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Mild Traumatic Brain Injury im Sport
REVIEW
Orthopaedics Traumatology
Sports Orthop. Traumatol. 32, 183–187 (2016) ß Elsevier GmbH www.SOTjournal.com http://dx.doi.org/10.1016/j.orthtr.2016.03.052
and
Zusammenfassung Mild Traumatic Brain Injury (mTBI) kann im Sport durch ein stumpfes Trauma gegen den Kopf, Nacken oder den restlichen K€orper entstehen. Daraus resultierende Kr€afte k€onnen direkt oder indirekt auf den Kopf wirken und zu neurologischen Funktionsst€orungen f€uhren. Meist bleibt der Athlet bei Bewusstsein. Symptome k€onnen unmittelbar oder zeitverz€ogert, nach Stunden oder Tagen auftreten. Aufgrund der unspezifischen und h€aufig kurzen Dauer der Symptomatik wird die Verletzung h€aufig nicht diagnostiziert und meist untersch€atzt. Die Regenerationsdauer betroffener Athleten betr€agt in der Regel zwischen 7 und 10 Tagen. Die meisten erholen sich spontan und vollst€andig. Bereits nach dreimaligem Auftreten der Verletzung erh€oht sich jedoch die Wahrscheinlichkeit persistierender Symptome. €rter €sselwo Schlu Leichte traumatische Kopfverletzung im Sport – Gehirnersch€utterung – Diagnostik – Return to Play-Protokoll
G. Oberthaler et al.
Mild Traumatic Brain Injury in sports Summary Mild Traumatic Brain Injury (mTBI) may be caused by a blunt trauma directly against the head and the neck, or indirectly against the rest of the body. The resulting forces may lead to temporary changes in neurophysiology. Usually, there is no loss of consciousness. The injury may turn symptomatic immediately, several hours or up to days after the event. The mTBI often stays undiagnosed and is not taken seriously enough. In general, athletes recover in 7 up to 10 days. The majority of them make a full recovery. Nevertheless, after only three injuries, persistent changes are more likely to occur. Keywords Mild traumatic brain injury – Sports related concussion – Diagnostic tools – Return to Play protocol
REVIEW
Mild Traumatic Brain Injury im Sport Gerhard Oberthalera, Bernadette Grubingerb, Veronika Kreitmayrb Facharzt fu¨r Unfallchirurgie, Teamarzt EC Red Bull Salzburg b Red Bull Diagnostik und Trainingszentrum (DTC) Thalgau, Sportpsychologie
a
Eingegangen/submitted: 14.05.2015; u¨berarbeitet/revised: 21.09.2015; akzeptiert/accepted: 22.03.2016 Online verfu¨gbar seit/Available online: 04.05.2016
Definition Eine mild Traumatic Brain Injury (mTBI) entsteht durch eine direkte oder indirekte (z.B. Bodycheck) Krafteinwirkung auf den Kopf. In Folge kann es zu einer voru¨bergehenden Vera¨nderung der Bewusstseinslage und Beeintra¨chtigung neurologischer Funktionen kommen. Diese regenerieren sich meist spontan und nach kurzer Zeit. Die klinisch-neurologische Symptomatik kann sich auf der ko¨rperlichen, kognitiven und emotionalen Ebene sowie beim Schlafverhalten a¨ußern. Die Regenerationsphase dauert in der Regel sieben bis zehn Tage. Die Begriffe mTBI, leichte traumatische Kopfverletzung, Gehirnerschu¨tterung und Commotio cerebri werden in der Praxis sowie in der Literatur ha¨ufig synonym verwendet. Es liegt generell keine einheitliche und geeignete Klassifikation fu¨r mTBI vor. Zur Orientierung ko¨nnen a¨hnliche Diagnosen in anerkannten Klassifikationssystemen (z.B. Commotio cerebri im ICD-10) verwendet werden. Ha¨ufig wird auch die Glasgow Coma Scale (GCS) zur Klassifikation herangezogen. Eine mTBI entspricht einer GCS von 13-15, bei maximal 15 erreichbaren Punkten und fa¨llt dadurch in den Bereich leichtes Scha¨del-Hirn-Trauma (Tabelle 1). Es kann jedoch auch bei einem unauffa¨lligen G. Oberthaler et al.
Befund anhand der GCS eine mTBI vorliegen. Im Konsensuspapier, der nun schon vierten internationalen Expertenkonferenz zum Thema Concussion, findet sich neben generellen Leitlinien auch eine umfassende Definition, die ebenfalls fu¨r mTBI herangezogen werden kann [13].
€ Atiologie Ein direktes oder indirektes Trauma gegen den Kopf kann zu einer abrupten Beschleunigung des Gehirns fu¨hren. Dabei bewegen sich die relativ weiche Gehirnmasse und der harte Scha¨delknochen unterschiedlich. Durch axiale oder rotatorische Beschleunigungen kann es zu direktem Kontakt zwischen der Gehirnmasse und dem Scha¨delknochen kommen. Außerdem kann das Gehirn dabei komprimiert werden. Die dabei wirkenden Verformungskra¨fte ko¨nnen zu diffusen axonalen Verletzungen fu¨hren [8]. Beschreiben das Auftreten einer neurometabolischen Kaskade, welche durch ein komplexes Zusammenspiel von zellula¨ren und vaskula¨ren Vera¨nderungen charakterisiert ist. Es kommt zu Beeintra¨chtigungen der Ionenflu¨sse, des Stoffwechsels, der Neurotransmission und einer generellen Verminderung des zerebralen Blutflusses. Im
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Tabelle 1. Klassifikation nach der Glasgow Coma Scale. Scha¨del-Hirn-Trauma
Glasgow Coma Scale
leicht (mTBI)
mittel
schwer
13-15
9-12
8
ventralen Bereich des Temporal- und Frontallappens ist das Gewebe durch die Unebenheiten der Scha¨delbasis besonders gefa¨hrdet [1].
