Hjernerystelsesovervåkingshodesett identifiserer når det er trygt å gå tilbake for å spille – Physics World

Hjernerystelsesovervåkingshodesett identifiserer når det er trygt å gå tilbake for å spille – Physics World

Tidsstempel: 21. september 2023 6

Australsk spiller fotball
Holde sporten trygg Spillere av kontaktidretter som australsk fotball, risikerer hodeskader. Et nytt digitalt hodesett kan hjelpe deg med å avgjøre når det er trygt å gå tilbake for å spille etter en hjernerystelse. (Med tillatelse: Shutterstock/Blulz60)

Sportsrelaterte hjernerystelser som forårsaker mild traumatisk hjerneskade får mye oppmerksomhet over hele verden, på grunn av den potensielle risikoen for å utvikle langsiktige nevrologiske problemer, inkludert atferdsmessige og kognitive endringer. Det kan også være risiko for nevrodegenerativ sykdom. For eksempel har gjentatte hodeskader vært assosiert med kronisk traumatisk encefalopati, som kun kan diagnostiseres post mortem.

Det viktigste problemet med å håndtere hjernerystelse, spesielt for ungdom, er å bestemme når det er trygt for en idrettsutøver å gjenoppta idretten. De fleste organiserte idrettslag, fra skolelag til profesjonelle, bruker retur-til-spill-protokoller (RTP) for å avgjøre når det er trygt for en idrettsutøver som har fått hjernerystelse å gjenoppta fysiske aktiviteter. I tillegg til antall dager siden skade, er RTP-protokoller basert på klinisk undersøkelse og symptomrapporter, men ikke objektive målinger av hjerneskade og restitusjon.

Et nytt digitalt hodesett designet for å måle endringer i hjernefunksjonen kan hjelpe til med denne avgjørelsen. Forskere fra University of California San Francisco (UCSF) utførte en studie ved bruk av kranieakselerometri for å måle mikrobevegelser av hodet etter hjertekontraksjon (referert til som "HeadPulse"). Skriver inn JAMA Network Open, rapporterer teamet at seriemålinger av HeadPulse-biometrien viser karakteristiske endringer etter hjernerystelse, og at disse endringene fortsatte i gjennomsnitt 14 dager lenger enn rapporterte hjernerystelsessymptomer.

Ledet av Cathra Halabi, evaluerte forskerne 43 hjernerystede og 59 kontrollidrettsutøvere fra Adelaide Football League (AFL) i Australia, inkludert 69 menn og 32 kvinner i alderen 19 til 31 år. Deltakerne spilte det høyeste nivået av australsk amatørfotball, en distinkt kontakt- og kollisjonssport der motstanderløse lag uten hjelm scorer ved å løpe, sparke eller slå en ball mot målstolper i hver ende av et stort felt. Å takle eller hoppe på en motstander er vanlige manøvrer. AFL-lagmedlemmer som får hjernerystelse har ikke lov til å gjenoppta sportsaktiviteter i minst 12 dager.

Forskerne gjennomførte studien i to faser over to sesonger, først i 2021 for å bekrefte gjennomførbarhet og avgrense metodikk, og deretter i 2022 for å validere funn og assosiere fysisk aktivitet med målemønstre for hjernefunksjon. Forskningskoordinatorer deltok på kamper og ble varslet om spillere med hjernerystelse.

MindRhythm-headsettet
Ikke-invasiv diagnostikk MindRhythm-hodesettet med HeadPulse-teknologi innebygd. (Med tillatelse: MindRhythm)

Koordinatorene utførte hjernefunksjonsmålinger innen en time etter en spillers hjernerystelse, ved å bruke et prototypehodesett under kommersiell utvikling av medisinsk teknologiselskap MindRhythm. De reiste deretter til disse personenes hjem hver til tredje dag i løpet av de neste 30 dagene for å få ytterligere opptak. Deltakerne fullførte en nevrobehavioural symptom inventory (NSI) med hver registrering.

HeadPulse, en unik fysisk biomarkør, måles ved å bruke en sofistikert sensor på pasientens hode som oppdager normale og unormale krefter som pulserer gjennom hjernen. HeadPulse indikerer effektivt ethvert avvik fra det som anses som sunt og identifiserer endringer i hvordan krefter beveger seg gjennom hjernen. Svært følsomme kranieakselerometre måler små pulsasjoner produsert av hvert hjerteslag forårsaket av kraften i hjertesyklusen. Dataene overføres til en smarttelefon, og hele prosessen tar mindre enn 180 s.

I løpet av den første studiefasen skaffet og analyserte forskerne 137 registreringer av 12 hjernerystelser kun hos mannlige idrettsutøvere. I den andre fasen brukte de en andregenerasjons prototypeenhet som løste noen overflødige kroppsbevegelsesproblemer for å få 276 opptak av 29 hjernerystelser hos både menn og kvinner. De skaffet seg også 262 opptak fra 58 kontrolldeltakere.

Tjueseks av de 32 hjernerystede individene møtte terskelen for biometrisk abnormitet i løpet av de første syv dagene. HeadPulse-analyse oppdaget 9 % av hjernerystelsene på dag 0, 50 % på dag 2 og 90 % på dag 14. Av de 32 deltakerne hadde 26 NSI-skårer som gikk tilbake til null innen 30 dager. Hos de med symptomer som varte mindre enn én måned, returnerte halvparten til null NSI-poengsum etter dag 7. Sammenlignet med oppløsning av symptomene, viste imidlertid bare 57 % av deltakerne biometrisk oppløsning innen dag 30, og 50 % oppnådde dette innen dag 21 – 14 dager senere enn NSI-forbedringen.

"Vi fant et misforhold mellom rapporterte symptomer og endringer i biometri registrert av enheten," sier Halabi. "Dette vekker bekymring for å stole på symptomer for RTP-avgjørelser. Forsinkelser kan anbefales for de symptomfrie idrettsutøverne hvis hodepulsavvik vedvarer."

"Spekulative årsaker til sportsrelatert hjernerystelse (SRC) HeadPulse-signalendringer inkluderer endringer i parenkymal mekanisk resonans i hjernen (stivere hjerne) indusert av hjernerystelsesskade, modulert av vaskulær respons," skriver teamet. "Hjertefrekvensharmoniske er sentrale for hodepulsavledning, og SRC-relatert autonom dysfunksjon kan bidra til HeadPulse-endringer."

Forskerne anbefaler at assosiasjonen mellom HeadPulse og aktivitet, inkludert trening, krever ytterligere undersøkelser. De gjennomfører for tiden en studie ved UCSF, i samarbeid med University of California Berkeley, for å avgjøre om studenter og ikke-studenter sivile idrettsutøvere kan administrere enheten selv. Teamet samler også inn tilleggsinformasjon om kliniske trekk ved hjernerystelse og aktivitetsnivåer for å hjelpe med å karakterisere HeadPulse.

  • UCSF-forskere vil presentere resultatene av en nylig fullført observasjons klinisk studie (EPISODE) evaluerer bruken av HeadPulse for iskemisk slagdeteksjon ved den kommende 2023 American College of Emergency Physicians (AECP) Scientific Assembly, som ble holdt i Philadelphia i oktober.

Tidstempel:

Mer fra Fysikkens verden