En ny kølevest til at beskytte personer med SCI mod hypertermi

Problemformulering: Tab af supraspinal kontrol af autonome veje afbryder homeostase af flere organsystemer inklusive termoregulering. Termoregulatoriske mekanismer er dysfunktionelle på grund af afbrudte sympatiske veje til hypothalamus kontrol af vasomotorisk og sudomotorisk funktion og motoriske/sensoriske veje til kulderystelser og termisk fornemmelse. Under eksponering for varme sæsonbestemte temperaturer tillader dysregulering af varmeafledningsmekanismer (vasodilatation og svedtendens) kernekropstemperaturen (Tcore) at stige hos personer med SCI i stedet for at forblive stabil og stramt reguleret (~37°0,6°C), som det sker hos raske (AB) personer. Forskerne har rapporteret hos personer med højere læsioner (SCI >T6: Hi-SCI), at selv begrænset eksponering (1-2 timer) for typiske sommertemperaturer (35°C) kan resultere i, at Tcore stiger til værdier, der nærmer sig hypertermi (38°C) C). Mild hypertermi forårsager fysisk ubehag og kan svække kognitionen. Ukontrolleret kan hypertermi udvikle sig til varmeudmattelse og hedeslag, der forårsager anfald, bevidsthedstab og potentielt død, som det skete hos sårbare beboere i Pacific Northwest under en hedebølge i slutningen af ​​juni 2021.

Nuværende lægeråd til dem med SCI er at undgå direkte sollys, klæde sig sparsomt, drikke masser af væske og blive indendørs på varme, fugtige dage. På trods af at de følger dette råd, befinder personer med SCI sig ofte i varme omgivelser i længere perioder under sociale, religiøse eller arbejdsmæssige funktioner. Under disse forhold er der hurtig progression til at føle sig "overophedet" og en øget risiko for varmerelateret sygdom. Varme sæsonbestemte temperaturer begrænser i højere grad oplevet komfort, udførelse af aktiviteter og deltagelse i samfundsfunktioner hos personer med cervikal skade (tetraplegi) end hos AB-kontroller. At identificere en sikker, ikke-invasiv, effektiv bioingeniørintervention for at genoprette termoregulatorisk funktion under varmeeksponering har potentialet til at minimere den negative påvirkning af varme på aktiviteter, deltagelse og livskvalitet (QOL) hos veteraner med SCI. Hvis de er effektive, kan andre veteranpopulationer, der er negativt påvirket af varmeeksponering, også drage fordel af denne intervention.

Mål: Dette pilotstudie vil udvikle og teste en selvregulerende kølevest til veteraner med SCI, der kan bruge både ledende og fordampende metoder til at sprede kropsvarme som et proof-of-concept for at forhindre en overdreven stigning i Tcore og termisk ubehag under kontrolleret udsættelse for et varmt miljø. En indledende prototype af vesten er blevet udviklet i samarbejde med Dr. Hao Su, en Co-Investigator. Denne første prototype kræver yderligere udvikling forud for forsøg med mennesker. Hvis denne undersøgelse lykkes, vil efterforskerne samarbejde med Human Engineering Research Laboratory (HERL) for at gøre vesten egnet til hjemmetestning for at bestemme dens effektivitet til at forbedre samfundsdeltagelse og QOL hos veteraner med SCI i varmere årstider, eller når de bor i eller rejser til varme klimazoner.

Primært mål (Sikkerhed): At færdiggøre udviklingen af ​​den 2. prototype af kølevesten og bestemme dens sikkerhed. Efter at have opfyldt kriterierne for test på bænken, vil AB-deltagere bære den våde kølevest ved maksimale indstillinger i 2 timer i siddende stilling i et varmt termisk kammer (35°C), for at bestemme: (1) minimum hudtemperaturer under kølevesten og ( 2) kølevestens subjektiv komfort.

Primære hypoteser: (1) Hudtemperaturer under vesten vil være 20°C for at beskytte mod kuldeskader. (2) AB-deltagere vil rapportere en termisk fornemmelse (TS) ikke mindre end "kølig" på en valideret 9-punkts termisk fornemmelsesskala. Hvis der under testning måles en hudtemperatur på <20°C, eller der rapporteres en TS < "cool" eller "cold spots", vil vestudviklingen fortsætte for at sikre, at prototypen er sikker til test hos personer med SCI. Når sikkerhedskriterierne for kølevesten er opfyldt hos AB-personer, vil effektivitetstestning blive udført hos personer med SCI, som vil bære kølevesten under en kontrolleret varm udfordring.

Sekundært mål (effektivitet i SCI): At bestemme effektiviteten af ​​den våde kølevest til at opretholde Tcore (inden for 0,3°C) hos deltagere med Hi-SCI, når de udsættes for 2 timers varme omgivelser. Ved at bruge et design med gentagne foranstaltninger vil deltagere med Hi-SCI bære den våde vest (eksperimentel tilstand) eller ingen vest (kontroltilstand) i et varmt termisk kammer (35°C) i op til 2 timer i siddende stilling for at bestemme: (1) ændring i Tcore og (2) opfattelse af varme og termisk komfort.

Sekundære hypoteser: I efterforskernes tidligere undersøgelse af varmeeksponering havde 65 % af personer med Hi-SCI stigninger på >0,5°C i Tcore (gennemsnitlig stigning på 0,6°0,3°C) mens du kun har shorts på. Efterforskerne forventer, at det at bære en kølevest under den samme varmeeksponering vil øge varmeafledningen betydeligt og dermed forbedre vedligeholdelsen af ​​Tcore og termisk komfort. Efterforskerne antager, at under en kontrolleret varm eksponering (35°C), vil deltagere med Hi-SCI, der bærer den våde kølevest sammenlignet med de samme deltagere, der ikke bærer en vest: 1) 65 % vil have en signifikant reduceret højde i Tcore (0,3°) C), og 2) en større procentdel af deltagerne vil rapportere øget termisk komfort (nedsat opfattelse af at føle sig "varm", "meget varm" eller "ubehagelig").