H€aufigkeit U¨ber 85% der ja¨hrlich 1,5 Millionen traumatischen Gehirnverletzungen in den Vereinigten Staaten werden als mTBI eingestuft. Ja¨hrlich besuchen durchschnittlich 500 pro 100.000 Einwohner mit der Diagnose mTBI eine Unfallambulanz. Eine sportliche Ta¨tigkeit fu¨hrte bei 6% der mTBIs zur dieser Diagnose. Bei Kindern und Jugendlichen ist der Anteil der sportbedingten Verletzungen besonders hoch. Betrachtet man Sportunfa¨lle (inklusive Radfahrunfa¨lle) im Alter zwischen 5 und 14 Jahren ko¨nnen bis zu 24% der mTBI auf eine Ursache im Sport zuru¨ckgefu¨hrt werden [2]. Wenn man bedenkt, dass eine mTBI ha¨ufig nicht diagnostiziert wird und somit auch durch das Gesundheitswesen
nicht erfasst wird, muss von einer weit ho¨heren Dunkelziffer ausgegangen werden. Diese hohe Inzidenzrate einer mTBI verteilt sich auf unterschiedlichste Sportarten. Bei Sportarten mit direktem oder ha¨ufigem Ko¨rperkontakt wie Boxen, American Football, Rugby, Eishockey und Handball findet die Diagnose mTBI im sportlichen Alltag bereits Beachtung und wird deshalb auch ha¨ufiger diagnostiziert als in anderen Sportarten. Da eine mTBI jedoch auch durch Stu¨rze oder Kontakt mit dem Sportgera¨t entstehen kann, za¨hlen Reiter, Turner, Fußballer (u.a. Kopfba¨lle), Motorsportler und Athleten zahlreicher anderer Sportarten ebenfalls zur Risikogruppe.
Symptome Eine mTBI zeichnet sich durch eine eher unspezifische und kurz anhaltende Symptomatik aus. Zusa¨tzlich ist diese nicht immer unmittelbar nach der Verletzung zu beobachten.
Symptome ko¨nnen erst Stunden oder Tage spa¨ter auftreten. Bei einem normalen Verlauf bilden sich die Symptome innerhalb von sieben bis zehn Tagen wieder zuru¨ck. Die auftretenden Symptome ko¨nnen in die Bereiche physisch, kognitiv, emotional und Schlaf eingeteilt werden (Tabelle 2).
Diagnostik Fu¨r eine erste Diagnose kann das Sport Consensus Assessment Tool 3 (SCAT 3, vgl. [13]) herangezogen werden. Dieses diagnostische Tool wurde fu¨r die unmittelbare Erhebung der Schwere einer Kopfverletzung entwickelt. Das Sport Consensus Assessment Tool 3 kann direkt am Spielfeldrand durchgefu¨hrt werden. Dieses diagnostische Mittel sollte als Screening-Instrument dienen und die Basis einer umfangreichen klinischen Diagnostik darstellen. Aufgrund der breitgefa¨cherten Symptomatik einer mTBI ist eine interdisziplina¨re Zusammenarbeit von A¨rzten, Physiotherapeuten und Neuropsychologen empfohlen. Neben der a¨rztlichen, gegebenenfalls neurologischen und der physiotherapeutischen (vestibula¨res System) Untersuchung stellt die neuropsychologische Diagnostik einen Eckstein des Abkla¨rungsprozesses dar.
Tabelle 2. Symptomcluster bei mTBI [16]. Physisch
Kognitiv
Emotional
Schlaf
Kopfschmerzen Nackenschmerzen U¨belkeit / Erbrechen Schwindel Gleichgewichtssto¨rungen Koordinationssto¨rungen Sehsto¨rungen Ho¨rsto¨rungen Licht -/ Gera¨uschempfindlichkeit Mu¨digkeit Erscho¨pfung
Bewusstlosigkeit
Reizbarkeit
Schla¨frigkeit
Benommenheit Verwirrtheit / Desorientierung
Depressive Verstimmung Erho¨hte Emotionalita¨t
Vermehrter Schlafbedarf Verminderter Schlafbedarf
Verlangsamtes Denken Geda¨chtnissto¨rungen
Nervosita¨t
Einschlafsto¨rungen
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G. Oberthaler et al.
Konzentrationssto¨rungen
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Durchschlafsto¨rungen
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Der diagnostische Ansatz der Autoren basiert auf den Leitlinien der dritten internationalen Expertenkonferenz zum Thema Concussion [13]. Dadurch ist zu erwarten, dass sich die dargestellte Diagnostik u¨ber weite Strecken mit der Vorgehensweise anderer sportpsychologischer Institute deckt. Im Rahmen der neuropsychologischen Diagnostik werden Symptome (s.o.) erhoben, neuropsychologische Tests durchgefu¨hrt und ein quantitatives Elektroenzephalogramm (QEEG) sowie ereigniskorrelierte Potentiale abgeleitet. Allgemein ist die hohe Individualita¨t der diagnostischen Variablen zu beru¨cksichtigen. Damit im Falle einer Verletzung eine zuverla¨ssige Beurteilung der Testergebnisse erfolgen kann wird mit den Athleten vor Beginn der Saison im gesunden Zustand eine Baseline-Untersuchung durchgefu¨hrt. Damit liegen fu¨r alle in der neuropsychologischen Diagnostik erhobenen Bereiche Ausgangswerte vor. Eine Diagnose kann daher auf der Grundlage individueller Vera¨nderungen getroffen werden. Die Symptomerhebung und -verfolgung (vgl. SCAT3) stehen am Beginn der Diagnostik. Neuropsychologische Tests werden entweder erst nach Symptomfreiheit (z.B. Kopfschmerzen) oder einer deutlichen Reduktion des Schweregrades (z.B. Mu¨digkeit) durchgefu¨hrt. Computerbasierte neuropsychologische Testverfahren werden in folgenden Bereichen zur Erfassung der kognitiven Leistungsfa¨higkeit eingesetzt:
Einfach- und Wahlreaktion Reaktive Belastbarkeit Konzentration Ablenkbarkeit Merkfa¨higkeit Visuelle Wahrnehmung
Besonders im Sport sind computerbasierte Verfahren von Bedeutung,
da sie neben der Erhebung der Bearbeitungsqualita¨t auch eine exakte Zeitmessung ermo¨glichen und somit geringe Vera¨nderungen detektiert werden ko¨nnen. Die neuropsychologische Testung wird bei Bedarf wiederholt bis sich das Leistungsniveau des Athleten auf dem Ausgangsniveau befindet. Das quantitative Elektroenzephalogramm (QEEG) wird ehest mo¨glich nach der Verletzung abgeleitet. Ereigniskorrelierte Potentiale entstehen unter kognitiver Belastung und werden deshalb, wie die neuropsychologischen Tests, erst nach Abklingen der Symptome gemessen. In der Diagnostikeinrichtung der Autoren wird das Elektroenzephalogramm mit einem 19-Kanal-Gera¨t abgeleitet. Die Abtastrate betra¨gt 250 Hz und Elektrodenimpedanzen werden wa¨hrend der Messung unter 5 kOhm gehalten. Die bei einer EEG-Messung erhobenen Frequenzen werden u¨blicherweise in Frequenzba¨nder (Delta, Theta, Alpha, Beta, Gamma) zusammengefasst und ko¨nnen grob in langsamere (Delta, Theta, Alpha) und schnellere (Beta, Gamma) Frequenzen eingeteilt werden. Die exakte Einteilung der Frequenzba¨nder variiert in der Literatur. Die von den Autoren verwendete Einteilung ist in Tabelle 3 ersichtlich. Die quantitative Elektroenzephalographie (QEEG) ist eine mathematische Analysemethode des EEGs. Hierbei werden die einzelnen Kana¨le auf Artefakte gepru¨ft und mitTabelle 3. Frequenzba¨nder des QEEGs. Frequenzba¨nder
