une contraction cardiaque (appelés « HeadPulse »). Écrire dans Réseau JAMA ouvert, l'équipe rapporte que des mesures en série de la biométrie HeadPulse révèlent des changements caractéristiques après des commotions cérébrales, et que ces changements ont duré en moyenne 14 jours de plus que les symptômes de commotion cérébrale signalés.

Dirigé par Cathra Halabi, les chercheurs ont évalué 43 athlètes commotionnés et 59 athlètes témoins de l'Adelaide Football League (AFL) en Australie, dont 69 hommes et 32 ​​femmes âgés de 19 à 31 ans. Les participants ont joué au plus haut niveau du football amateur australien, un sport de contact et de collision distinct dans lequel des équipes adverses sans casque marquent en courant, en donnant des coups de pied ou en frappant un ballon vers des poteaux de but situés à chaque extrémité d'un grand terrain. Plaquer ou sauter sur un adversaire sont des manœuvres courantes. Les membres de l’équipe de l’AFL victimes d’une commotion cérébrale ne sont pas autorisés à reprendre leurs activités sportives pendant au moins 12 jours.

Les chercheurs ont mené l’étude en deux phases sur deux saisons, d’abord en 2021 pour confirmer la faisabilité et affiner la méthodologie, puis en 2022 pour valider les résultats et associer l’activité physique aux modèles de mesure des fonctions cérébrales. Les coordinateurs de recherche ont assisté aux matchs et ont été alertés de la présence de joueurs souffrant d'une commotion cérébrale.

Les coordinateurs ont effectué des mesures de la fonction cérébrale dans l'heure suivant la commotion cérébrale d'un joueur, à l'aide d'un prototype de casque en cours de développement commercial par une société de technologie médicale. Rythme mental. Ils se sont ensuite rendus au domicile de ces personnes tous les un à trois jours au cours des 30 jours suivants pour obtenir des enregistrements supplémentaires. Les participants ont complété un inventaire des symptômes neurocomportementaux (NSI) avec chaque enregistrement.

Le HeadPulse, un biomarqueur physique unique, est mesuré en appliquant un capteur sophistiqué à la tête du patient qui détecte les forces normales et anormales pulsées dans le cerveau. Le HeadPulse indique efficacement tout écart par rapport à ce qui est considéré comme sain et identifie les changements dans la façon dont les forces circulent à travers le cerveau. Des accéléromètres crâniens très sensibles mesurent les pulsations infimes produites par chaque battement cardiaque provoqué par la force du cycle cardiaque. Les données sont transmises à un smartphone, l'ensemble du processus prenant moins de 180 s.

Au cours de la première phase de l'étude, les chercheurs ont acquis et analysé 137 enregistrements de 12 commotions cérébrales chez des athlètes masculins uniquement. Dans la deuxième phase, ils ont utilisé un prototype de deuxième génération qui a résolu certains problèmes de mouvements corporels excessifs pour acquérir 276 enregistrements de 29 commotions cérébrales chez des hommes et des femmes. Ils ont également acquis 262 enregistrements de 58 participants témoins.

Vingt-six des 32 personnes ayant subi une commotion cérébrale ont atteint le seuil d'anomalie biométrique au cours des sept premiers jours. L’analyse HeadPulse a détecté 9 % des commotions cérébrales au jour 0, 50 % au jour 2 et 90 % au jour 14. Sur les 32 participants, 26 avaient des scores NSI revenus à zéro dans les 30 jours. Chez ceux présentant des symptômes durant moins d’un mois, la moitié sont revenus à un score NSI nul au jour 7. Cependant, par rapport à la résolution des symptômes, seulement 57 % des participants ont démontré une résolution biométrique au jour 30, et 50 % y sont parvenus au jour 21 – 14 jours plus tard que l'amélioration du NSI.

"Nous avons constaté une inadéquation entre les symptômes signalés et les changements dans les données biométriques enregistrées par l'appareil", explique Halabi. « Cela soulève des inquiétudes quant à la dépendance aux symptômes pour les décisions RTP. Des retards pourraient être recommandés pour les athlètes ne présentant aucun symptôme si les anomalies HeadPulse persistent.

« Les causes spéculatives des modifications du signal HeadPulse liées aux commotions cérébrales liées au sport incluent des altérations de la résonance mécanique parenchymateuse cérébrale (cerveau plus rigide) induites par une commotion cérébrale, modulées par la réponse vasculaire », écrit l'équipe. "Les harmoniques de la fréquence cardiaque sont essentielles à la dérivation du pouls crânien, et le dysfonctionnement autonome lié au SRC peut contribuer aux changements du HeadPulse."

En cas de commotion cérébrale, les yeux sont des fenêtres sur le cerveau

Les chercheurs estiment que l'association entre HeadPulse et l'activité, y compris l'exercice, nécessite des recherches supplémentaires. Ils mènent actuellement une étude à l'UCSF, en collaboration avec le Université de Californie à Berkeley, pour déterminer si les athlètes civils étudiants et non étudiants peuvent s'auto-administrer le dispositif. L'équipe collecte également des informations supplémentaires sur les caractéristiques cliniques des commotions cérébrales et les niveaux d'activité pour aider à caractériser le HeadPulse.

• Les chercheurs de l'UCSF présenteront les résultats d'un essai clinique observationnel récemment terminé (ÉPISODE) évaluer l'utilisation de HeadPulse pour la détection des accidents vasculaires cérébraux ischémiques lors de la prochaine assemblée scientifique 2023 de l'American College of Emergency Physicians (AECP), qui s'est tenue à Philadelphie en octobre.

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• La source: https://physicsworld.com/a/concussion-monitoring-headset-identifies-when-its-safe-to-return-to-play/