Stanovení prahových hodnot vnitřní teploty na základě důkazů pro ochranu zdraví (HW2)

CÍLE

Cílem tohoto projektu je vyhodnotit vliv řady prostředí, které zažívají vlny veder, na tělesnou teplotu a autonomní kardiovaskulární funkce u starších dospělých. Toho bude dosaženo porovnáním tepelných a kardiovaskulárních reakcí ve skupině starších dospělých, kteří odpočívají po dobu 8 hodin v řadě podmínek, které jsou reprezentativní pro ty, které se vyskytují uvnitř budov během vln veder. Aby bylo možné vyhodnotit, jak zátěž, ke které dochází za těchto podmínek, ovlivňuje hemodynamickou regulaci, bude tato studie také zahrnovat ověřené testy kardiovaskulární autonomní funkce.

Hypotézy

Indexy tepelné a kardiovaskulární zátěže nebudou znatelně změněny u starších dospělých odpočívajících v simulovaném vnitřním prostředí pod aktuálně doporučenými prahovými hodnotami stanovenými Toronto Public Health (22°C a 26°C). Při vyšších vnitřních teplotách (31 °C a 36 °C) však budou tepelné a kardiovaskulární odezvy zvýšené. Zvýšená fyziologická zátěž u těchto stavů se odrazí v oslabených odpovědích na validované kardiovaskulární autonomní funkční testy.

METODY

Účastníci Pro navrhovaný projekt bude přijato celkem 16 starších dospělých (věk: 65-80 let) s přibližně rovnoměrným rozdělením mužů a žen. Každý účastník dokončí každou ze 4 experimentálních větví studie. Rekrutovaní účastníci budou homogenní, pokud jde o antropomorfní charakteristiky a také obvyklé úrovně fyzické aktivity, jak bylo ověřeno pomocí standardizovaných dotazníků (určených během předběžného sezení). Před účastí bude od všech dobrovolníků získán písemný a informovaný souhlas.

Studovat design

Pokyny před zahájením soudního řízení

Všichni účastníci budou požádáni, aby se vyvarovali namáhavé činnosti a alkoholu po dobu 24 hodin před všemi přípravnými a experimentálními sezeními a aby jedli lehké jídlo 2 hodiny před začátkem každého sezení. Účastníci budou také požádáni, aby vypili minimálně 500 ml vody večer před a ráno každého sezení, aby byla zajištěna dostatečná hydratace. Přiměřená hydratace bude ověřena po příjezdu do laboratoře pomocí specifické hmotnosti moči (měrná hmotnost moči <1,025). Účastníci budou mít na všech relacích atletický top a šortky.

Předběžný screening

Všichni účastníci dokončí jedno předběžné hodnocení minimálně 48 hodin před prvním experimentálním sezením. Během tohoto sezení se seznámí se všemi experimentálními postupy a technikami měření a vyplní dotazník Get Active Questionnaire (GAQ) a Pre-participační screeningový dotazník American Heart Association, aby posoudili svou způsobilost k účasti. GAQ bude také použit k posouzení úrovně obvyklé aktivity spolu s Kohlovým dotazníkem fyzické aktivity. Účastníci rovněž poskytnou ústní a písemný informovaný souhlas. Poté budou vyhodnoceny fyzické vlastnosti účastníků. Tělesná výška a hmotnost se určí pomocí lékařského stadiometru a vysoce výkonného vážicího terminálu az těchto měření se vypočítá plocha tělesného povrchu. Tělesná hustota bude odhadnuta pomocí hydrostatického vážení a použita k výpočtu procenta tělesného tuku.

Experimentální protokol Každá experimentální relace začne přibližně v 08:00. Po příjezdu do laboratoře poskytne účastník vzorek moči pro měření specifické hmotnosti moči a zavede rektální teplotní sondu. Poté budou účastníci vybaveni přístroji pro měření teploty kůže. V tuto chvíli bude také provedeno měření tělesné hmotnosti (nahá). Účastníci budou poté přeneseni do tepelné komory regulované na 22°C a 45%. Po 10 minutách odpočinku vleže na zádech účastníci provedou specializovanou kardiovaskulární testovou baterii (viz níže). Poté budou odpočívat v sedě v místnosti bezprostředně sousedící s tepelnou komorou (~22 °C) po dobu ~ 30 minut, zatímco budou zaznamenávány základní tělesné teploty a kardiovaskulární měření. V tuto chvíli bude odebrán vzorek žilní krve.

Zatímco se provádějí základní měření, tepelná komora se zahřeje na podmínky pro daný den. Každý účastník absolvuje čtyři samostatné sezení skládající se z klidové expozice: i) 36 °C na základě maximálních naměřených vnitřních teplot (tj. 35 °C) a podobných venkovním podmínkám, které byly zaznamenány během nedávných veder v Severní Americe (HOT); ii) 31 °C, podobná průměrná denní teplota během vlny veder v roce 2010 v Ontariu a Quebecu a také Světová zdravotnická organizace doporučený limit vnitřní teploty během vln veder (WARM); iii) 26 °C, což odpovídá doporučeným horním limitům pro vnitřní prostředí stanoveným Torontským veřejným zdravím (TEMPERATE) a iv) 22 °C, pro simulaci klimatizovaného prostředí (COOL). Ve všech relacích bude relativní vlhkost nastavena na 45 %.

