Die Wirkung von koffeinhaltigem Kaugummi auf die kognitive Leistung bei Notärzten in der Nachtschicht

Methoden 2.1. Design Dieses Experiment war ein doppelblindes Crossover-Design mit wiederholten Messungen gemäß den Richtlinien von CONSORT 2010 und war entweder in einen Koffeinversuch (CAF) oder einen Placeboversuch (PL) unterteilt. Um den Einfluss individueller körperlicher Unterschiede zu eliminieren, wurde ein Crossover-Versuch mit derselben Gruppe von Probanden durchgeführt. Zufällige Gruppen wurden mit Microsoft 365-Excel (Microsoft, Redmond, Washington, USA) erstellt und die Zuteilung erfolgte zufällig und unvorhersehbar. Zwischen den einzelnen Versuchen lagen mindestens vier Wochen, um interaktive Effekte zu vermeiden. In dieser Studie wurden CAF- und PL-Studien verglichen, um die Auswirkungen von koffeinhaltigem Kaugummi auf die kognitive Leistung von Notärzten im Nachtschichtdienst sowie auf die subjektive, objektive Schlafqualität zu bestimmen. Koffeinhaltiger Kaugummi und Placebo-Kaugummi sind in Aussehen, Farbe, Größe, Form und Geschmack sehr ähnlich und schwer zu unterscheiden. Die Randomisierung wurde von einem wissenschaftlichen Mitarbeiter durchgeführt, während ein anderer Assistenzarzt das Experiment durchführte, und weder die Probanden selbst noch der experimentierende Assistenzarzt wussten, welcher Gruppe die Probanden zugeordnet wurden oder welcher Zahnfleischart sie zugeordnet wurden. Sobald die Daten erfasst wurden, werden sie zur statistischen Analyse an den statistischen Analysten der Gruppe weitergeleitet, der ebenfalls keine Kenntnis von den Gruppenzuweisungen hatte. Mindestens eine Woche vor dem formalen Experiment nahmen alle Probanden an drei bis fünf Eingewöhnungstests für die kognitiven Funktionstests teil. Die Schlafqualität wurde auch subjektiv anhand einer einzelnen Fragebewertung und objektiv mithilfe von ActiGraph für eine Nacht am Ruhetag und den letzten Schlaf vor der ersten Nachtschicht beurteilt. Der primäre Endpunkt waren die Ergebnisse kognitiver Funktionstests und der sekundäre Endpunkt war die Schlafqualität.

2.2. Teilnehmer Für diese Studie wurden 14 gesunde männliche Notärzte rekrutiert. Basierend auf früheren Untersuchungen zu Koffein bei E-Sport-Athleten haben wir mit der G*power 3.1-Software 24 einen Alpha-Wert von 5 % und eine Leistung von 0,8 erreicht, was ausreichend war für die Studie mit nur sechs Probanden. Aufgrund des Fehlens relevanter Studien zu den Auswirkungen von Koffein und koffeinhaltigem Kaugummi auf die kognitiven Funktionen von Nachtschichtarbeitern im Gesundheitswesen wurde jedoch auf eine aktuelle Studie verwiesen, in der die kognitive Leistung von Notärzten nach 24 aufeinanderfolgenden Stunden im Einsatz untersucht wurde. Rufdienst, der 13 Probanden umfasste. Daher sollte es ausreichend sein, die aus der Studie abgeleiteten Daten und Statistiken zu interpretieren.

