Le cuffie per il monitoraggio delle commozioni cerebrali identificano quando è sicuro tornare a giocare – Physics World

Le commozioni cerebrali legate allo sport che causano lievi lesioni cerebrali traumatiche stanno ricevendo molta attenzione in tutto il mondo, a causa del potenziale rischio di sviluppare problemi neurologici a lungo termine, inclusi cambiamenti comportamentali e cognitivi. Potrebbe esserci anche il rischio di malattie neurodegenerative. Ad esempio, lesioni ripetute alla testa sono state associate a encefalopatia traumatica cronica, che può essere diagnosticata solo post mortem.

Il problema più significativo nella gestione delle commozioni cerebrali, soprattutto per i giovani, è decidere quando è sicuro per un atleta riprendere l’attività sportiva. La maggior parte delle squadre sportive organizzate, dalle squadre scolastiche fino ai professionisti, utilizzano protocolli di ritorno al gioco (RTP) per determinare quando è sicuro per un atleta che ha subito una commozione cerebrale riprendere le attività fisiche. Oltre al numero di giorni trascorsi dall'infortunio, i protocolli RTP si basano sull'esame clinico e sui resoconti dei sintomi, ma non su misurazioni oggettive della lesione cerebrale e del recupero.

Una nuova cuffia digitale progettata per misurare le alterazioni delle funzioni cerebrali potrebbe aiutare in questa decisione. I ricercatori dell’Università della California a San Francisco (UCSF) hanno condotto uno studio utilizzando l'accelerometria cranica per misurare i micromovimenti della testa a seguito della contrazione cardiaca (denominato "HeadPulse"). Scrivere dentro JAMA Network Open, il team riferisce che le misurazioni seriali del sistema biometrico HeadPulse rivelano cambiamenti caratteristici dopo le commozioni cerebrali e che questi cambiamenti sono continuati in media 14 giorni in più rispetto ai sintomi di commozione cerebrale riportati.

Guidati da Cathra Halabi, i ricercatori hanno valutato 43 atleti con commozione cerebrale e 59 atleti di controllo della Adelaide Football League (AFL) in Australia, inclusi 69 maschi e 32 femmine di età compresa tra 19 e 31 anni. I partecipanti hanno giocato al più alto livello di football australiano amatoriale, uno sport di contatto e collisione in cui le squadre avversarie senza casco segnano correndo, calciando o colpendo una palla verso i pali alle due estremità di un grande campo. Affrontare o saltare addosso a un avversario sono manovre comuni. Ai membri della squadra AFL che subiscono una commozione cerebrale non è consentito riprendere l'attività sportiva per almeno 12 giorni.

I ricercatori hanno condotto lo studio in due fasi nell’arco di due stagioni, prima nel 2021 per confermare la fattibilità e perfezionare la metodologia, e poi nel 2022 per convalidare i risultati e associare l’attività fisica ai modelli di misurazione della funzione cerebrale. I coordinatori della ricerca hanno assistito alle partite e sono stati avvisati dei giocatori con una commozione cerebrale.

I coordinatori hanno eseguito misurazioni della funzione cerebrale entro un'ora dalla commozione cerebrale di un giocatore, utilizzando un prototipo di cuffia in fase di sviluppo commerciale da parte di un'azienda di tecnologia medica Ritmo mentale. Successivamente si sono recati a casa di queste persone ogni uno o tre giorni nei successivi 30 giorni per ottenere ulteriori registrazioni. I partecipanti hanno completato un inventario dei sintomi neurocomportamentali (NSI) con ciascuna registrazione.

L'HeadPulse, un biomarcatore fisico unico, viene misurato applicando un sofisticato sensore alla testa del paziente che rileva le forze normali e anormali che pulsano attraverso il cervello. L'HeadPulse indica efficacemente qualsiasi deviazione da ciò che è considerato sano e identifica i cambiamenti nel modo in cui le forze viaggiano attraverso il cervello. Accelerometri cranici altamente sensibili misurano le minuscole pulsazioni prodotte da ciascun battito cardiaco causato dalla forza del ciclo cardiaco. I dati vengono trasmessi a uno smartphone e l'intero processo dura meno di 180 s.

Durante la prima fase di studio, i ricercatori hanno acquisito e analizzato 137 registrazioni di 12 traumi cerebrali solo in atleti di sesso maschile. Nella seconda fase, hanno utilizzato un prototipo di dispositivo di seconda generazione che ha risolto alcuni problemi di eccesso di movimento del corpo per acquisire 276 registrazioni di 29 traumi cerebrali sia maschili che femminili. Hanno inoltre acquisito 262 registrazioni da 58 partecipanti al controllo.

Ventisei dei 32 individui colpiti da commozione cerebrale hanno raggiunto la soglia di anomalia biometrica entro i primi sette giorni. L'analisi HeadPulse ha rilevato il 9% delle commozioni cerebrali il giorno 0, il 50% il giorno 2 e il 90% il giorno 14. Dei 32 partecipanti, 26 avevano punteggi NSI che tornavano a zero entro 30 giorni. In quelli con sintomi che duravano meno di un mese, la metà è tornata a un punteggio NSI pari a zero entro il giorno 7. Tuttavia, rispetto alla risoluzione dei sintomi, solo il 57% dei partecipanti ha dimostrato una risoluzione biometrica entro il giorno 30, con il 50% che l’ha raggiunta entro il giorno 21 – 14 giorni dopo il miglioramento NSI.

"Abbiamo riscontrato una discrepanza tra i sintomi segnalati e i cambiamenti nei dati biometrici registrati dal dispositivo", afferma Halabi. “Ciò solleva preoccupazione nel fare affidamento sui sintomi per le decisioni RTP. Potrebbero essere raccomandati ritardi per gli atleti senza sintomi se le anomalie HeadPulse persistono.

"Le cause speculative dei cambiamenti del segnale HeadPulse di commozione cerebrale correlata allo sport (SRC) includono alterazioni nella risonanza meccanica del parenchima cerebrale (cervello più rigido) indotte da lesioni concussive, modulate dalla risposta vascolare", scrive il team. "Le armoniche della frequenza cardiaca sono fondamentali per la derivazione del polso della testa e la disfunzione autonomica correlata all'SRC può contribuire ai cambiamenti di HeadPulse."

Per le commozioni cerebrali, gli occhi sono finestre sul cervello

I ricercatori avvertono che l’associazione tra HeadPulse e l’attività, compreso l’esercizio fisico, richiede ulteriori indagini. Attualmente stanno conducendo uno studio presso l'UCSF, in collaborazione con Università della California, per determinare se gli atleti civili studenti e non studenti possono autosomministrarsi il dispositivo. Il team sta inoltre raccogliendo ulteriori informazioni sulle caratteristiche cliniche della commozione cerebrale e sui livelli di attività per aiutare a caratterizzare HeadPulse.

• I ricercatori dell'UCSF presenteranno i risultati di uno studio clinico osservazionale recentemente completato (EPISODIO) valutazione dell’uso di HeadPulse per il rilevamento dell’ictus ischemico alla prossima assemblea scientifica dell’American College of Emergency Physicians (AECP) del 2023, che si terrà a Filadelfia in ottobre.

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