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Este artigo fornece uma visão geral de uma abordagem multi-modal para diagnóstico da lesão traumática cerebral leve e de recuperação em jovens. Esta abordagem combina testes neuropsicológicos com ressonância magnética funcional eo chefe Sistema de Telemetria de impacto para monitorar a relação entre os impactos cabeça e atividade cerebral durante testes cognitivos.
Uma das lesões mais comumente relatadas em crianças que participam de esportes é uma concussão ou lesão cerebral traumática leve (MTBI) 1. Crianças e jovens envolvidos em esportes organizados, tais como hóquei competitivas são quase seis vezes mais probabilidade de sofrer uma concussão grave quando comparadas com crianças envolvidas em outras atividades de lazer físico 2. Enquanto o mais comum seqüelas cognitivas de MTBI parecer semelhante para crianças e adultos, o perfil de recuperação e amplitude das conseqüências em crianças permanece desconhecida 2, assim como a influência do pré-lesão características (gênero, por exemplo) e os detalhes de lesões (por exemplo, magnitude e direção de impacto) em resultados a longo prazo. Esportes competitivos, como o hóquei, permitem a rara oportunidade de utilizar um design pré-post para obter pré-lesão dados antes de concussão ocorre sobre as características da juventude e funcionamento e para relacionar esta lesão resultado a seguir. Nosso principal objetivo é aperfeiçoar o diagnóstico de concussão pediátrica e gestão baseada em evidências de pesquisa que é específico para crianças e jovens. Para fazer isso usamos novas, abordagens multi-modal e integradoras, que irão:
Para alcançar nossos objetivos, temos implementado a telemetria Impacto Head (HIT) do sistema. (Simbex; Líbano, NH, EUA). Este sistema equipa disponível comercialmente Easton S9 capacetes de hóquei (Easton-Bell Sports; Van Nuys, CA, EUA) com um único eixo acelerômetros projetado para medir acelerações em tempo real a cabeça durante o contato participação desportiva 3-5. Usando a tecnologia de telemetria, a magnitude da aceleração e localização de todos os impactos na cabeça durante a participação do esporte pode ser objetivamente detectados e registrados. Nós também usamos imagens de ressonância magnética funcional (fMRI) para localizar e avaliar as mudanças na atividade neural, especificamente nos lobos medial temporal e frontal, durante o desempenho de tarefas cognitivas, uma vez que essas são as regiões cerebrais mais sensíveis aos ferimentos na cabeça concussive 6. Finalmente, estamos adquirindo dados de imagem estruturais sensíveis a danos na substância branca do cérebro.
1. Obtenção de pré-lesão Baseline Profile neuropsicológicos Assunto
2. Adquirir Estrutural e Funcional Imagens Base MRI Assunto
3. Gravando a força e direção de Acessos ao chefe usando a telemetria Impacto Head (HIT) Sistema
4. Realizar pós-MTBI Teste de acompanhamento neuropsicológico
5. Adquirir Estrutural e Funcional MRI Pós-MTBI Follow-up Imagens
6. Assunto realizando controle pareado neuropsicológicos testes de acompanhamento
7. Adquirir Estrutural e Funcional MRI Imagens Assunto Matched Controle
8. Análise de Dados
9. Resultados representante
Cabeça Sistema de Telemetria de Impacto
A Tabela 3 apresenta dados quantitativos registrados para os impactos correspondentes ilustrada na Figura 2. Pico de aceleração linear é a aceleração linear máxima da cabeça de um jogador durante o impacto. As unidades são g é. A g é a aceleração da gravidade ao nível do mar (9,8 metros por segundo ao quadrado). Aceleração rotacional de pico é a aceleração máxima de rotação da cabeça de um jogador durante o impacto. As unidades são radianos por segundo ao quadrado. Azimute é uma medida do local de impacto. Azimute é definido de -180 ° a 180 ° com 0 ° na parte de trás da cabeça e azimute positiva para o lado direito da cabeça. Elevação é a outra medida de local de impacto. Elevação é definida a partir de 0 ° (plano horizontal que passa pelo centro da cabeça da gravidade) a 90 ° (coroa da cabeça).