Frequenzbereiche in Hz
Delta Theta Alpha Beta Gamma
1,5 - 3 4 - 7,5 8 - 12 13 - 31 32 - 45
G. Oberthaler et al.
einander in Beziehung gesetzt. Nach der Bereinigung des Signals werden u¨ber mathematische Methoden korrelierende Hirnaktivita¨ten zusammengefasst (independent component analysis). Fu¨r das Ruhe-EEG werden spektrale Dichtegrafiken der Hirnoberfla¨che erzeugt. In der Darstellung werden fu¨r jedes Frequenzband die Intensita¨ten abgebildet. Die Intensita¨t wird dabei farbkodiert (blau: niedrigere Intensita¨t, gelb: hohe Intensita¨t). Fu¨r die ereigniskorrelierten Potentiale werden die Hirnstro¨me basierend der Ereignisse u¨berlagert und gemittelt. Das QEEG der Ruhebedingung und ereigniskorrelierte Potentiale werden als diagnostische Verfahren fu¨r mTBI in der Literatur sehr kritisch diskutiert [17]. Fu¨r eine Verwendung spricht sich Duff [5] aus, der auf die hohe Sensitivita¨t des Elektroenzephalogramms hinweist. Mu¨ller et al. [15] konnten nach mTBI signifikante Unterschiede ereigniskorrelierter Potentiale im Vergleich mit einer Kontrollpopulation feststellen. In der Literatur beschriebene Charakteristika einer mTBI ko¨nnen von den Autoren ebenfalls ha¨ufig beobachtet werden. Das QEEG und ereigniskorrelierte Potentiale werden ausschließlich in Kombination mit der klinischen Symptomatik und des kognitiven Leistungsniveaus zur diagnostischen Abkla¨rung einer mTBI herangezogen. In Abbildung 1 erkennt man die Intensita¨tsgrafiken des Ruhe-EEGs der Baseline-Messung (BL) vor einer Verletzung im Vergleich mit der Messung nach einer mTBI. Es sind Erho¨hungen der Intensita¨t im Delta- und ThetaFrequenzband ersichtlich. Diese ko¨nnen unter anderem mit Beeintra¨chtigungen in der allgemeinen Informationsverarbeitung (z.B. verla¨ngerte Reaktionszeiten) oder je nach Lokalisation mit spezifischen Einschra¨nkungen (z.B. visuelle Leistungsfa¨higkeit) zusammenha¨ngen.
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Abbildung 1 Intensit€atsgrafiken des Normvergleichs vor und nach einer mTBI
Folgen Die Folgen einer mTBI ko¨nnen vielfa¨ltig sein und werden bislang ha¨ufig unterscha¨tzt. Unmittelbar nach der Verletzung steigt das Risiko eine erneute mTBI zu erleiden um das Vierbis Sechsfache an ([9]; [4]). Weitere Kopfverletzungen ko¨nnen sich durch die erho¨hte Vulnerabilita¨t des Gehirns in dieser Phase deutlich schwerwiegender auswirken. In seltenen Fa¨llen kam es bereits zu einem ,,Second Impact Syndrom‘‘, einer lebensbedrohlichen Sto¨rung zerebrovaskula¨rer Autoregulationsprozesse, das in manchen Sportarten (American Football, Eishockey, Fußball) bereits zu Todesfa¨llen fu¨hrte. Das deutlich erho¨hte Risiko, eine weitere mTBI zu erleiden, ha¨ngt auch mit dem meist beeintra¨chtigten kognitiven Leistungsniveau zusammen. Verla¨ngerte Reaktionszeiten, verminderte Konzentrationsfa¨higkeit oder eine Verlangsamung der visuellen Verarbeitung beeinflussen das Verhalten auf dem Spielfeld negativ und erho¨hen somit die Verletzungsgefahr. Treten im Laufe einer sportlichen Laufbahn mehrere mTBIs auf, ko¨nnen diese zu chronischen Beeintra¨chtigungen fu¨hren. Studien berichten, dass es bereits nach drei Verletzungen dieser Art zu dauerhaften pathologischen Vera¨nderungen der Neurophysiologie kommen kann [7,11]. Es konnten Zusammenha¨nge mit persis-
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tierenden Symptomen, chronischen kognitiven Einschra¨nkungen und psychiatrischen Sto¨rungen nachgewiesen werden [14]. Im Alltag a¨ußert sich dies ha¨ufig durch chronische Kopfschmerzen, Migra¨ne, Schlafprobleme, Geda¨chtnisschwierigkeiten, generelle Lichtempfindlichkeit, Depression und Angststo¨rungen. Eine von Guskievicz et al. [10] an 2552 zuru¨ckgetretenen FootballSpielern durchgefu¨hrte Studie zeigt eine um 11% erho¨hte Wahrscheinlichkeit fu¨r Depression, ein 5-fach ho¨heres Risiko fu¨r Alzheimer und ein 3-fach ho¨heres Risiko fu¨r Geda¨chtnisprobleme. Weitere Artikel berichten auch von Parkinsonerkrankungen und endokrinen Dysfunktionen (z.B. [3]).
