Todisteisiin perustuvien sisälämpötilakynnysten määrittäminen terveyden suojelemiseksi (HW2)

TAVOITTEET

Tämän projektin tavoitteena on arvioida erilaisten lämpöaaltojen aikana koettujen ympäristöjen vaikutusta kehon lämpötilaan ja autonomiseen kardiovaskulaariseen toimintaan iäkkäillä aikuisilla. Tämä saavutetaan vertaamalla lämpö- ja kardiovaskulaarisia vasteita ikääntyneiden aikuisten ryhmässä, joka lepää 8 tuntia erilaisissa olosuhteissa, jotka vastaavat sisätiloissa helleaaltojen aikana koettua oloa. Arvioidakseen, kuinka näissä olosuhteissa koettu rasitus vaikuttaa vuorostaan ​​hemodynaamiseen säätelyyn, tämä tutkimus sisältää myös validoituja kardiovaskulaarisen autonomisen toiminnan testejä.

Hypoteesit

Terminen ja kardiovaskulaarisen rasituksen indeksit eivät muutu merkittävästi iäkkäillä aikuisilla, jotka lepäävät simuloiduissa sisäympäristöissä Toronton kansanterveyslaitoksen tällä hetkellä suosittelemien kynnysarvojen (22 °C ja 26 °C) alapuolella. Kuitenkin korkeammissa sisälämpötiloissa (31 °C ja 36 °C) lämpö- ja kardiovaskulaariset vasteet kohoavat. Lisääntynyt fysiologinen rasitus näissä olosuhteissa heijastuu heikennettyinä vasteina validoituihin kardiovaskulaarisiin autonomisiin toiminnallisiin testeihin.

MENETELMÄT

Osallistujat Yhteensä 16 vanhempaa (ikä: 65-80 vuotta) aikuista rekrytoidaan ehdotettuun hankkeeseen suunnilleen tasaisesti miesten ja naisten jakautuessa. Jokainen osallistuja suorittaa jokaisen tutkimuksen neljästä kokeellisesta haarasta. Rekrytoitujen osallistujien tulee olla homogeenisia antropomorfisten ominaisuuksien ja tavanomaisen fyysisen aktiivisuuden suhteen, jotka on vahvistettu standardoiduilla kyselylomakkeilla (määritetään alustavan istunnon aikana). Kaikilta vapaaehtoisilta hankitaan kirjallinen ja tietoinen suostumus ennen osallistumista.

Opintojen suunnittelu

Oikeudenkäyntiä edeltävät ohjeet

Kaikkia osallistujia pyydetään välttämään rasittavaa toimintaa ja alkoholia 24 tuntia ennen kaikkia alustavia ja kokeellisia istuntoja ja syömään kevyt ateria 2 tuntia ennen kunkin istunnon alkua. Osallistujia pyydetään myös nauttimaan vähintään 500 ml vettä kutakin istuntoa edeltävänä iltana ja aamuna riittävän nesteytyksen varmistamiseksi. Riittävä nesteytys varmistetaan laboratorioon saapumisen yhteydessä virtsan ominaispainolla (virtsan ominaispaino <1,025). Osallistujat käyttävät urheilullista toppia ja shortseja kaikissa harjoituksissa.

Alustava seulonta

Kaikki osallistujat suorittavat yhden alustavan arvioinnin vähintään 48 tuntia ennen ensimmäistä koeistuntoa. Tämän istunnon aikana he tutustuvat kaikkiin kokeellisiin menettelyihin ja mittaustekniikoihin ja täyttävät Get Active Questionnairen (GAQ) ja American Heart Associationin osallistumista edeltävän seulontakyselyn arvioidakseen osallistumiskelpoisuuttaan. GAQ:ta käytetään myös tavanomaisen aktiivisuustason arvioimiseen Kohlin fyysisen aktiivisuuden kyselylomakkeen ohella. Osallistujat antavat myös suullisen ja kirjallisen tietoisen suostumuksen tällä hetkellä. Sen jälkeen osallistujien fyysiset ominaisuudet arvioidaan. Kehon pituus ja massa määritetään lääkärin stadiometrillä ja vastaavasti tehokkaalla punnituspäätteellä, ja näistä mittauksista lasketaan kehon pinta-ala. Kehontiheys arvioidaan hydrostaattisella punnitsemisella ja sitä käytetään kehon rasvaprosentin laskemiseen.

