Physiologische und thermoregulatorische Reaktionen der Körperkühlung während des Radfahrens in einer heißen Umgebung (PYTHON)

Design

Die Studie wird in folgendem Zeitrahmen abgeschlossen:

Besuch 1: Baseline- und VO2max-Test

Besuch 2: Besuch bei der metabolischen Wärmeerzeugung

Besuch 3-6: Versuch 1, 2, 3, 4

Besuchsspezifische Informationen werden unten beschrieben, spezifische Datenerhebungsprotokolle für abhängige Variablen und Verfahren sind jedoch unter der Beschreibung des Studiendesigns enthalten. Die Teilnehmer werden gebeten, ein Foto-/Videofreigabeformular (Anhang H) zu unterzeichnen, das in Forschungsprojekten, wissenschaftlichen Veröffentlichungen/Konferenzen und für Bildungszwecke verwendet werden soll. Die Teilnehmer können gefilmt oder fotografiert werden, während sie in der Umweltkammer trainieren oder sich ausruhen. Die Zuteilung der Teilnehmer erfolgt nach Erteilung der ärztlichen Freigabe.

Besuch 1: Baseline- und VO2max-Test

Teilnehmer, die zur Teilnahme zugelassen sind, werden für einen Baseline- und VO2max-Testtag eingeplant. Der Grundumsatz (BMR) wird bei der Ankunft während des Baseline-Besuchs gemessen. Der Teilnehmer liegt auf dem Rücken mit einer belüfteten Haube, die Kopf und Oberkörper bedeckt. Die belüftete Haube wird an einem Schlauch befestigt, der mit einem Stoffwechselwagen verbunden ist. Der Stoffwechselwagen misst kontinuierlich das Atemaustauschverhältnis, den Sauerstoffverbrauch und die Substratverwertung. Der Teilnehmer bleibt etwa 30 Minuten unter der Haube. Nach Abschluss der BMR geben die Teilnehmer eine Urinprobe in einem sauberen Urinbecher ab. Das spezifische Gewicht des Urins und die Urinfarbe werden bestimmt. Auch die nackte Körpermasse wird erfasst. Für jeden Teilnehmer wird Privatsphäre gewährt, während Körpermassemessungen durchgeführt werden, indem Messungen mit dem Teilnehmer allein in einem privaten Raum hinter einer soliden, geschlossenen Tür durchgeführt werden und die Forschung die Skala außerhalb des Raums abliest. Die Teilnehmer dürfen nur dann mit dem VO2max-Test fortfahren, wenn die euhydratisierten Kriterien eines spezifischen Uringewichts (USG) ≤ 1,025 erfüllt sind. Wenn der Teilnehmer mit einem USG zwischen 1,020 und 1,025 ankommt, wird der Proband gebeten, 500 ml Wasser zu trinken, um den richtigen Hydratationsstatus sicherzustellen. Wenn USG größer als 1,025 ist, wird der Patient auf einen anderen Tag verschoben. Die Körpergröße wird bei Besuch 1 mit einem Maßband gemessen. Der prozentuale Körperfettanteil wird mittels Luftverdrängungsplethysmographie (BodPod®; Cosmed, Softwareversion 4.2+, Concord, CA, USA) gemessen. Dies dauert weniger als 5 Minuten. Diese Informationen werden verwendet, um die demografischen Daten des Subjekts zu beschreiben. Die Teilnehmer werden außerdem gebeten, einen Test zur maximalen Sauerstoffaufnahme (VO2max) auf einem Laufband und auf einem Fahrradergometer in einer thermoneutralen Umgebung mit einem Abstand von etwa 30 Minuten bis zu einer Stunde durchzuführen. Dieser Test liefert aerobe Fitnessniveaus der Teilnehmer, die zwischen den beiden Trainingsprotokollen verglichen werden. Die Teilnehmer werden auch nach ihrer durchschnittlichen wöchentlichen körperlichen Aktivität gefragt (Anhang K). Dieser Besuch dauert ungefähr 1-2 Stunden.

Besuch 2: Besuch bei der metabolischen Wärmeerzeugung

Um eine angemessene Trainingsintensität vorschreiben zu können, muss die Wärmeproduktion kontrolliert werden. Die Wärmeerzeugung wird unter Verwendung eines abgestuften Belastungstests (3-5-Minuten-Stufen) in der Hitze (gleiche Umgebungstemperatur wie bei den Versuchen) vorgeschrieben, bei dem Stoffwechseldaten durch Sammeln der ausgeatmeten Luft unter Verwendung einer 2-Wege-Maske ohne Rückatmung gemessen werden, um die Wärme zu berechnen Produktion und wählen Sie die Radfahrintensitäten angemessen aus, um sie zwischen Gruppen von Forschungsteilnehmern zu vergleichen. Dieser Test wird nach dem Baseline-Besuch durchgeführt. Die Studienverfahren ahmen die von Studien nach (unten beschrieben), mit Ausnahme des Übungsprotokolls. Das Übungsprotokoll dauert etwa 20 Minuten. Es umfasst 5 Übungsphasen (abgestufte Phasen). Der Teilnehmer trägt die ACU während dieses Besuchs.

