Korrelation zwischen Änderungen der Messwerte des visuellen Systems und Änderungen der mit einer Gehirnerschütterung verbundenen Symptome

Sportbedingte Gehirnerschütterungen betreffen jedes Jahr 1,6 bis 3,8 Millionen Menschen in den Vereinigten Staaten. Trotz verstärkter Medienaufmerksamkeit und Sensibilisierungskampagnen ist die genaue Inzidenz aufgrund der unzureichenden Berichterstattung durch Athleten schwer zu bestimmen. Eine Gehirnerschütterung ist definiert als eine Reihe pathologischer Reaktionen, die zu einer direkten Schädigung des Gehirns führen, die durch einen direkten oder indirekten Schlag auf den Kopf verursacht werden kann. Die Art der auftretenden Symptome hängt von dem betroffenen Bereich des Gehirns ab. Die häufigsten Symptome sind: Kopfschmerzen, kognitive Schwierigkeiten, Schwindel, Nackenschmerzen, Sehstörungen, Schlafstörungen und Müdigkeit.

Trotz der Verfügbarkeit vieler Behandlungsmöglichkeiten wie neurologischer und psychologischer Tests leiden einige Patienten weiterhin unter vielen Symptomen - wie Kopfschmerzen, Schwindel, Sehstörungen, Gleichgewichtsstörungen, Lichtempfindlichkeit und Konzentrationsschwierigkeiten -, die sich negativ auf Schule, Arbeit und Beruf auswirken Lebensqualität für lange Zeit. Alle diese Symptome werden in ähnlicher Weise von Personen mit Sehstörungen wie Dysfunktionen der binokularen Funktion oder Konvergenzinsuffizienz erfahren. Dieser Befund hat einige dazu veranlasst, eine visuelle Komponente in der Behandlung von Gehirnerschütterungen zu empfehlen. Daher ist der Zweck dieser Studie, festzustellen, ob Änderungen in den Ergebnissen von 7 binokularen Sehtests (BVT) im Laufe der Zeit bei Patienten mit Gehirnerschütterung mit Änderungen der Gehirnerschütterungssymptome korrelieren.

Die Prüfärzte messen 46 Gehirnerschütterungspatienten mit jedem dieser Tests und dem SCAT3 zu bis zu 4 separaten Meilensteinzeitpunkten, wie unten beschrieben:

• M1 = Grundlinie; so schnell wie möglich nach der Einstellung
• M2 = wenn die Teilnehmer das qualitative Gefühl haben, dass sich ihre Gehirnerschütterungssymptome „signifikant verbessert“ haben
• M3 = wenn die Teilnehmer 1 Woche lang oder 3 Monate nach Aufnahme in die Studie symptomfrei sind, je nachdem, was zuerst eintritt. Dieser Meilenstein wird auch die letzte Messung sein und das Ende ihrer Teilnahme markieren.
• M* = Teilnehmer, die keine signifikante Verbesserung haben (d. h. M2) innerhalb von 2 Wochen nach dem Baseline-Test wird auch an der 2-Wochen-Marke getestet. Sie werden weiterhin sowohl bei M2 als auch bei M3 getestet.

Für die Studie relevante demografische Informationen werden gesammelt, um die Population angemessen zu beschreiben und die potenzielle Effektmodifikation dieser Faktoren auf die beobachteten Korrelationen zu bewerten. Zu den zu erfassenden demografischen Variablen gehören: Alter, Geschlecht, höchster erreichter Bildungsabschluss, Verwendung von Korrekturlinsen bei Sehproblemen, Beruf, relevante medizinische Vorgeschichte (d. h. Migräne, Sehstörungen, Medikamente usw.), die hauptsächliche sportliche Aktivität, an der der Athlet beteiligt ist, und die letzte der Aktivitäten, zu denen der Athlet nach der Heilung zurückkehren wird, mit einem Schwerpunkt auf Aktivitäten mit hohem Risiko für Gehirnerschütterungen. Darüber hinaus werden für das Gehirnerschütterungsereignis relevante Informationen aufgezeichnet, um die Verletzung zu charakterisieren. Dazu gehören Informationen über den Unfall, der zu einer Gehirnerschütterung führte, die Aktivität zum Zeitpunkt der Verletzung und den Verletzungsmechanismus (das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von Kopfkontakt ist wichtig).

