2018意大利甲級足球運動員前交叉韌帶損傷的流行病學

Epidemiology of Anterior Cruciate Ligament Injury in Italian First Division Soccer Players

介紹

足球需要在比賽或練習中需要執行大量的改變方向、加速減速運動還有快速的跳躍與落地，在執行這樣的運動期間，膝關節需要承受很大的扭力矩，因此足球被認為是一項對前十字韌帶傷害有高度風險的運動。ACL傷害對職業足球選手的影響非常大，ACL傷停的時間平均在9到12個月之間，並且只有65%的選手可以在受傷3年後以相同的競技水平回到賽場。

由於義大利甲級聯賽針對ACL的流行病學研究的缺乏，本篇研究希望可以幫忙補上一些數據的缺口。本篇研究使用2011-2012至2017-2018連續七個義大利甲級聯賽賽季，使用transfermarket.com這個網站去查詢選手是否遭受ACL的傷害，進行義甲全部20支球隊的傷害調查。

結果

共發現84次的ACL傷害，平均年齡為25.3 $\pm$ 4.2歲，其中43%發生在後衛、31%在中場、20%在前鋒還有6%在守門員，還有25%是曾經有受過ACL傷勢的選手 (15%是同側再次斷裂，10%是對次受傷)。44%是在義甲比賽中受傷、40%在訓練中受傷

黑色為第一次遭受ACL傷勢的比例；深灰色為同測再次斷裂的比例；淺灰色為對側ACL受傷的比例
frgure from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7222666/

受傷的時間分布

義甲聯賽賽程是從八月到隔年的五月，很明顯的可以從圖中看到兩個雙峰，分別從賽季一開始以及賽程中後段。這代表剛開季的訓練課程非常的重要，接下來就是如何在賽季中斷維持選手的體能，避免過度疲勞產生讓受傷率上升，但同樣也可能是因為賽季中後段，各俱樂部為了隊伍排名，因此增加比賽的競爭程度，也可能是受傷率上升的可能原因之一。

frgure from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7222666/

團隊排名比較

本篇研究最有趣的地方是他比較了一甲排名前四的隊伍與其他排名的隊伍作比較，可以發現排名前四的隊伍ACL受傷的機率都比其他隊伍來的高。一方面是排名前四的隊伍參與了更多了比賽 (譬如歐冠)，另一方面，過去的研究也說明當隊伍為了爭取排名時，使用更緊破獲是更快速的戰術時，這也會跟ACL受傷機制有相關性。

frgure from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7222666/

結論

這樣的研究可以做為教練與相關體能訓練人員非常好的參考，在面對那麼長的賽季時，該如何作體能與訓練餐單的調整，在追求俱樂部排名的同時，也需要注重選手的身體健康，該如何用最好的方式來監測選手的身體狀況是非常重要的，當選手受傷，不只是少一個隊員，也是俱樂部非常大的損失 (可能損失球隊競爭力、票房...等等)。

plot phylogency tree with R

http://www.phytools.org/eqg/Exercise_3.2/

library('ggplot2')
library('ggtree')
library('treeio')
library('ggrepel')



beast_file <- system.file("examples/star_mcmc_species2.tree", package="ggtree")
beast_tree <- read.beast(beast_file)

genotype_file <- system.file("examples/euploea06.txt", package="ggtree")
genotype <- read.table(genotype_file, sep="\t", stringsAsFactor=F)
colnames(genotype) <- sub("\\.$", "", colnames(genotype))
p <- ggtree(beast_tree, mrsd="2013-01-01") + geom_treescale(x=2008, y=1, offset=2)
p <- p + geom_tiplab(size=2)
gheatmap(p, genotype, offset = 50, width=0.5, font.size=3, colnames_angle=-45, hjust=0)
ggsave('beasttest03.jpg', dpi = 600)

評分者信度分析-kappa統計

來源：https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3900052/

Kappa是用來評估測試中評分者評分的可靠程度，評分者評分的重要性在他代表研究中所蒐集數據方法的一致性，尤其是研究中有多個評分者時，評分標準的一致程度，也代表評分者訊息的可靠信。

那為何會發生這樣的問題呢？所謂了可靠性有兩種，第一個是有多個資料收集者的內部可靠性 (interrater reliability)，還有單一資料收集者的評估者內部的可靠性 (intrarater reliability)。當面對完全相同的情況時，每位收集資料者是否會記錄下完全相同的數據紀錄，這就會關係到收集數據的一致信與可靠信。

為了評估收集資料的可靠信，統計學家Jacob Cohen提出了Cohen's kappa來計算收集評分數據的一致程度。

百分比一致度 (Percent agreement)