Ressonância magnética funcional
A Figura 3 mostra os resultados de série de um fMRI atletas) concussão com resolução dos sintomas e b) com resolução de qualquer sintoma. Nota: tarefa actividades relacionadas com o cérebro na região frontal são claramente observados apenas em atletas com resolução dos sintomas.
Figura 1. Diagrama esquemático da tarefa de memória externa ordenado de trabalho.
Figura 2. Exemplo de dados do sistema HIT de interface mostrando vetores direcionais indicando a localização para os seis acertos descrito na Tabela 3. Simbex 2006.
Figura 3. FMRI resultados de um Serial atletas) concussão com resolução dos sintomas e b) com resolução de qualquer sintoma. PCS = pós-concussão sintomas; n = número de indivíduos; ▲ = mudança BOLD no sangue sinal de nível de oxigenação dependentes; DLPC = córtex pré-frontal dorsolateral.
Tipo de digitalização | Seqüência | TE/TR/TI/FA1 | Matrix / FOV (cm) 2 | NEX3 | Slice Espessura / # Slices | Outros | Varredura Tempo |
T1 ponderada | Gradiente eco 3D estragou com a preparação de inversão (SPGR-IRprep) | 5.9/1.3/300/20 | 256 160/22 | 2 | 1.4/128 | 07:30 | |
PD/T2 ponderada | Dual-echo spin echo rápido (FSE) | 20.102 / 2.9s / | 256 192/22 | 2 | 3 / 48 | intercalados | 12:00 |
FLAIR | FSE-IRprep | 140/9.3s/2.2s / | 256 192/22 | 1 | 3 / 48 | 04:12 | |
Tensor de difusão | De um único tiro echo planar imaging, com spin echo dupla | min / ~ 9s / | 128 128/33 | 2 | 2.6/50 + | b-valor: 1,000 s/mm2 Orientações gradiente: 23 B0: 2 gating periféricos | 06:30 |
T2 * | Gradiente echo | 20/350 / / 20 | 256 192/22 | 1 | 3 / 48 | intercalados | 04:30 |
fMRI | Single-shot T2 *, com espiral in / out de leitura | 30/2s / / 70 | 64 64/20 | 26/05 | monitoramento periférico: respiração, cardíaco | 12:00-15:00 | |
qT2 | Poon & Henkleman | 10/2500 / | 128 128/24 | 4 | 01/04 | 21:00 | |
TOTAL | 70:42 |
Tabela 1. Detalhes de parâmetros de varredura Para seqüências Clínica Funcional e MR em 3T.
1 TE (echo tempo); TR (tempo de repetição); TI (inversão tempo); FA (ângulo de flip)
2 FOV (campo de visão)
3 NEX (número de excitações)
Tempo | Pós-concussão escala de sintomas (PCS) | Trabalhar Memória Tarefa | Equilíbrio | Coordenação | Neuropsicológicos Avaliação |
Ano de base 1 | X | X | X | X | X |
Pós-concussão Day (PC) 1 | X | X | X | X | |
PC 2 º dia | X | ||||
Dia 04/03 PC | X | ||||
Dia 06/05 PC | X | X | X | X | |
Dia 7 PC | X | ||||
Semanais após o dia 7 | X | ||||
Resolução PCS | X | X | X | X | X |
Ano de base dois | X | X | X | X | X |
Administração tabela 2. Das Medidas neuropsicológicas para todas as disciplinas.
Nota: Cada sujeito individual concussão será comparado com o ortopedista e não sujeitos controle de injúrias. Os controles serão administradas as medidas para o mesmo período de tempo como o sujeito concussão forem combinadas com. Por exemplo, se uma resolução assunto concussão experientes do PCS sintomas no dia 14, um sujeito controle ortopédicos, bem como um sem assunto controle de injúrias também seria administrada a avaliação neuropsicológica completa no dia 14 (ou seja tratado como se os seus sintomas "PCS 'resolvida no dia 14), a fim de coincidir com pontos de dados.