Die Teilnehmer füllen den Symptomteil (Abschnitt 3) des validierten SCAT3-Formulars aus, das Teil des anerkannten Standards für die Behandlung von Gehirnerschütterungen ist. Als Symptome werden aufgeführt: Kopfschmerzen, „Druck im Kopf“, Nackenschmerzen, Übelkeit oder Erbrechen, Schwindel, verschwommenes Sehen, Gleichgewichtsstörungen, Licht- oder Geräuschempfindlichkeit, „Geschwindigkeitsgefühl“, Gefühl wie „im Nebel“, „Don sich nicht richtig anfühlen", Konzentrationsschwierigkeiten, Erinnerungsschwierigkeiten, Müdigkeit oder Energielosigkeit, Verwirrtheit, Benommenheit, Einschlafstörungen, emotionaler, Reizbarkeit, Traurigkeit, Nervosität oder Ängstlichkeit. Die Symptome werden auf einer Skala von 0 (keine) bis 6 (schwer) bewertet. Der Gesamtsymptomscore ist die Summe aller Einzelsymptomscores.

Die Ermittler werden sieben zusätzliche Fragen zu Symptomen aufnehmen, die von einigen Ärzten gestellt werden: „Symptome schlimmer bei körperlicher Aktivität“, „Symptome schlimmer bei geistiger Aktivität“, „Reisekrankheit“, „Beschwerden beim Lesen“, „Beschwerden bei der Verwendung eines Computer", "Doppelbilder", "Schmerzen hinter den Augen". Jedes Symptom wird wiederum zwischen 0 (keine) bis 6 (schwer) bewertet.

Es werden BVTs untersucht, die sich von optometrischen Tests dadurch unterscheiden, dass sie fortschrittlichere Geräte verwenden, die sehr kleine Abweichungen in mehreren Bereichen des visuellen Systems messen können. Diese BVT messen verschiedene Elemente des visuellen Systems und werden im Folgenden detailliert beschrieben:

1. Grobe stereoskopische Sehschärfe: (Bereich 0 - 15 Bogensekunden) Unser binokulares Sehen ermöglicht es uns, in drei Dimensionen (3D) zu sehen, oder einfacher gesagt, Tiefe wahrzunehmen. Bei diesem Test werden sitzenden Teilnehmern mit 3D-Brille Bilder gezeigt. Unfähigkeit, Tiefe oder in 3D zu sehen, führt dazu, dass die Bilder als Punkte statt als erhabene Objekte erscheinen. Die Objekte werden in verschiedenen Stufen präsentiert, wobei jede Stufe von den Teilnehmern verlangt, verschiedene Ebenen der Tiefenwahrnehmung zu unterscheiden. Der Test wird in optischen Einheiten bewertet – im Bereich von 0 bis 15 Bogensekunden. Die maximale Punktzahl entspricht der Stufe, auf der das letzte Objekt identifiziert wurde.
2. Konvergenz gemessen am „motorischen Punkt proximum“: (cm) Wenn sich ein Objekt auf unsere Augen zubewegt, konvergieren sie symmetrisch, um den Fokus aufrechtzuerhalten. Es gibt jedoch einen Punkt, an dem unsere Augen nicht mehr symmetrisch konvergieren, der als Konvergenzpunkt oder „motorischer Punkt proximum“ bezeichnet wird. Dieser Test misst den Abstand (cm) zwischen dem Nasenrücken und dem Konvergenzpunkt bei sitzenden Teilnehmern, wenn ein Objekt näher an ihren Kopf bewegt wird.
3. Konvergenz fusional proximal: (Dioptrien, Prismenkonvergenzeinheiten) Dieser Test ist ähnlich zu (2). Wenn sich ein Objekt näher an unseren Kopf bewegt, konvergieren unsere Augen symmetrisch, um den Fokus aufrechtzuerhalten. Wenn das Objekt jedoch über die Konvergenzfähigkeit des Teilnehmers hinaus bewegt wird, beginnt der Teilnehmer, zwei Bilder zu sehen (Doppelbilder). Dieser Test misst den Abstand zwischen dem Nasenrücken und dem Punkt, an dem Doppeltsehen (cm) bei sitzenden Teilnehmern auftritt, wenn ein Objekt näher an ihren Kopf bewegt wird.
4. Binokulare Fusion mit Konvergenz: (Dioptrien, Prismenkonvergenzeinheiten) Dieser Test misst, wie gut sich ein Teilnehmer an Herausforderungen beim Fokussieren von Licht auf der Netzhaut anpassen kann. Diese Maßnahme besteht aus zwei fast identischen Tests, die sich nur durch die Entfernung unterscheiden. Ein Test wird durchgeführt, wenn ein Objekt 3 m vom sitzenden Teilnehmer entfernt platziert wird, und der andere mit einem Objekt, das 30 cm vom sitzenden Teilnehmer entfernt platziert wird. Licht vom Objekt wird durch ein Prisma geleitet – dies ist analog dazu, das Objekt weiter vom Körper weg zu bewegen. Als Reaktion darauf müssen die Augen divergieren (trennen), um auf das Objekt zu fokussieren, genauso wie sie es tun würden, wenn sich das Bild tatsächlich vom Körper weg bewegen würde. Verschiedene Prismen werden verwendet, um zunehmende Herausforderungen für die Teilnehmer zu schaffen. Die Punktzahl für diese Tests ist die maximale Menge an Prismenkonvergenz (Dioptrien, auf dem Prisma so angegeben, wie man Dioptrien auf einer Brille notieren würde), die der sitzende Teilnehmer in 3 m und in 30 cm aufnehmen kann.
5. Binokulare Fusion mit Divergenz: (Dioptrien, Prismenkonvergenzeinheiten) Dies ist derselbe Test wie (4), außer dass die Prismen das Licht divergieren und der Teilnehmer seine Augen konvergieren (statt divergieren) muss, um den Fokus aufrechtzuerhalten. Die Punktzahl für diese Tests ist die maximale Menge an Prismendivergenz (Dioptrien, auf dem Prisma angegeben, wie man Dioptrien auf einer Brille notieren würde), die der sitzende Teilnehmer bei 3 m und bei 30 cm aufnehmen kann.
6. Sakkadenbewegungen oder Augenmotorik: (Bewertung = schlecht, mittel, gut) Sakkadenbewegungen sind schnelle Augenbewegungen, die den Fixationspunkt abrupt verändern. Während dieses Tests erscheinen und verschwinden Lichter – an verschiedenen Stellen auf dem Bildschirm – mit einer Rate von 100 Blitzen pro Minute für insgesamt 2 Minuten. Der Teilnehmer nimmt eine Tandemstellung ein (dominanter Fuß vor dem nicht dominanten Fuß und in einer Linie) und steht eine Armlänge vom Bildschirm entfernt. Dem Teilnehmer wird gesagt, er solle seinen Kopf ruhig halten und nur seine Augen bewegen, um sich auf die erscheinenden Lichter zu konzentrieren. Das Testergebnis wird vom Kliniker basierend auf einem globalen qualitativen Eindruck über die gesamte 2-minütige Testdauer mit 3 separaten Teilbewertungen auf einer Ordinalskala für Qualität bewertet - für Synchronisation (schlecht, mittel, gut) und Sakkadenkorrektur ( viele Korrekturen, wenige Korrekturen, keine Korrekturen). Die drei Teilbewertungen werden gemäß dem proprietären Algorithmus unseres Industriepartners (Apexk) zu einer Gesamtbewertung kombiniert.
7. Anatomische okulomotorische Abweichung: (Dioptrien, Prismenkonvergenzeinheiten) Dieser Test misst die natürliche Abweichung der Augen (Heterophobie) und ermöglicht auch die Erkennung von Strabismus. Bei Strabismus ist eine anatomische Abweichung leicht zu erkennen, da die Augen der Person falsch ausgerichtet sind, so dass das dominante Auge der Person auf das interessierende Objekt blickt, das "faule/abgelenkte" Auge jedoch nicht. Bei Heterophobie ist die anatomische Abweichung mit bloßem Auge nicht sichtbar; Tatsächlich muss die Abweichung ausgelöst werden, indem jeweils ein Auge nacheinander abgedeckt wird, um die Abweichung auszulösen. Diese Messung besteht aus zwei identischen Tests, die sich in der Entfernung unterscheiden: Einer wird mit einem Objekt in 3 m Entfernung vom sitzenden Teilnehmer (Fernsicht) und der andere mit einem Objekt in 30 cm Entfernung vom sitzenden Teilnehmer (Nahsicht) durchgeführt. Bei diesem Test konzentrieren sich sitzende Teilnehmer auf ein Objekt. Der Kliniker bedeckt und deckt die Augen des Teilnehmers auf, um Bewegungen auszulösen, und verwendet ein Prisma, um diese Bewegungen aufzuheben. Das Prisma, das diese Aufhebung von Bewegungen erreicht, ist das Maß der anatomischen Abweichung. Die Punktzahl des Tests ist die Bewertung des Prismas, das die Bewegungsunterdrückung erreicht, für das Objekt, das in 30 cm und in 3 m platziert ist. Teilnehmer mit Strabismus sind von unserer Studie ausgeschlossen, da Strabismus eine Kontraindikation für ein visuelles Training nach einer Gehirnerschütterung darstellt.