Besuch 3-6: Prüfungen 1-4

Die Teilnehmernummern werden nach dem Zufallsprinzip vergeben und 4 Versuche (Nebelventilator, Unterarm, passive Kühlung, Eistuch) werden mit einem Zufallszahlengenerator bestellt und einer Teilnehmernummer zugeordnet.

Diese Aufträge werden zwischen den Teilnehmern ausgeglichen, um sicherzustellen, dass es keinen Auftragseffekt gibt. Jeder Teilnehmer wird im Rahmen der Studie vier Versuche absolvieren. Die Teilnehmer dürfen Probebesuche nachholen, wenn sie krank sind, eine Verletzung erleiden oder die Flüssigkeitsanforderungen nicht erfüllen. Die Teilnehmer werden gefragt, ob sie an einer aktuellen Krankheit leiden oder Medikamente einnehmen, um festzustellen, ob sie den Übungsversuch absolvieren können. Der Besuch des Teilnehmers wird verschoben, wenn er Fieber hat, aktuell krank ist oder Medikamente einnimmt, die die Körpertemperatur beeinflussen. Die Teilnehmer absolvieren vier Versuche an vier verschiedenen Tagen.

Gerichtsverhandlung #

Kühleingriff

1

Passive Kühlung

2

Nebellüfterkühlung

3

Eintauchen in den Unterarm

4

Eis Handtuch

Das Trainingsprotokoll und die Erholungsabschnitte dieser Studie werden in einer Klimakammer mit einer Umgebungstemperatur von etwa 30–40 °C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von etwa 30–70 % durchgeführt. Die Teilnehmer trinken während des gesamten Übungsversuchs nach Belieben.

Bei der Ankunft im Labor werden die Teilnehmer gebeten anzugeben, ob sie in den letzten 24 Stunden bzw. 12 Stunden Alkohol oder Koffein konsumiert haben. Sie werden nicht aufgefordert, genau anzugeben, was sie konsumiert haben, aber wenn sie eine positive Angabe machen, wird ihre Studie auf einen anderen Tag verschoben. Die Teilnehmer geben eine kleine Urinprobe in einem sauberen Urinbecher ab, und es wird eine nackte Körpermasse gemessen. Bei der Ankunft im Labor wird der Hydratationsstatus anhand des spezifischen Uringewichts, der nackten Körpermasse und der Urinfarbe beurteilt. Die Teilnehmer dürfen den Belastungsversuch nur fortsetzen, wenn die euhydratisierten Kriterien eines spezifischen Uringewichts (USG) ≤ 1,025 erfüllt sind. Wenn der Teilnehmer mit einem USG zwischen 1,020 und 1,025 ankommt, wird der Proband gebeten, 500 ml Wasser zu trinken, um den richtigen Hydratationsstatus sicherzustellen. Wenn USG größer als 1,025 ist, wird der Patient auf einen anderen Tag verschoben. Die Teilnehmer erhalten beim vorherigen Besuch Anweisungen darüber, wie sie den gewünschten Hydratationsstatus für die bevorstehende Studie erreichen können. Die Forscher werden eine Speiseröhrensonde einführen. Nur geschultes Personal darf die Ösophagussonde einführen (Studenten sind nicht zugelassen). Die Teilnehmer führen eine rektale Sonde ein und tragen einen Herzfrequenzgurt. Zusätzlich tragen die Teilnehmer Hauttemperatursensoren von Biopac an 9 Stellen. Die Forscher werden die Hauttemperatursensoren mit medizinischem Klebeband an Brust, Oberarm, Unterarm, Oberschenkel, Nacken, Bauch, Oberschenkel, Rücken und Wade (anterior und posterior) der Teilnehmer anbringen. Die Teilnehmer tragen außerdem iButtons (drahtlose Hauttemperatursensoren) an Brust, Oberarm, Unterarm, Oberschenkel und Wade (anterior und posterior). Die Teilnehmer werden außerdem gebeten, bei ihrer Ankunft im Labor einen subjektiven Schlaffragebogen auszufüllen. Die Teilnehmer tragen während der Übungsversuche eine aktive Kampfuniform (ACU). Drei ADU-Größen für Bluse und Hose (klein, mittel, groß) stehen den Teilnehmern zur Verfügung. Es wird ein Gürtel verwendet, um sicherzustellen, dass die ACU richtig sitzt. Die Teilnehmer können die ACU nicht behalten – ADUs werden (gemäß den Anweisungen des Herstellers) gewaschen und für die Teilnehmer wiederverwendet. Die Anweisungen des ADU-Herstellers sind identisch mit dem Standardwaschgang (Waschmittel und Waschmaschine trocken). Die ACU wird vor und nach dem Gebrauch gewogen, um den in der Kleidung aufgenommenen Schweiß zu messen. Die Teilnehmer tragen die handgelenkbasierten Geräte (von BHSAI bereitgestellt) während des gesamten Tests an ihrem nicht dominanten Arm. Das Handgelenkgerät muss etwa 2,5 cm proximal zum Handgelenk platziert und eng anliegen, um genaue Herzfrequenzmessungen zu ermöglichen. Das Armbandgerät wird verwendet, um die Herzfrequenz mithilfe von Infrarottechnologie zu schätzen. Die Herzfrequenzschätzungen des Armbandgeräts werden mit dem Polar-Herzfrequenzmesser (Goldstandard) verglichen. Das Körperwarnsystem verwendet die Herzfrequenz vom Armbandgerät und die Umgebungsbedingungen, um die Körpertemperatur zu schätzen. Der Sponsor der Studie wird die rektale Temperatur und die Hauttemperatursensoren an 7 Stellen verwenden, um den Algorithmus (nicht in Echtzeit – aus den gesammelten Daten) zu ändern, um die Körpertemperatur besser zu schätzen. Das zukünftige Ziel ist es, das Körperwarnsystem in die Uhr zu integrieren. Die Teilnehmer tragen ein weiteres Handgelenk-basiertes Gerät (WHOOP) am Arm, der nicht über das BHSAI-Gerät verfügt. Das WHOOP-Gerät überwacht die Herzfrequenzvariabilität und den Schlaf. Die Teilnehmer werden gebeten, dieses Gerät für die Dauer der Studie täglich zu tragen.