Therapie und Return to Play Die erste und vielleicht auch entscheidendste ,,therapeutische Intervention‘‘ nach einer mTBI besteht in der sofortigen Herausnahme des Athleten aus dem aktuellen Trainings- und
Spielbetrieb. Danach folgt eine Ruhephase ohne ko¨rperliche und geistige Aktivita¨ten mit dem Ziel einer raschen Symptomreduktion oder ga¨nzlichen Symptomfreiheit. Eine zusa¨tzliche medikamento¨se Therapie ist bei einem typischen Verlauf selten indiziert. Kommt es im Rahmen der Verletzung zu Beschwerden auf struktureller oder funktioneller Ebene, ko¨nnen physiotherapeutische Maßnahmen symptomerleichternd wirken und die Regeneration beschleunigen. Betrachtet man den zeitlichen Verlauf der Regeneration, bilden sich u¨blicherweise zuerst die Symptome zuru¨ck, kognitive Beeintra¨chtigungen bleiben ha¨ufig ein paar Tage bestehen. Auf elektrophysiologischer Ebene ko¨nnen Vera¨nderungen u¨ber mehrere Wochen hinweg nachgewiesen werden [6]. Sobald sich die akuten Symptome zuru¨ckgebildet haben, wird die neuropsychologische Testung durchgefu¨hrt und das Return to Play (RTP) beginnt. Das RTP beschreibt einen schrittweise durchgefu¨hrten Prozess von leichter ko¨rperlicher Aktivita¨t bis zur vollsta¨ndigen Regeneration mit Ru¨ckkehr in den Wettkampf. Ko¨rperliche und geistige Anforderungen an den Athleten steigen dabei mit jeder Stufe kontinuierlich an. Zwischen jeder Stufe sollten etwa 24 Stunden liegen. Treten erneut Symptome auf, kehrt der Athlet auf die vorherige Stufe zuru¨ck. Die Autoren folgen einem RTP (Tabelle 4), das in Anlehnung an das Consensus Statement in Zu¨rich 2008 [12] erarbeitet wurde. In der
Tabelle 4. Return-to-Play-Protokoll (modifiziert nach [12]). Keine Aktivita¨ten, ko¨rperliche und geistige Ruhephase Stufe Stufe Stufe Stufe Stufe Stufe
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Leichtes Ausdauertraining Intervallbasiertes Ausdauertraining Krafttraining Sportspezifisches Training ohne Ko¨rperkontakt Sportspezifisches Training mit vollem Ko¨rperkontakt Return to Play – Ru¨ckkehr in den Wettkampf
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Praxis hat es sich bewa¨hrt zum Zeitpunkt der neuropsychologischen Testung bereits mit leichtem Ausdauertraining zu beginnen. Steigen die kognitiven Anforderungen im RTP an, sollten sich jedoch alle neuropsychologischen Testresultate auf einem ausreichenden Niveau (Ausgangswerte der Baseline-Testung) befinden. Der gesamte Return-to-Play-Prozess dauert im Idealfall sieben Tage. Bei jungen Sportlern, die sich noch in schulischer Ausbildung befinden, ist zudem das Return to School zu beachten. Ein zu fru¨her Einstieg in den Schulalltag kann durch die damit verbundenen geistigen Anforderungen Symptome versta¨rken oder erneut provozieren. Dieser komplexe und dynamische Return-to-Play-Prozess wird in einer engen Zusammenarbeit von medizinischem Team, Trainern und Betreuungspersonen mit dem Athleten je nach Schweregrad und Dauer der Verletzung individuell gestaltet.
Kernbotschaft – mTBI - ist eine ernst zu nehmende Verletzung und kann bleibende Scha¨den verursachen (Sensibilisierung von Sportlern und Trainern)! - tritt meist ohne Verlust des Bewusstseins auf und kann bis zu einigen Stunden oder Tagen nach der Verletzung symptomatisch werden! - bei Verdacht auf mTBI – Sportverbot, konsequentes Anwenden des RTP-Protokolls (auch bei limitierten diagnostischen Mo¨glichkeiten) – vor allem beim jugendlichen Sportler!
Interessenkonflikt Es liegt kein Interessenkonflikt vor.