Das Hauptziel dieser Studie ist es, die Korrelation zwischen der Änderung der Symptome und der Änderung der Ergebnisse der binokularen Sehtests zu bewerten. Für jeden Teilnehmer gibt es mindestens drei Meilensteinzeitpunkte: Baseline (M1), signifikante Verbesserung der Symptome (M2) und wenn der Teilnehmer asymptomatisch mit Aktivität ist oder 3 Monate nach dem Baseline-Test (M3). Teilnehmer, die mindestens 2 Wochen nach M1 keine signifikante Verbesserung aufweisen – werden nach 2 Wochen (M*) gemessen, um festzustellen, ob sich die visuellen Funktionstests verbessert haben. Diese Teilnehmer werden auch weiterhin bei M2 und M3 gemessen - für insgesamt 4 Besuche.

Diese Meilensteine ​​stellen den Zustand des Patienten dar: symptomatisch, gebessert, Auflösung/Ende der Studie. Für unsere Primäranalysen würde jeder Patient, der sich über 3 Monate nicht signifikant verbessert, Messungen bei M1, M* und M3 (Ende der Studie) erhalten. Da sich die Symptome nicht verbessert hätten, ist es nicht sinnvoll, sie in eine Korrelation zwischen Änderungen der Symptome und Änderungen der Testergebnisse einzubeziehen. Daher werden sie von den Primäranalysen ausgeschlossen und separat analysiert. Denn die Ermittler interessieren sich immer noch dafür, ob sich die Testergebnisse ändern können, wenn sich die Symptome nicht ändern. Der erste Schritt besteht darin, zu jedem Zeitpunkt, zu dem ein Meilenstein eintritt, zu beurteilen, ob es eine Korrelation zwischen dem BVT-Score und den Symptomen (Sx) der Teilnehmer gibt. Zur Verdeutlichung wird die Analyse anhand eines Datensatzes durchgeführt, in dem jede Datenzeile dargestellt wird durch: Teilnehmer, Zeit (M1, M2, M3), Symptombewertung und BVT-Bewertung. Das gesamte statistische Modell ist:

E[BVT] = β0 + β1*Sx + β2*M2 + β3*Sx*M2 + β4*M3 + β5*Sx*M3 + ε

Wobei M2 = 1, wenn Sx und BVT bei M2 gemessen werden und ansonsten gleich 0 sind, M3 = 1, wenn Sx und BVT bei M3 gemessen werden und ansonsten gleich 0 sind, und ε sich auf eine Zufallseffektvariable bezieht, die verwendet wird um wiederholte Messungen an denselben Teilnehmern zu berücksichtigen. In diesem Modell ist der Koeffizient β1 die Assoziation zwischen den Symptomwerten aller Teilnehmer und den BVTs. Dies liegt daran, dass M2=M3=0 ist, also sind die Terme rechts von β1*Sx alle gleich 0. In diesem Modell wird getestet, ob der Zeitpunkt der Messung (d. h. M1, M2 oder M3) die Korrelation beeinflusst, ist einfach. Wenn die Korrelation bei M2 dieselbe ist wie bei M1, dann ist der Koeffizient β3 0. Wenn die Korrelation bei M3 dieselbe ist wie bei M1, dann ist der Koeffizient β5 0. Wenn festgestellt wird, dass sowohl β3 als auch β5 nahe Null sind, sind die Assoziationen unabhängig von dem Meilenstein, an dem die Daten gesammelt wurden, und die Analyse wird mit allen Daten zusammen in einer vereinfachten Analyse erneut ausgeführt, um die Aussagekraft zu erhöhen Untergruppenanalysen.