Die Teilnehmer betreten die Umweltkammer und sitzen 30 Minuten lang, um sich ins Gleichgewicht zu bringen. Die Klimakammer wird auf 30–40 °C Umgebungstemperatur und 30–70 % relative Luftfeuchtigkeit eingestellt. Nach den Basismessungen der Herzfrequenz und der rektalen Temperatur vervollständigen die Teilnehmer die Wahrnehmungsindizes. Die Teilnehmer werden auch einen Fragebogen zu Umweltsymptomen (ESQ) ausfüllen.

Die Studie besteht aus zwei 40-Minuten-Zyklen von 7 W/kg bis 15 W/kg. Auf jeden 40-minütigen Übungsblock folgt eine Ruhepause mit Abkühlung. Die Teilnehmer dürfen während des gesamten Übungsversuchs nach Belieben trinken. Der Teilnehmer wird etwa 30 Minuten lang mit der ihm zugewiesenen Kühlmodalität gekühlt. Rektal- und Ösophagustemperatur, Hauttemperatur, Herzfrequenz, Wahrnehmungsmaße und Stimmung (POMS, unten beschrieben) werden zu verschiedenen Zeitpunkten vor, während und nach dem Training und dem Abkühlen erfasst. Die metabolische Wärmeproduktion wird während aller vier Versuche mittels indirekter Kalorimetrie (Maske mit Stoffwechselwagen verbunden) gemessen.

Passive Kühlung: Die Teilnehmer werden gebeten, sich zur passiven Kühlung auf einen Stuhl in der Klimakammer zu setzen.

Nebelgebläse-Kühlung: Ein Nebelgebläse wird neben dem Teilnehmer platziert und wird während der Nebelgebläse-Kühlung nur ihre Hände und Unterarme benebeln. Die Teilnehmer werden gebeten, ihre ADU-Ärmel hochzukrempeln, um die Hautoberfläche zu vergrößern. Die Temperatur des Nebels und die Windgeschwindigkeit des Ventilators werden aufgezeichnet.

Unterarmtauchen: Der Teilnehmer legt seinen Unterarm während des Unterarmtauchens in etwa 20°C warmes Wasser.

Eishandtuch: Ein Handtuch, das Wasser für längere Zeit halten kann, wird verwendet und in eine Eis-Wasser-Mischung (~2 C) getaucht. Die Forscher drücken das Handtuch vorsichtig aus, um überschüssiges Wasser zu entfernen (aber es bleibt mit Wasser gesättigt) und tragen es dann eng anliegend auf beide Unterarme und Hände auf, sodass zwischen dem Handtuch und der Extremität kein Luftspalt entsteht. 1-5 Minuten auftragen und dann durch ein anderes frisches, kaltes Handtuch ersetzen. Dieser Schritt würde sicherstellen, dass die Unterarme und Hände eine nahezu konstante Anwendungstemperatur haben, da das Handtuch während der Anwendungsdauer warm werden würde. Der Vorgang wird für die gesamte Kühldauer wiederholt.

Die Datenerhebung wird in zwei getrennte Phasen unterteilt. Zunächst wird eine Pilotstudie durchgeführt, bei der die ersten beiden Teilnehmer alle Laborbesuche der Studie absolvieren. Daten aus diesen Studien werden mit dem Sponsor zur Überprüfung geteilt, bevor die Datenerhebung fortgesetzt wird. Die Teilnehmer durchlaufen für den Pilottest dieselben Verfahren wie für reguläre Tests. Pilotversuchsdaten werden in den Datensatz aufgenommen. Nach Genehmigung durch den Sponsor wird die Datenerhebung wieder aufgenommen. Jeder Versuch dauert ungefähr 4 Stunden.

Alle Geräte werden vor der Verwendung durch andere Teilnehmer gemäß den Herstelleranweisungen ordnungsgemäß gereinigt.