百分比的一制度的計算方式為所有變數的數量 (Var#)除以有差異的變數量 (Difference)，這種方式不僅限於兩個評分者，可以推廣到多的評分者

figure from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3900052/

Cohen’s kappa

Cohen's kappa可用於評估多個評估者間或是單個評分者內的可靠性

$\kappa=\frac{Pr(a)-Pr(e)}{1-Pr(e)}$

Pr(a)代表實際觀察的一致性，Pr(e)則是代表機會的一致性

Pr(e)的計算方式如下

$Expected(Chance) Agreement = \frac{\frac{cm^1\times rm^1}{n} + \frac{cm^2\times rm^2}{n}}{n}$

$cm^1$ 代表第一列的邊緣

$cm^2$ 代表第二列的邊緣

$rm^1$ 代表第一行的邊緣

$rm^2$ 代表第二行的邊緣

$n$ 觀察值的數量

以下圖為例

$Pr(e) = \frac{\frac{157*150}{222}+\frac{65*72}{222}}{222} \approx 0.583$

$Pr(a) = \frac{147+62}{222} \approx 0.94$

$\kappa = \frac{0.94 - 0.583}{1 - 0.583} \approx 0.85$

下圖為$\kappa$值換算後的可靠程度，值越高代表一致程度越高

信心區間

最後是信心區間的換算，如果是95%的信心區間，則是使用1.96為常數

$\kappa - 1.96\times SE_\kappa to \kappa + 1.96\times SE_\kappa$

$SE_\kappa = \sqrt[]{\frac{p(1-p)}{n(1-p_e)^2}}$

$SE_\kappa = \sqrt[]{\frac{0.94(1-0.94}{222(1-0.57)^2}} = \sqrt[]{\frac{0.056}{41.04}} = 0.037$

所以信心區間為

$0.85 - 1.96 \times 0.037  to  0.85-1.96 \times 0.037$

$0.777  to  0.922$

結論

$\kappa$只能說明評分者分數的一致性，但是還是會有可能會有解釋上的問題，例如：登記數值只有1跟0，評分者可能會有猜測的問題發生，這並無法從百分比的一致性中觀測出來，再來是$\kappa$值也無法評估評分者的獨立性，在解釋結果時仍需小心解釋。

2018德國頂尖職業足球員的十字韌帶傷勢的傷害發生率相關研究

德國頂尖職業足球員的十字韌帶傷勢的傷害發生率相關研究

Anterior cruciate ligament ruptures in German elite soccer players: Epidemiology, mechanisms, and return to play

來源：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29478904/

介紹

運動傷害對職業運動員的表現有相當嚴重的影響，除了影響選手出賽之外，還可能減短甚至結束職業生涯。本篇研究是使用德國相關的媒體，調查遭受前十字韌帶斷裂的選手相關的資訊，由於過去並沒有德甲聯賽關於前十字韌帶受傷相關的公開數據，這也是為何本篇研究調查的目的。

結果與討論

前十字韌帶斷裂的年紀與傷停時間

下圖是每個年齡受前十字韌帶傷勢的人數，受ACLR的選手平均年齡為24 (+-3.6)，年齡最小為17歲，最大為34歲，統計結果為年齡與前十字韌帶傷勢並無顯著關係(p < 0.05)

下圖結果為球員每個年齡受傷平均傷停的時間，平均傷停時間為244天 (range: 118-604)，十字韌帶在斷裂的傷停時間為256天 (range:249-259)，球員年齡與傷停時間無顯著關係 (p < 0.05)

ACLR與賽季時間的相關性

從下圖可知ACLR發生率的最高峰為七月到八月的賽季前時期，傷病發生率從八月以後持續下降，並在賽期後段有所回升。

下表為各位置ACLR的發生次數，從統計結果得知除了守門員ACLR的次數相對低以外，其他三個位置受ACLR的發勝率並無統計上的顯著差異 (p < 0.05)。另外是在ACLR受傷的機制中，54%是由非接觸性機制造成，46%為接觸性機制造成，如：鏟球或是碰撞，兩項受傷機制的發生率並無顯著差異(p < 0.05)

從上述結果可知，傷病與年紀並無太大的關聯，但是季前的訓練會非常的重要。Silvers-Granelli (2015) 的研究結果表明，一週使用兩次FIFA 11+作為熱身動作，可以降低美國大學男性運動員ACLR的傷病率，可作為參考。

精神分裂症患者通過 fMRI 神經反饋控制前扣帶皮層的認知和神經策略

Cognitive and neural strategies during control of the anterior cingulate cortex by fMRI neurofeedback in patients with schizophrenia

來源：https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4480149/

介紹

本篇文章使用Mathiak et al.(2010)的方法，希望能了解思覺失調患者對於扣帶皮層 (Anterior cingulate cortex, ACC) 的控制情形。

思覺失調 (schizophrenia)

思覺失調 (schizophrenia) 是一種會影響認知功能的精神疾病，受影響的功能包括記憶、專注，或是臉部辨識等(Keefe & Harvey, 2012)。在全世界受思覺失調的人約佔1%的數量 (Fromer et al., 2014; Markiewicz et al., 2018)。思覺失調可能產生的症狀有幻覺 (hallucinations)、妄想 (delusions), 退縮行為 (social withdrawal)、持續性抑鬱症 (anhedonia)還有認知缺陷 (cognitive deficits) (Allen et al., 2012; Powell et al., 2017)。這可能會導致患者在工作、社會還有經濟上的損失。