Alle Teilnehmer hatten Erfahrung in regelmäßig wechselnden Schichten an vorderster Front der Notfallklinik und nahmen jeden Monat regelmäßig Nachtschichteinsätze an. Die Einschlusskriterien waren: (i) gesunde männliche Erwachsene, Personen, die in letzter Zeit frei von Schmerzen, Schlaflosigkeit oder anderen Verletzungen waren und in den letzten 2 Monaten keine Medikamente eingenommen haben, (ii) die regelmäßig wechselnde Schichten an vorderster Front der Notfallmedizin absolviert haben mehr als zwei Jahre Nachtschicht übernommen. Die Ausschlusskriterien waren: (i) Allergie gegen Koffein, (ii) Erfahrungen mit Nebenwirkungen von Koffein, (iii) Herz-Kreislauf-Erkrankungen oder andere Krankheiten, die bei den Probanden zu Unwohlsein führten. Zwei Wochen vor dem Hauptversuch wurden alle Teilnehmer gebeten, die Einnahme von mehr als 80 mg Koffein pro Tag zu vermeiden. Vor dem Experiment wurden alle Teilnehmer umfassend über die experimentellen Abläufe und Risiken informiert und gaben ihre Einverständniserklärung ab. Diese Studie wurde vom Institutional Review Board des China Medical University Hospital (CMUH111-REC2-169) genehmigt. Diese Studie wurde im Anschluss an die Deklaration von Helsinki durchgeführt.

2.3. Protokoll 2.3.1. Experimenteller Ablauf Die gesamte Studie wurde im Büro der Notaufnahme des China Medical University Hospital durchgeführt und die Innentemperatur wurde auf 22 °C eingestellt. Die Ernährung und Essenszeiten der Teilnehmer wurden für die drei Tage vor dem ersten formellen Experiment aufgezeichnet und die Teilnehmer mussten drei Tage vor dem nächsten offiziellen Experiment dieselbe Diät einhalten. Sie wurden außerdem aufgefordert, drei Tage vor dem formellen Experiment koffeinhaltige Nahrungsmittel und Getränke (z. B. Kaffee, Energy-Drinks, Schokolade, Schokoladengetränke und Tee) zu meiden.

Am Tag des formellen Experiments frühstückten und aßen die Teilnehmer um 08:00 bzw. 12:00 Uhr zu Mittag. Die Teilnehmer kamen gegen 23:20 Uhr zum Experiment im Büro an. Nach einer kurzen Erklärung wurde um 23:30 Uhr der kognitive Test durchgeführt, der etwa 20 Minuten dauerte. Danach waren die Probanden bereit, mit der Arbeit zu beginnen. Den randomisierten Ergebnissen zufolge erhielten die Probanden um 03:30 Uhr zwei Stücke koffeinhaltigen Kaugummi mit einer absoluten Dosis von 200 mg (Military Energy Gum®, Ford Gum and Machine Go, Akron, NY, USA) (CAF-Studie) oder zwei ähnlich aussehende und schmeckende Placebo-Kaugummistücke, die kein Koffein enthielten (Xylitol, Limettenminze, grün; Lotte, Saitama, Japan) (PLA-Studie). Nach 10 Minuten Kauen wurden kognitive Funktionstests durchgeführt. Schließlich wurden die letzten kognitiven Funktionstests nach dem Dienst um 08:20 Uhr durchgeführt. Alle Probanden verwendeten einen dedizierten Computer mit einer Bildschirmbildfrequenz von mindestens 240 Hz und einer Mausreaktionsrate von 1 ms.

Um die Gültigkeit der Verblindungsmethode zu untersuchen, haben wir die Teilnehmer (vor und nach dem Test) gebeten, die von ihnen eingenommenen Nahrungsergänzungsmittel anzugeben. Hierzu lautete die Frage: „Welches Nahrungsergänzungsmittel haben Sie Ihrer Meinung nach eingenommen?“ Auf diese Frage gibt es drei mögliche Antworten: (a) Koffein; (b) Placebo; und (c) weiß es nicht. Darüber hinaus wurde das Auftreten von Nebenwirkungen oder Komplikationen während der Studie erfasst.

2.3.2. Ergebnismaß 2.3.2.1. Kognitive Funktionstests Den Probanden wurden nacheinander fünf Tests gegeben: Corsi-Blocktest, Task-Switching-Paradigma, Stroop-Test, visuelle Suche und Wisconsin-Kartensortieraufgabe. Alle oben genannten kognitiven Funktionstests wurden mit Psych/Lab für Windows durchgeführt. Die in der Literatur verwendeten Maße weisen eine zufriedenstellende Zuverlässigkeit und Validität auf.