Data do Evento | Tempo evento | Aceleração Linear de pico | Aceleração de rotação de pico | Azimute | Elevação |
2006/10/29 | 15:39:01:410 | 22,45 | 2.842,32 | -67,30 | 29,05 |
2006/10/29 | 15:47:02:120 | 7,09 | 478,66 | -116,53 | -61,24 |
2006/10/29 | 16:21:40:190 | 15,25 | 1.288,01 | -83,96 | -52,09 |
2006/10/29 | 16:48:31:910 | 8,91 | 603,32 | -134,04 | 16,33 |
2006/10/29 | 16:48:32:060 | 18,18 | 1.256,09 | 60,36 | 10,36 |
2006/10/29 | 17:04:50:110 | 20,18 | 1.093,22 | -4,47 | 50,31 |
Tabela 3. Amostra de dados coletados de um jogador com um capacete.
Prevemos que esses jovens que mostram o maior impacto sobre a matéria branca cerebral irá mostrar o maior reorganização da atividade cerebral, ea maior comportamentais e períodos de recuperação neural. Esta pesquisa irá fornecer uma melhor compreensão do pediátrica pós-concussão eventos e ter um impacto significativo sobre cuidados médicos, já que nos permitirá estabelecer um protocolo de recuperação com base em evidências de pesquisa que é específico para crianças e jovens. Esse protocolo pode ser traduzido para as partes interessadas, incluindo os pais, treinadores e médicos. Para atingir estes objetivos, vamos caracterizar e quantificar ainda mais as seqüelas neuropsicológicas e neurais na concussão atletas pediátricos. Também medimos melhora cognitiva e as mudanças na estrutura cerebral e padrões de atividade que acompanham a recuperação de comportamento. Além disso, o estudo irá proporcionar um novo olhar sobre o impacto de concussão e repetidos impactos não-concussive cabeça no longo prazo plasticidade cerebral e desenvolvimento dos jovens.
Gostaríamos de agradecer aos Institutos Canadenses de Pesquisa em Saúde (CIHR) eo Ontario Neurotrauma Foundation (ONF) que financiou esta pesquisa.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Nome | Companhia | Comentários | |
AccuGait Gait portáteis e Balance Plataforma (Avaliação Balance) | AMTI | www.amti.biz | |
Balanço NetFORCE Software de Aquisição de Dados | AMTI | www.amti.biz | |
Visual Dome Conflito | Fabricada por pesquisadores; modelado após: Lovell MR, Collins MW. Avaliação neuropsicológica do jogador de futebol americano universitário. J Rehabil traumatismo craniano. 1998; 13 (2) :9-26. | ||
Airex Pad Balance | Airex | www.bebalanced.net | |
Dinamômetro Smedlay, 100 kg (força de preensão) | TTM, Tokyo | ||
Teste Pegboard ranhuras | Lafayette Instrument Company | www.lafayetteinstrument.com | |
Axon Mat Ir | Vacumed | www.vacumed.com | |
Bar força | Fabricada pelos pesquisadores:
| ||
Telemetria cabeça Impacto (HIT) Sistema | Simbex | www.simbex.com | |
Pós-concussão Escala de Sintomas Revised (PCS-R) | Adaptado de: Lovell MR, Collins MW. Avaliação neuropsicológica do jogador de futebol americano universitário. J Rehabil traumatismo craniano. 1998; 13 (2) :9-26. | ||
GE Discovery ™ MR750 3.0T MRI Scanner | GE | www.gehealthcare.com | |
GE 8 bobina de cabeça canal | GE | www.gehealthcare.com | |
Lumitouch Sistema Responder | Lightwave Medical Industries | Vancouver, BC 1- (604) -875-4529 | |
Tela de projeção traseira (para a apresentação de estímulos fMRI) | Desconhecido | ||
Ouvido de espuma descartáveis plugs | PAR Inc. | www.parinc.com | |
Os testes neuropsicológicos | As avaliações Pearson | www.pearsonassessments.com |
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