Literatur [1] J.E. Bailes, R.C. Cantu, Head injuries in athletes, Neurosurgery 48 (2001) 26–46. [2] J. Bazarian, J. McClung, M. Shah, Y.T. Cheng, W. Flesher, J. Kraus, Mild traumatic brain injury in the United States, 1998-2000, Brain Injury 19 (2005) 85–91. [3] J.J. Bazarian, I. Cernak, L. NobleHaeusslein, S. Potolicchio, N. Temkin, Long-term neurologic outcomes after traumatic brain injury, Journal of Head Trauma Rehabilitation 24 (2009) 439–451. [4] M.W. Collins, M.R. Lovell, G.L. Iverson, R.C. Cantu, J.C. Maroon, M. Field, Cumulative effects of concussion in high school athletes, Neurosurgery 51 (5) (2002) 1175–1179. [5] J. Duff, The usefulness of quantitative EEG (QEEG) and neurotherapy in the assessment and treatment of post-concussion syndrome, Clinical EEG and Neuroscience 35 (2004) 198–209. [6] R.J. Echemendı´a, Return to Play, in: R. J. Echemenı´a (Ed.), Sports Neuropsychology, The Guilford Press, New York, 2006, pp. 45–70. [7] M. Gaetz, D. Goodman, H. Weinberg, Electrophysiological evidence for the cumulative effects of concussion, Brain Injury 14 (12) (2000) 1077–1088. [8] C.C. Giza, D.A. Hovda, The pathophysiology of traumatic brain injury, in: M. R. Lovell, R.J. Echemendia, J.T. Barth, M.W. Collins (Eds.), Traumatic brain injury in sports, Swets & Zeitlinger, Lisse, 2004, pp. 45–71. [9] K.M. Guskievicz, S.W. Marshall, J. Bailes, M. McCrea, R.C. Cantu, C. Randolph, B.D. Jordan, Cumulative effects associated with recurrent concussion in collegiate football players: The NCCA concussion study, Journal of the American Medical Association 290 (2003) 2549–2555. [10] K.M. Guskievicz, M. McCrea, S.W. Marshall, R.C. Cantu, C. Randolph, W. Barr, Associaton between recurrent concussion and late-life cognitive impairment in retired professional football players, Neurosurgery 57 (4) (2005) 719–726. [11] G.L. Iverson, M. Gaetz, M.R. Lovell, M. W. Collins, Relation between subjective fogginess and neuropsychological testing following concussion, Journal
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Korrespondenzadresse: Dr. Gerhard Oberthaler, Unfallkrankenhaus Salzburg, Dr. Franz-Rehrl-Platz 5, 5020 Salzburg, Austria. Tel.: +43 664 5001160 E-Mail: [email protected]
Available online at www.sciencedirect.com
ScienceDirect G. Oberthaler et al.
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Sports Orthop. Traumatol. 32, 183–187 (2016) ß Elsevier GmbH www.SOTjournal.com http://dx.doi.org/10.1016/j.orthtr.2016.03.052
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Zusammenfassung Mild Traumatic Brain Injury (mTBI) kann im Sport durch ein stumpfes Trauma gegen den Kopf, Nacken oder den restlichen K€orper entstehen. Daraus resultierende Kr€afte k€onnen direkt oder indirekt auf den Kopf wirken und zu neurologischen Funktionsst€orungen f€uhren. Meist bleibt der Athlet bei Bewusstsein. Symptome k€onnen unmittelbar oder zeitverz€ogert, nach Stunden oder Tagen auftreten. Aufgrund der unspezifischen und h€aufig kurzen Dauer der Symptomatik wird die Verletzung h€aufig nicht diagnostiziert und meist untersch€atzt. Die Regenerationsdauer betroffener Athleten betr€agt in der Regel zwischen 7 und 10 Tagen. Die meisten erholen sich spontan und vollst€andig. Bereits nach dreimaligem Auftreten der Verletzung erh€oht sich jedoch die Wahrscheinlichkeit persistierender Symptome. €rter €sselwo Schlu Leichte traumatische Kopfverletzung im Sport – Gehirnersch€utterung – Diagnostik – Return to Play-Protokoll
G. Oberthaler et al.
Mild Traumatic Brain Injury in sports Summary Mild Traumatic Brain Injury (mTBI) may be caused by a blunt trauma directly against the head and the neck, or indirectly against the rest of the body. The resulting forces may lead to temporary changes in neurophysiology. Usually, there is no loss of consciousness. The injury may turn symptomatic immediately, several hours or up to days after the event. The mTBI often stays undiagnosed and is not taken seriously enough. In general, athletes recover in 7 up to 10 days. The majority of them make a full recovery. Nevertheless, after only three injuries, persistent changes are more likely to occur. Keywords Mild traumatic brain injury – Sports related concussion – Diagnostic tools – Return to Play protocol
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Eingegangen/submitted: 14.05.2015; u¨berarbeitet/revised: 21.09.2015; akzeptiert/accepted: 22.03.2016 Online verfu¨gbar seit/Available online: 04.05.2016
Definition Eine mild Traumatic Brain Injury (mTBI) entsteht durch eine direkte oder indirekte (z.B. Bodycheck) Krafteinwirkung auf den Kopf. In Folge kann es zu einer voru¨bergehenden Vera¨nderung der Bewusstseinslage und Beeintra¨chtigung neurologischer Funktionen kommen. Diese regenerieren sich meist spontan und nach kurzer Zeit. Die klinisch-neurologische Symptomatik kann sich auf der ko¨rperlichen, kognitiven und emotionalen Ebene sowie beim Schlafverhalten a¨ußern. Die Regenerationsphase dauert in der Regel sieben bis zehn Tage. Die Begriffe mTBI, leichte traumatische Kopfverletzung, Gehirnerschu¨tterung und Commotio cerebri werden in der Praxis sowie in der Literatur ha¨ufig synonym verwendet. Es liegt generell keine einheitliche und geeignete Klassifikation fu¨r mTBI vor. Zur Orientierung ko¨nnen a¨hnliche Diagnosen in anerkannten Klassifikationssystemen (z.B. Commotio cerebri im ICD-10) verwendet werden. Ha¨ufig wird auch die Glasgow Coma Scale (GCS) zur Klassifikation herangezogen. Eine mTBI entspricht einer GCS von 13-15, bei maximal 15 erreichbaren Punkten und fa¨llt dadurch in den Bereich leichtes Scha¨del-Hirn-Trauma (Tabelle 1). Es kann jedoch auch bei einem unauffa¨lligen G. Oberthaler et al.
Befund anhand der GCS eine mTBI vorliegen. Im Konsensuspapier, der nun schon vierten internationalen Expertenkonferenz zum Thema Concussion, findet sich neben generellen Leitlinien auch eine umfassende Definition, die ebenfalls fu¨r mTBI herangezogen werden kann [13].