2.3.2.1.1. Corsi-Blocktest Auf dem Bildschirm werden 9 violette Quadrate angezeigt. Wenn der Test beginnt, blinken einige davon zufällig in gelber Farbe (je mehr die Zahl zunimmt), dann hören Sie „Los“ und müssen dann klicken Wählen Sie die Reihenfolge der blinkenden Einträge aus und klicken Sie dann unten rechts auf „FERTIG“. Das Smiley-Gesicht bedeutet richtig, das weinende Gesicht bedeutet falsch. Am Ende des Tests wird die maximale Anzahl richtiger Antworten angezeigt, die hauptsächlich dazu dient, die Fähigkeit des Situationsbewusstseins und des Arbeitsgedächtnisses zu testen. Der gesamte Vorgang dauert etwa 2 Minuten.

2.3.2.1.2. Paradigma des Aufgabenwechsels Es gibt zwei Formen (Kreis, Quadrat) und zwei Farben (Gelb, Blau), also insgesamt vier Kombinationen. Zu Beginn des Tests sehen Sie „FORM“ oder „FARBE“ (was bedeutet, dass die Antwort auf die Frage auf der Form oder Farbe basiert) und dann ein buntes Muster (z. B. ein gelbes Quadrat oder ein blauer Kreis). erscheint, dann beantworten Sie die Frage so schnell wie möglich entsprechend der Antwort, die Sie gerade gesehen haben (Form oder Farbe). Drücken Sie B für Kreise, N für Quadrate, B für Gelb, N für Blau und schließlich wird die durchschnittliche Reaktionsgeschwindigkeit angezeigt, die einen Test der kognitiven Struktur, Flexibilität und Plastizität bei der Aufgabenverarbeitung darstellt. Der gesamte Test dauert etwa 4 Minuten.

2.3.2.1.3. Stroop-Test In diesem Quiz sehen Sie unterschiedliche Farben für verschiedene Wörter, aber alle Antworten basieren auf den Farben (unabhängig von den Wörtern). Drücken Sie R für Rot, G für Grün, B für Blau und Y für Gelb. Wenn Sie beispielsweise „grün in roter Farbe“ sehen, müssen Sie R drücken. Die Testergebnisse umfassten einen kongruenten Zustand, bei dem die gedrückte Taste korrekt mit der Farbe auf dem Bildschirm übereinstimmte, und einen inkongruenten Zustand, bei dem die Taste gedrückt wurde Die gedrückte Farbe entsprach fälschlicherweise dem Farbnamen auf dem Bildschirm. Am Ende des Tests wird die Reaktionszeit angezeigt, bei der es sich hauptsächlich um einen Test der Fähigkeit zur Hemmung kognitiver Störungen handelt. Der gesamte Test dauert etwa 5 Minuten.

2.3.2.1.4. Visuelle Suche Im visuellen Suchtest identifizierten die Teilnehmer orangefarbene „T“s auf dem Bildschirm aus umgedrehten orangefarbenen „T“s, blauen „T“s und umgedrehten blauen „T“s. Wenn ein orangefarbenes „T“ erschien, mussten die Teilnehmer so schnell wie möglich die Leertaste drücken. Wenn kein orangefarbenes „T“ erschien, mussten die Teilnehmer nicht reagieren. Der Test enthält 80 Suchanzeigen mit jeweils 5, 10, 15 und 20 Elementen, hauptsächlich um die Suchfähigkeit des dynamischen Sehens zu testen. Am Ende des Tests wurde die Reaktionsgeschwindigkeit angezeigt und der gesamte Test dauerte etwa 4 Minuten.