Po základní linii vstoupí účastník do tepelné komory, kde bude odpočívat po dobu 8 hodin. Většinu této doby stráví v sedě (mírně vleže), kromě 6. hodiny, kdy opět provedou kardiovaskulární test baterie. Po celou dobu expozice bude nepřetržitě měřena rektální a kožní teplota a srdeční frekvence. Voda z kohoutku bude poskytována ad libitum z přibližně 500 ml šálku umístěného na postranním stolku umístěném mírně za účastníkem. Účastníci budou mít také dovoleno sníst vlastní oběd mezi 1.5. a 3.5. hodinou expozice. Každých 60 minut se bude třikrát měřit arteriální krevní tlak a srdeční frekvence, poté se účastníci postaví, aby provedli měření tělesné hmotnosti za účelem stanovení ztrát potem. V tuto chvíli. účastníkům bude umožněno zůstat stát a v případě potřeby krátce provést lehké protažení (max ~5 min).

Autonomní kontrola srdeční frekvence a krevního tlaku bude hodnocena před a na konci každého sezení pomocí souboru kardiovaskulárních testů, které ve studii B zahrnují: i) analýzu variability srdeční frekvence a spontánní baroreflexní citlivosti během klidu na zádech, ii) Ewingova baterie (upravená) pro hodnocení kardiovaskulární autonomní funkce a iii) analýza integrované baroreflexní citlivosti během cyklických poruch arteriálního tlaku vyvolaných manévry stoj-dřep. Před baterií budou účastníci vybaveni integrovaným 3svodovým EKG neinvazivním monitorem krevního tlaku pro integrované měření tepové frekvence a arteriálního krevního tlaku, odhadovaného z křivky arteriálního tlaku měřené vlevo uprostřed. prst. Stejný výzkumník bude spravovat baterii pro všechna sezení. Nakonec si všimněte, že první dvě sekce baterie popsané níže budou provedeny dvakrát za sebou před procedurami stoj-dřep.

Po 8 minutách klidu vleže bude během 8 minut vleže na zádech vyhodnocena variabilita srdeční frekvence (HRV) a citlivost baroreflexu (BRS). Účastníci budou instruováni, aby dýchali (brániční) včas s metronomem nastaveným na 30 tepů/min, aby se odstranil vliv respiračního sinusového rytmu na cyklické výkyvy srdeční frekvence a krevního tlaku. Poté se metronom zastaví a před spuštěním Ewingovy baterie bude poskytnuta 1 minuta zotavení.

Modifikovaná Ewingova baterie, která se má použít, se skládá ze tří testů určených k posouzení autonomní kontroly srdeční frekvence a krevního tlaku. Nejprve účastníci provedou 1 minutu hlubokého bráničního dýchání rychlostí 6 dechů/min. Dýchání bude prováděno do vitální kapacity – tedy maximálním nádechem a výdechem. Před dalším testem bude poskytnuto 5 minut zotavení. Dalším testem je Valsalvův manévr. Zatímco jsou účastníci stále v poloze na zádech, budou vydechovat proti uzavřené glottis do úzké vinylové trubice připojené k elektronickému tlakovému převodníku, který bude účastníkovi poskytovat neustálou zpětnou vazbu o generovaném výdechovém tlaku. Účastník bude instruován, aby udržoval konstantní tlak 40 mmHg po dobu 15 sekund. Během exspiračního namáhání bude vzduch odváděn pomocí malého krvácení, aby se zabránilo vytváření tlaku přes ústa. Po propuštění bude po dobu 1 minuty monitorována srdeční frekvence a krevní tlak. Posledním testem je test z lehu do stoje. Po 1 minutě odpočinku v poloze na zádech je účastník instruován, aby se rychle postavil do stoje přímo vedle lůžka. Účastník pak klidně stojí 3 minuty, zatímco se monitoruje srdeční frekvence a krevní tlak.

Po druhé Ewingově baterii bude účastník odpočívat v sedě na pevné židli po dobu 10 minut. Účastník bude poté požádán, aby po dobu 90 sekund stál, zatímco se poloha popruhu a manžety na přítlak prstu upraví (v případě potřeby), aby se zajistilo, že levá ruka zůstane na úrovni srdce. Poté bude provedeno 5 minut dřepů-stojů rychlostí 6 cyklů/min. Každý cyklus se bude skládat z dřepu, drženého po dobu 5 sekund, následovaného 5 sekundovým stáním. Při těchto manévrech budou účastníci instruováni, aby udržovali konzistentní hloubku pro každý dřep, dýchali normálně, aby se vyhnuli exspiračnímu namáhání a omezili nadměrnou flexi vpřed v kyčli.