€ Atiologie Ein direktes oder indirektes Trauma gegen den Kopf kann zu einer abrupten Beschleunigung des Gehirns fu¨hren. Dabei bewegen sich die relativ weiche Gehirnmasse und der harte Scha¨delknochen unterschiedlich. Durch axiale oder rotatorische Beschleunigungen kann es zu direktem Kontakt zwischen der Gehirnmasse und dem Scha¨delknochen kommen. Außerdem kann das Gehirn dabei komprimiert werden. Die dabei wirkenden Verformungskra¨fte ko¨nnen zu diffusen axonalen Verletzungen fu¨hren [8]. Beschreiben das Auftreten einer neurometabolischen Kaskade, welche durch ein komplexes Zusammenspiel von zellula¨ren und vaskula¨ren Vera¨nderungen charakterisiert ist. Es kommt zu Beeintra¨chtigungen der Ionenflu¨sse, des Stoffwechsels, der Neurotransmission und einer generellen Verminderung des zerebralen Blutflusses. Im
Mild Traumatic Brain Injury im Sport
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Tabelle 1. Klassifikation nach der Glasgow Coma Scale. Scha¨del-Hirn-Trauma
Glasgow Coma Scale
leicht (mTBI)
mittel
schwer
13-15
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ventralen Bereich des Temporal- und Frontallappens ist das Gewebe durch die Unebenheiten der Scha¨delbasis besonders gefa¨hrdet [1].
H€aufigkeit U¨ber 85% der ja¨hrlich 1,5 Millionen traumatischen Gehirnverletzungen in den Vereinigten Staaten werden als mTBI eingestuft. Ja¨hrlich besuchen durchschnittlich 500 pro 100.000 Einwohner mit der Diagnose mTBI eine Unfallambulanz. Eine sportliche Ta¨tigkeit fu¨hrte bei 6% der mTBIs zur dieser Diagnose. Bei Kindern und Jugendlichen ist der Anteil der sportbedingten Verletzungen besonders hoch. Betrachtet man Sportunfa¨lle (inklusive Radfahrunfa¨lle) im Alter zwischen 5 und 14 Jahren ko¨nnen bis zu 24% der mTBI auf eine Ursache im Sport zuru¨ckgefu¨hrt werden [2]. Wenn man bedenkt, dass eine mTBI ha¨ufig nicht diagnostiziert wird und somit auch durch das Gesundheitswesen
nicht erfasst wird, muss von einer weit ho¨heren Dunkelziffer ausgegangen werden. Diese hohe Inzidenzrate einer mTBI verteilt sich auf unterschiedlichste Sportarten. Bei Sportarten mit direktem oder ha¨ufigem Ko¨rperkontakt wie Boxen, American Football, Rugby, Eishockey und Handball findet die Diagnose mTBI im sportlichen Alltag bereits Beachtung und wird deshalb auch ha¨ufiger diagnostiziert als in anderen Sportarten. Da eine mTBI jedoch auch durch Stu¨rze oder Kontakt mit dem Sportgera¨t entstehen kann, za¨hlen Reiter, Turner, Fußballer (u.a. Kopfba¨lle), Motorsportler und Athleten zahlreicher anderer Sportarten ebenfalls zur Risikogruppe.
Symptome Eine mTBI zeichnet sich durch eine eher unspezifische und kurz anhaltende Symptomatik aus. Zusa¨tzlich ist diese nicht immer unmittelbar nach der Verletzung zu beobachten.
Symptome ko¨nnen erst Stunden oder Tage spa¨ter auftreten. Bei einem normalen Verlauf bilden sich die Symptome innerhalb von sieben bis zehn Tagen wieder zuru¨ck. Die auftretenden Symptome ko¨nnen in die Bereiche physisch, kognitiv, emotional und Schlaf eingeteilt werden (Tabelle 2).
Diagnostik Fu¨r eine erste Diagnose kann das Sport Consensus Assessment Tool 3 (SCAT 3, vgl. [13]) herangezogen werden. Dieses diagnostische Tool wurde fu¨r die unmittelbare Erhebung der Schwere einer Kopfverletzung entwickelt. Das Sport Consensus Assessment Tool 3 kann direkt am Spielfeldrand durchgefu¨hrt werden. Dieses diagnostische Mittel sollte als Screening-Instrument dienen und die Basis einer umfangreichen klinischen Diagnostik darstellen. Aufgrund der breitgefa¨cherten Symptomatik einer mTBI ist eine interdisziplina¨re Zusammenarbeit von A¨rzten, Physiotherapeuten und Neuropsychologen empfohlen. Neben der a¨rztlichen, gegebenenfalls neurologischen und der physiotherapeutischen (vestibula¨res System) Untersuchung stellt die neuropsychologische Diagnostik einen Eckstein des Abkla¨rungsprozesses dar.
Tabelle 2. Symptomcluster bei mTBI [16]. Physisch
Kognitiv
Emotional
Schlaf
Kopfschmerzen Nackenschmerzen U¨belkeit / Erbrechen Schwindel Gleichgewichtssto¨rungen Koordinationssto¨rungen Sehsto¨rungen Ho¨rsto¨rungen Licht -/ Gera¨uschempfindlichkeit Mu¨digkeit Erscho¨pfung
Bewusstlosigkeit
Reizbarkeit
Schla¨frigkeit
Benommenheit Verwirrtheit / Desorientierung
Depressive Verstimmung Erho¨hte Emotionalita¨t
Vermehrter Schlafbedarf Verminderter Schlafbedarf
Verlangsamtes Denken Geda¨chtnissto¨rungen
Nervosita¨t
Einschlafsto¨rungen
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Konzentrationssto¨rungen
Mild Traumatic Brain Injury im Sport
Durchschlafsto¨rungen