在病理學上，思覺失調的患者會有神經病學 (Neurological) 上的改變，如大腦灰質與白質上的減少。幻聽的患者會有superior temporal gyrus結構與功能上的異常。

那思覺失調該如何治療呢？抗精神藥物通常可以改善陽性症狀，但是仍然需要社交及認知功能的治療。已經有心理學上的策略來幫助改善患者的認知缺陷，但是現今的治療方法都無法直接的改善神經上的缺陷，並且有多達30%的語言性幻聽患者對於藥物是沒有反應的(Dyck et al., 2016; Kubera et al., 2015)

延伸閱讀
Gandara, V., Pineda, J. A., Shu, I. W., & Singh, F. (2020). A Systematic Review of the Potential Use of Neurofeedback in Patients With Schizophrenia. Schizophrenia Bulletin Open, 1(1), sgaa005. https://doi.org/10.1093/schizbullopen/sgaa005

扣帶皮層 (Anterior cingulate cortex, ACC)

ACC可細分成四個子區域，在該篇文章主要著重要Dorsal與Rostral區。Dorsal 區被認為是與認知相關的任務中幫忙調節注意力與預期。Rostral區被認為與情緒反應相關。

過去的研究指出思覺失調的患者會有ACC上的功能障礙，特別是在操作有認知衝突的任務上更為明顯，例如Stroop cognitive interference task (大家可以挑戰看看：https://www.psytoolkit.org/lessons/stroop.html)。並且在有認知需求相關的任務上，例如：專注、工作記憶等情形上，會有ACC活性下降的情形。

延伸閱讀

Asami, T., Hayano, F., Nakamura, M., Yamasue, H., Uehara, K., Otsuka, T., ... & Hirayasu, Y. (2008). Anterior cingulate cortex volume reduction in patients with panic disorder. Psychiatry and clinical neurosciences, 62(3), 322-330. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/j.1440-1819.2008.01800.x

方法

Mathiak et al.(2010)的方法是使用神經回饋 (Neurofeedback) 來了解受試者扣帶皮層 (Anterior cingulate cortex, ACC)的活化程度，使用fMRI來量測受試者ACC的數據。

figure from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4480149/

使用黑色頭髮的頭像做為回饋，如果受試者可以成功活化ACC，那黑色頭髮的頭像會從原本中性的表情，逐漸變成微笑的表情，一次執行30秒，休息30秒，休息的期間會給受試者觀看金頭髮微笑的頭像，總共8個休息、9個控制，總時間8.5分鐘。

受試者會接受相關的指示去做想像，例如說請受試者想像音樂、體育、想其他人、其他四種選項，最後讓受試者選擇他自己覺得最好操控ACC的選項。

結果

有思覺失調的患者表現出Dorsal region活化程度較高的情形 (Tpeak = 14.75, p < 0.05, FWE-corrected)

控制組則是表現出Rostral region有較高的活化程度 (Tpeak = 5.19, p < 0.05, FWE-corrected; BA 32 and 33; Figure 2B)

圖C則是兩者相互比較的結果

另外使用二為座標表示，的確可以看出控制組在Rostral活化程度較高，思覺失調的受試者在Dorsal的活化程度較高，但是並不能說明使用哪種策略會引起比較高的ACC活化程度

討論

與過去的研究相符的是ACC的確會有拮抗的情形發生，如果Dorsal活化增加，會壓抑Rostral的活化。思覺失調的受試者的確在情緒的辨認上有障礙，但是對於臉部微笑的辨識還是可行的

限制

有思覺失調受試者都有服用抗精神的藥物，過去研究也指出這類藥物會影響ACC的活性，但是作者覺得這不是只有壞處，好處是如果真正要治療病人的情形下，病人也不可能是沒有服藥的情形，所以作者認為這更能貼近現狀。

再來是fMRI無法確定這樣的結果是否有因果關係，或只是附加的現象。樣本數太小可能會有偏誤的問題。最後是這樣的方法不一定適用於各類別的思覺失調的患者。

延伸閱讀：

1. Mathiak, K. A., Koush, Y., Dyck, M., Gaber, T. J., Alawi, E., Zepf, F. D., ... & Mathiak, K. (2010). Social reinforcement can regulate localized brain activity. European Archives of Psychiatry and Clinical Neuroscience, 260(2), 132-136.

心理學小遊戲

1. Simon task: https://www.psytoolkit.org/experiment-library/simon.html

2. Go/No-go task: https://www.psytoolkit.org/experiment-library/go-no-go.html

3. Stroop Color and Word Test: https://www.psytoolkit.org/lessons/stroop.html