Po kardiovaskulární baterii zůstanou účastníci sedět v komoře po zbytek 8hodinové expozice (~45 minut). Po měření arteriálního krevního tlaku bude odebrán konečný vzorek venózní krve následovaný měřením tělesné hmotnosti. Před opuštěním laboratoře bude účastníkovi poskytnuta voda a/nebo komerčně dostupný sportovní nápoj.

Analýza dat

Kontinuální proměnné související s tepelnou zátěží a kardiovaskulární zátěží budou převedeny na 15minutové průměry pro výchozí stav a pro každou hodinu expozice. Podobně budou v těchto časových bodech prezentovány arteriální tlaky vsedě (průměr 3 měření). Součin frekvenčního tlaku bude vypočítán jako součin srdeční frekvence a systolického krevního tlaku. Změna tělesné hmotnosti od výchozích hodnot bude také určena v každé hodině expozice, aby se kvantifikovala rychlost ztráty tekutin, korigovaná na spotřebovanou tekutinu a močení. Změna objemu plazmy a osmolality séra od výchozí do koncové expozice se také vypočítá ze vzorků žilní krve získaných na začátku a na konci každého sezení. HRV a klidová spontánní srdeční BRS budou stanoveny z dat shromážděných během 8minutové periody řízeného dýchání. Podobně bude integrovaná BRS odvozena ze shromážděných křivek krevního tlaku a EKG shromážděných během manévrů stoj-dřep.

U klinicky ověřených testů v Ewingově baterii bude analýza prováděna vyškoleným výzkumníkem, který nevidí kód účastníka a relace (tj. podmínky prostředí). Hluboké dýchání bude analyzováno jako rozdíl srdeční frekvence mezi průměrem tří nejnižších a tří nejvyšších hodnot zaznamenaných během nádechu a výdechu (E/I HRDiff). Pro Valsalvův manévr se vypočítá tzv. Valsalvův poměr (VALratio) jako nejdelší R-R interval během zotavení dělený nejkratším R-R intervalem během namáhání. Nakonec je analyzován test z lehu do stoje stanovením poměru 30:15, což představuje nejdelší interval RR naměřený mezi 25-35 tepem srdce ve stoji dělený nejkratším intervalem RR mezi 10-20 tepem po stoji. Kromě toho se systolická odezva na stání (SRstoj) také bere jako 1minutový průměr systolického krevního tlaku po druhé minutě stání dělený systolickým krevním tlakem během doby odpočinku vleže na zádech (tj. snížení systolického tlaku). při zaujetí ve stoje). Hodnoty pro každý test budou brány jako průměr každé ze dvou zaznamenaných hodnot.

Statistická analýza a výpočet velikosti vzorku

Statistická analýza bude porovnávat údaje o konečné expozici týkající se tepelné a kardiovaskulární zátěže a také autonomní funkce (při korekci na základní variabilitu mezi sezeními). Tělesná teplota a kardiovaskulární reakce na konci expozice (tj. 8. hodina), stejně jako autonomní funkční testy kardiovaskulární baterie budou hodnoceny pomocí analýzy kovariance (ANCOVA) s opakovaným faktorem stavu prostředí a výchozími hodnotami modelovanými jako kontinuální kovariát. Proměnné související se ztrátou tekutin (např. změna tělesné hmotnosti, objemu plazmy a osmolality séra) budou analyzovány pomocí jednocestné ANOVA s faktorem stavu (4 úrovně). U všech statistických modelů bude homogenita rozptylů hodnocena pomocí Leveneova testu. Normální distribuce reziduí bude hodnocena Sharpiro-Wilksovým testem a vizuální kontrola histogramů a Q-Q grafů a data budou log-transformována v případě, že se distribuce reziduí odchyluje od normálu. K identifikaci rozdílů mezi sousedními podmínkami (např. COOL vs. TEMP, TEMP vs. WARM, WARM vs. HOT) budou použita předem plánovaná post hoc srovnání, aby se omezila velká skupina srovnání. Pro všechny analýzy bude alfa nastaveno na P < 0,050. Popisná statistika bude prezentována jako průměr (směrodatná odchylka). Srovnání mezi skupinami nebo časovými body (kde je to vhodné) budou prezentována jako průměr ± 95% interval spolehlivosti.

Apriorní analýza síly určila, že k detekci rozdílu v rektální teplotě mezi skupinami s 80% statistickou silou, po úpravě pro vícenásobná srovnání, je zapotřebí celková velikost vzorku 16 starších dospělých. Velikost účinku (Cohenovo d=1,0) byla stanovena na základě prakticky významného rozdílu 0,3 °C mezi podmínkami, za předpokladu standardní odchylky 0,3. Směrodatná odchylka byla založena na dříve publikovaných studiích z naší laboratoře, které prokázaly 0,2 °C (SD 0,3) rozdíl v teplotě jádra mezi mladými a staršími dospělými a 0,0 °C (SD 0,3) rozdíl v teplotě jádra mezi staršími dospělými s a bez diabetu 2. typu po 3 hodinách klidu v horkém prostředí (40°C, 30% relativní vlhkost).