2.3.2.1.5. Wisconsin-Kartensortieraufgabe: Dieser Test enthält eine Versuch-und-Irrtum-Komponente. Sie müssen zuerst die Fragen beantworten und dann anhand dessen, was richtig oder falsch ist, bestimmen, worum es in der Frage geht. Der Test wird in einem Matching-Modus präsentiert, bei dem ein Muster auf der linken Seite mit einem der vier Muster auf der rechten Seite abgeglichen wird und die Matching-Kriterien Farbe, Form und Anzahl sind. Während des Tests werden die Fragen von Zeit zu Zeit geändert. Wenn Sie also die Regeln herausfinden und dann plötzlich eine Frage falsch stellen, bedeutet das, dass die Frage geändert wurde. Die Anzahl der Fehler wird am Ende des Tests angezeigt, um die Fähigkeit einer Person zu messen, abstrakt zu denken und bei Bedarf Problemlösungsstrategien zu ändern. Der gesamte Test dauerte etwa 4 Minuten.

2.3.2.2. Messung des Schlafs: Die Teilnehmer trugen einen Handgelenk-ActiGraph (wActiSleep, Pensacola, Florida, USA) an der nichtdominanten Hand für zwei Schlafperioden, einschließlich des Schlafs am freien Tag und des Schlafs vor dem ersten dritten Nachtdienst. Die Schlafdaten wurden von ActiGraph-Monitoren erhalten und mit der ActiLife-Software Version 6 unter Verwendung des Cole-Kripke-Algorithmus analysiert, einschließlich acht Schlafindizes (Schlaflatenz, Gesamtzahl, Schlafeffizienz, Gesamtschlafzeit [TST], Aufwachen nach Schlafbeginn [WASO]). , Anzahl des Aufwachens, Länge des Aufwachens, Zeit im Bett)[39, 40]. Die Teilnehmer zeichneten auch die Zeiten auf, zu denen sie zu Bett gingen und aufwachten, um Koordinatenkontrollen mit den aktigraphischen Daten zu ermöglichen. Die tägliche Schlafqualität wurde anhand einer Frage gemessen, die ausgewählt wurde, weil sie leicht zu konzipieren, einfach zu verstehen und für die Teilnehmer weniger belastend war. Die gestellte Frage lautete: Bewerten Sie auf einer Skala von 0 bis 10, wobei 0 der schlechteste Schlaf und 10 der beste ist, die Qualität des vorherigen Schlafs.

Die Teilnehmer gaben selbst Angaben zu Alter, Familienstand, Bewegungsgewohnheiten, Rauchen, Koffein- und Alkoholkonsum sowie chronischen Krankheiten an. Größe und Gewicht wurden gemessen, woraus der Body-Mass-Index (BMI) als Gewicht in Kilogramm dividiert durch das Quadrat der Körpergröße in Metern (kg/m2) berechnet wurde.

Statistische Analyse Alle Daten werden als Durchschnittswerte ± Standardabweichungen dargestellt. Zur Untersuchung der Normalität der Daten wurde der Shapiro-Wilk-Test verwendet. Kognitive Leistung, Genauigkeit und Trefferreaktionszeit wurden durch einen gepaarten Stichproben-T-Test analysiert. Die Effektstärken wurden mithilfe von Cohens D berechnet. Es wurden Tests durchgeführt (t-Tests oder χ2-Tests), um Unterschiede zu Studienbeginn zwischen den beiden Gruppen zu testen. Zur Untersuchung der Auswirkungen der Intervention wurde eine 2 × 2-Varianzanalyse mit gemischtem Design und wiederholten Messungen verwendet. Der Bang's Blinding Index (BBI) wurde verwendet, um die Wirksamkeit der Verblindung zu untersuchen, während der McNemar-Test zum Vergleich der Häufigkeit von Nebenwirkungen zwischen den Placebo- und Koffein-Bedingungen verwendet wurde. Alle Daten wurden mit SPSS (Version 20, Chicago, IL, USA) berechnet und das Signifikanzniveau betrug α < 0,05.