Als nächstes wird die Assoziation der Änderung von BVT mit der Änderung von Sx gemessen. Für diese Analysen werden die Daten auf die relevanten Meilensteine ​​eingeschränkt. Die statistischen Modelle sind:

E [BVT M2 - BVT M1 | M2 = 1, M1 = 1] = β0 + β6*(S × M2 – S × M1) + ε E [BVT M3 – BVT M2 | M3=1, M2=1] = β0 + β7*(SxM3-SxM2) + ε wobei BVT M# sich auf die bei Meilensteinnummer = # gemessene BVT bezieht und SxM# sich auf die bei Meilensteinnummer = # gemessene Symptombewertung bezieht.

Wenn sich herausstellt, dass die Werte von β6 und β7 ähnlich sind, dann sind die Assoziationen wiederum unabhängig von den Meilensteinen, an denen die Daten gesammelt wurden. Wie oben wird die Analyse mit allen Daten zusammen in einer vereinfachten Analyse erneut ausgeführt, um die Aussagekraft der Untergruppenanalysen zu erhöhen.

Die obigen Gleichungen können verwendet werden, um die Assoziation zwischen der Änderung der Gesamtsymptombewertung und der Änderung der BVT-Gesamtbewertung, der Änderung einer beliebigen Symptombewertung und der Änderung einer beliebigen BVT sowie Änderungen in Untergruppen von Symptombewertungen und Änderungen in Untergruppen von BVTs zu bewerten. Da erwartet wird, dass ein Mangel an einer bestimmten Sehfunktion nur bestimmte Symptome verursacht und nur bestimmte BVTs betrifft, beschränken sich unsere primären Analysen auf 5 Vergleiche, die im Abschnitt über die Ergebnismessung erörtert werden.

Die grobe stereoskopische Sehschärfe und die anatomische okulomotorische Abweichung sind Tests, die die Sehfunktion messen, die vor der Gehirnerschütterung bestand, und es wird daher nicht erwartet, dass sie mit irgendwelchen Veränderungen der Symptome korrelieren. Diese Tests werden im Rahmen einer allgemeinen Sichtprüfung durchgeführt.

Die folgenden Symptome im SCAT3 korrelieren voraussichtlich nicht mit Sehtests: Druck im Kopf, Nackenschmerzen, Geräuschempfindlichkeit, Gefühl der Verlangsamung, Verwirrtheit, Schläfrigkeit, Einschlafstörungen, emotionaler, Reizbarkeit, Traurigkeit, Nervosität oder Ängstlichkeit .

Die Sekundäranalysen werden Assoziationen zwischen dem Gesamtsymptom-Score und dem BVT-Gesamtscore sowie die Assoziationen zwischen den Scores für jedes Symptom und den Scores für jede Messung des binokularen Sehens separat umfassen. Darüber hinaus werden die Ermittler Assoziationen innerhalb von Untergruppen der Teilnehmer auf der Grundlage des klinischen Eindrucks untersuchen, wenn beim ersten Besuch (j/n) Anomalien im visuellen System vorliegen, Zeit zwischen Gehirnerschütterung und Ausgangstest (<14 Tage, 14-28 Tage , >28 Tage), frühere Gehirnerschütterung (j/n) und frühere Behandlung wegen psychischer Erkrankung (j/n).

Da Gehirnerschütterungen häufig vorkommen, hat diese Studie das Potenzial, zu einer verbesserten Behandlung der vielen Patienten beizutragen, die nach einer Gehirnerschütterung unter Schwindel und anderen Symptomen leiden.