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Der diagnostische Ansatz der Autoren basiert auf den Leitlinien der dritten internationalen Expertenkonferenz zum Thema Concussion [13]. Dadurch ist zu erwarten, dass sich die dargestellte Diagnostik u¨ber weite Strecken mit der Vorgehensweise anderer sportpsychologischer Institute deckt. Im Rahmen der neuropsychologischen Diagnostik werden Symptome (s.o.) erhoben, neuropsychologische Tests durchgefu¨hrt und ein quantitatives Elektroenzephalogramm (QEEG) sowie ereigniskorrelierte Potentiale abgeleitet. Allgemein ist die hohe Individualita¨t der diagnostischen Variablen zu beru¨cksichtigen. Damit im Falle einer Verletzung eine zuverla¨ssige Beurteilung der Testergebnisse erfolgen kann wird mit den Athleten vor Beginn der Saison im gesunden Zustand eine Baseline-Untersuchung durchgefu¨hrt. Damit liegen fu¨r alle in der neuropsychologischen Diagnostik erhobenen Bereiche Ausgangswerte vor. Eine Diagnose kann daher auf der Grundlage individueller Vera¨nderungen getroffen werden. Die Symptomerhebung und -verfolgung (vgl. SCAT3) stehen am Beginn der Diagnostik. Neuropsychologische Tests werden entweder erst nach Symptomfreiheit (z.B. Kopfschmerzen) oder einer deutlichen Reduktion des Schweregrades (z.B. Mu¨digkeit) durchgefu¨hrt. Computerbasierte neuropsychologische Testverfahren werden in folgenden Bereichen zur Erfassung der kognitiven Leistungsfa¨higkeit eingesetzt:
Einfach- und Wahlreaktion Reaktive Belastbarkeit Konzentration Ablenkbarkeit Merkfa¨higkeit Visuelle Wahrnehmung
Besonders im Sport sind computerbasierte Verfahren von Bedeutung,
da sie neben der Erhebung der Bearbeitungsqualita¨t auch eine exakte Zeitmessung ermo¨glichen und somit geringe Vera¨nderungen detektiert werden ko¨nnen. Die neuropsychologische Testung wird bei Bedarf wiederholt bis sich das Leistungsniveau des Athleten auf dem Ausgangsniveau befindet. Das quantitative Elektroenzephalogramm (QEEG) wird ehest mo¨glich nach der Verletzung abgeleitet. Ereigniskorrelierte Potentiale entstehen unter kognitiver Belastung und werden deshalb, wie die neuropsychologischen Tests, erst nach Abklingen der Symptome gemessen. In der Diagnostikeinrichtung der Autoren wird das Elektroenzephalogramm mit einem 19-Kanal-Gera¨t abgeleitet. Die Abtastrate betra¨gt 250 Hz und Elektrodenimpedanzen werden wa¨hrend der Messung unter 5 kOhm gehalten. Die bei einer EEG-Messung erhobenen Frequenzen werden u¨blicherweise in Frequenzba¨nder (Delta, Theta, Alpha, Beta, Gamma) zusammengefasst und ko¨nnen grob in langsamere (Delta, Theta, Alpha) und schnellere (Beta, Gamma) Frequenzen eingeteilt werden. Die exakte Einteilung der Frequenzba¨nder variiert in der Literatur. Die von den Autoren verwendete Einteilung ist in Tabelle 3 ersichtlich. Die quantitative Elektroenzephalographie (QEEG) ist eine mathematische Analysemethode des EEGs. Hierbei werden die einzelnen Kana¨le auf Artefakte gepru¨ft und mitTabelle 3. Frequenzba¨nder des QEEGs. Frequenzba¨nder
Frequenzbereiche in Hz
Delta Theta Alpha Beta Gamma
1,5 - 3 4 - 7,5 8 - 12 13 - 31 32 - 45
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einander in Beziehung gesetzt. Nach der Bereinigung des Signals werden u¨ber mathematische Methoden korrelierende Hirnaktivita¨ten zusammengefasst (independent component analysis). Fu¨r das Ruhe-EEG werden spektrale Dichtegrafiken der Hirnoberfla¨che erzeugt. In der Darstellung werden fu¨r jedes Frequenzband die Intensita¨ten abgebildet. Die Intensita¨t wird dabei farbkodiert (blau: niedrigere Intensita¨t, gelb: hohe Intensita¨t). Fu¨r die ereigniskorrelierten Potentiale werden die Hirnstro¨me basierend der Ereignisse u¨berlagert und gemittelt. Das QEEG der Ruhebedingung und ereigniskorrelierte Potentiale werden als diagnostische Verfahren fu¨r mTBI in der Literatur sehr kritisch diskutiert [17]. Fu¨r eine Verwendung spricht sich Duff [5] aus, der auf die hohe Sensitivita¨t des Elektroenzephalogramms hinweist. Mu¨ller et al. [15] konnten nach mTBI signifikante Unterschiede ereigniskorrelierter Potentiale im Vergleich mit einer Kontrollpopulation feststellen. In der Literatur beschriebene Charakteristika einer mTBI ko¨nnen von den Autoren ebenfalls ha¨ufig beobachtet werden. Das QEEG und ereigniskorrelierte Potentiale werden ausschließlich in Kombination mit der klinischen Symptomatik und des kognitiven Leistungsniveaus zur diagnostischen Abkla¨rung einer mTBI herangezogen. In Abbildung 1 erkennt man die Intensita¨tsgrafiken des Ruhe-EEGs der Baseline-Messung (BL) vor einer Verletzung im Vergleich mit der Messung nach einer mTBI. Es sind Erho¨hungen der Intensita¨t im Delta- und ThetaFrequenzband ersichtlich. Diese ko¨nnen unter anderem mit Beeintra¨chtigungen in der allgemeinen Informationsverarbeitung (z.B. verla¨ngerte Reaktionszeiten) oder je nach Lokalisation mit spezifischen Einschra¨nkungen (z.B. visuelle Leistungsfa¨higkeit) zusammenha¨ngen.
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Abbildung 1 Intensit€atsgrafiken des Normvergleichs vor und nach einer mTBI
Folgen Die Folgen einer mTBI ko¨nnen vielfa¨ltig sein und werden bislang ha¨ufig unterscha¨tzt. Unmittelbar nach der Verletzung steigt das Risiko eine erneute mTBI zu erleiden um das Vierbis Sechsfache an ([9]; [4]). Weitere Kopfverletzungen ko¨nnen sich durch die erho¨hte Vulnerabilita¨t des Gehirns in dieser Phase deutlich schwerwiegender auswirken. In seltenen Fa¨llen kam es bereits zu einem ,,Second Impact Syndrom‘‘, einer lebensbedrohlichen Sto¨rung zerebrovaskula¨rer Autoregulationsprozesse, das in manchen Sportarten (American Football, Eishockey, Fußball) bereits zu Todesfa¨llen fu¨hrte. Das deutlich erho¨hte Risiko, eine weitere mTBI zu erleiden, ha¨ngt auch mit dem meist beeintra¨chtigten kognitiven Leistungsniveau zusammen. Verla¨ngerte Reaktionszeiten, verminderte Konzentrationsfa¨higkeit oder eine Verlangsamung der visuellen Verarbeitung beeinflussen das Verhalten auf dem Spielfeld negativ und erho¨hen somit die Verletzungsgefahr. Treten im Laufe einer sportlichen Laufbahn mehrere mTBIs auf, ko¨nnen diese zu chronischen Beeintra¨chtigungen fu¨hren. Studien berichten, dass es bereits nach drei Verletzungen dieser Art zu dauerhaften pathologischen Vera¨nderungen der Neurophysiologie kommen kann [7,11]. Es konnten Zusammenha¨nge mit persis-
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tierenden Symptomen, chronischen kognitiven Einschra¨nkungen und psychiatrischen Sto¨rungen nachgewiesen werden [14]. Im Alltag a¨ußert sich dies ha¨ufig durch chronische Kopfschmerzen, Migra¨ne, Schlafprobleme, Geda¨chtnisschwierigkeiten, generelle Lichtempfindlichkeit, Depression und Angststo¨rungen. Eine von Guskievicz et al. [10] an 2552 zuru¨ckgetretenen FootballSpielern durchgefu¨hrte Studie zeigt eine um 11% erho¨hte Wahrscheinlichkeit fu¨r Depression, ein 5-fach ho¨heres Risiko fu¨r Alzheimer und ein 3-fach ho¨heres Risiko fu¨r Geda¨chtnisprobleme. Weitere Artikel berichten auch von Parkinsonerkrankungen und endokrinen Dysfunktionen (z.B. [3]).
Therapie und Return to Play Die erste und vielleicht auch entscheidendste ,,therapeutische Intervention‘‘ nach einer mTBI besteht in der sofortigen Herausnahme des Athleten aus dem aktuellen Trainings- und
Spielbetrieb. Danach folgt eine Ruhephase ohne ko¨rperliche und geistige Aktivita¨ten mit dem Ziel einer raschen Symptomreduktion oder ga¨nzlichen Symptomfreiheit. Eine zusa¨tzliche medikamento¨se Therapie ist bei einem typischen Verlauf selten indiziert. Kommt es im Rahmen der Verletzung zu Beschwerden auf struktureller oder funktioneller Ebene, ko¨nnen physiotherapeutische Maßnahmen symptomerleichternd wirken und die Regeneration beschleunigen. Betrachtet man den zeitlichen Verlauf der Regeneration, bilden sich u¨blicherweise zuerst die Symptome zuru¨ck, kognitive Beeintra¨chtigungen bleiben ha¨ufig ein paar Tage bestehen. Auf elektrophysiologischer Ebene ko¨nnen Vera¨nderungen u¨ber mehrere Wochen hinweg nachgewiesen werden [6]. Sobald sich die akuten Symptome zuru¨ckgebildet haben, wird die neuropsychologische Testung durchgefu¨hrt und das Return to Play (RTP) beginnt. Das RTP beschreibt einen schrittweise durchgefu¨hrten Prozess von leichter ko¨rperlicher Aktivita¨t bis zur vollsta¨ndigen Regeneration mit Ru¨ckkehr in den Wettkampf. Ko¨rperliche und geistige Anforderungen an den Athleten steigen dabei mit jeder Stufe kontinuierlich an. Zwischen jeder Stufe sollten etwa 24 Stunden liegen. Treten erneut Symptome auf, kehrt der Athlet auf die vorherige Stufe zuru¨ck. Die Autoren folgen einem RTP (Tabelle 4), das in Anlehnung an das Consensus Statement in Zu¨rich 2008 [12] erarbeitet wurde. In der
Tabelle 4. Return-to-Play-Protokoll (modifiziert nach [12]). Keine Aktivita¨ten, ko¨rperliche und geistige Ruhephase Stufe Stufe Stufe Stufe Stufe Stufe
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Mild Traumatic Brain Injury im Sport
Leichtes Ausdauertraining Intervallbasiertes Ausdauertraining Krafttraining Sportspezifisches Training ohne Ko¨rperkontakt Sportspezifisches Training mit vollem Ko¨rperkontakt Return to Play – Ru¨ckkehr in den Wettkampf
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Praxis hat es sich bewa¨hrt zum Zeitpunkt der neuropsychologischen Testung bereits mit leichtem Ausdauertraining zu beginnen. Steigen die kognitiven Anforderungen im RTP an, sollten sich jedoch alle neuropsychologischen Testresultate auf einem ausreichenden Niveau (Ausgangswerte der Baseline-Testung) befinden. Der gesamte Return-to-Play-Prozess dauert im Idealfall sieben Tage. Bei jungen Sportlern, die sich noch in schulischer Ausbildung befinden, ist zudem das Return to School zu beachten. Ein zu fru¨her Einstieg in den Schulalltag kann durch die damit verbundenen geistigen Anforderungen Symptome versta¨rken oder erneut provozieren. Dieser komplexe und dynamische Return-to-Play-Prozess wird in einer engen Zusammenarbeit von medizinischem Team, Trainern und Betreuungspersonen mit dem Athleten je nach Schweregrad und Dauer der Verletzung individuell gestaltet.
Kernbotschaft – mTBI - ist eine ernst zu nehmende Verletzung und kann bleibende Scha¨den verursachen (Sensibilisierung von Sportlern und Trainern)! - tritt meist ohne Verlust des Bewusstseins auf und kann bis zu einigen Stunden oder Tagen nach der Verletzung symptomatisch werden! - bei Verdacht auf mTBI – Sportverbot, konsequentes Anwenden des RTP-Protokolls (auch bei limitierten diagnostischen Mo¨glichkeiten) – vor allem beim jugendlichen Sportler!
Interessenkonflikt Es liegt kein Interessenkonflikt vor.
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Korrespondenzadresse: Dr. Gerhard Oberthaler, Unfallkrankenhaus Salzburg, Dr. Franz-Rehrl-Platz 5, 5020 Salzburg, Austria. Tel.: +43 664 5001160 E-Mail: [email protected]
Available online at www.sciencedirect.com
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