Kokeellinen protokolla Jokainen kokeellinen istunto alkaa noin klo 08.00. Laboratorioon saapuessaan osallistuja antaa virtsanäytteen virtsan ominaispainon mittaamista varten ja asettaa peräsuolen lämpötila-anturin. Sen jälkeen osallistujat mittaavat ihon lämpötilan. Myös kehon massa (alaston) mitataan tällä hetkellä. Osallistujat siirretään sitten lämpökammioon, jonka lämpötila on 22 °C ja 45 %. 10 minuutin makuulla levon jälkeen osallistujat suorittavat erikoistuneen sydän- ja verisuonitestin (katso alla). Sitten he lepäävät istuma-asennossa huoneessa, joka on välittömästi lämpökammion (~22 °C) vieressä ~30 minuutin ajan, samalla kun ruumiinlämpötilot ja sydän- ja verisuonimittaukset tallennetaan. Tässä vaiheessa otetaan laskimoverinäyte.

Perustason mittausten aikana lämpökammio lämmitetään kyseisen päivän istunnon olosuhteisiin. Jokainen osallistuja suorittaa neljä erillistä istuntoa, jotka koostuvat lepoaltistumisesta: i) 36 °C:lle, joka perustuu korkeimpaan mitattuun sisälämpötilaan (eli 35 °C) ja samankaltaisiin ulkoolosuhteisiin, joita koettiin viimeaikaisten lämpöaaltojen aikana Pohjois-Amerikassa (HOT); ii) 31°C, samanlainen keskimääräinen päivälämpötila vuoden 2010 helleaallon aikana Ontariossa ja Quebecissä sekä Maailman terveysjärjestön suosittelema sisälämpötilaraja helleaaltojen aikana (WARM); iii) 26 °C, mikä vastaa Toronton kansanterveyslaitoksen (TEMPERATE) asettamia suositeltuja sisäympäristöjen ylärajoja ja iv) 22 °C ilmastoidun ympäristön simuloimiseksi (COOL). Kaikissa istunnoissa suhteellinen kosteus asetetaan 45 %:iin.

Perustason jälkeen osallistuja menee lämpökammioon, jossa hän lepää 8 tuntia. He viettävät suurimman osan ajasta istuma-asennossa (hieman makuuasennossa), paitsi kuudennen tunnin kohdalla, jolloin he suorittavat uudelleen kardiovaskulaarisen testin. Peräsuolen ja ihon lämpötiloja ja sykettä mitataan jatkuvasti koko altistuksen ajan. Vesijohtovettä tarjotaan ad libitum ~500 ml:n kupista, joka on sijoitettu sivupöydälle hieman osallistujan taakse. Osallistujat saavat myös syödä itse tarjotun lounaan 1,5-3,5 tunnin välillä. 60 minuutin välein valtimoverenpaine ja syke mitataan kolmena kappaleena, minkä jälkeen osallistujat seisovat mittaamassa kehon massaa hikoilun määrittämiseksi. Tällä hetkellä. Osallistujat saavat jäädä seisomaan ja tehdä lyhyesti kevyitä venyttelyjä, jos halutaan (max ~5 min).

Sydämen ja verenpaineen autonomista hallintaa arvioidaan ennen jokaista istuntoa ja sen lopussa kardiovaskulaaristen testien paristolla, joka tutkimuksessa B koostuu: i) sykkeen vaihtelun ja spontaanin barorefleksiherkkyyden analysoinnista makuuasennossa, ii) Ewingin akku (muokattu) kardiovaskulaarisen autonomisen toiminnan arvioimiseksi, ja iii) integroidun barorefleksin herkkyyden analyysi valtimonpaineen syklisten häiriöiden aikana, jotka aiheutuvat seisoma-kyykkyliikkeistä. Ennen paristoa osallistujat varustetaan integroidulla 3-kytkentäisellä ei-invasiivisella EKG-verenpainemittarilla syke-lyöntitiheyden ja valtimoverenpaineen integroitua mittaamista varten, arvioituna valtimopaineaaltomuodosta, joka on mitattu vasemmasta keskikohdasta. sormi. Sama tutkija hallinnoi akkua kaikissa istunnoissa. Lopuksi huomaa, että alla kuvatut kaksi ensimmäistä akun osaa suoritetaan kahdesti peräkkäin ennen seisomakyykkyä.

8 minuutin makuulevon jälkeen sykevaihtelua (HRV) ja barorefleksiherkkyyttä (BRS) arvioidaan 8 minuutin makuuasennossa. Osallistujia ohjeistetaan hengittämään (diafragmaattisesti) ajoissa metronomilla, joka on asetettu 30 lyöntiä/min, jotta hengitystehon sinusrytmin vaikutus sykkeen ja verenpaineen syklisiin vaihteluihin voidaan poistaa. Sen jälkeen metronomi pysäytetään ja 1 minuutin palautusaika annetaan ennen Ewingin akun käynnistystä.

Muokattu Ewingin käytettävä akku koostuu kolmesta testistä, jotka on suunniteltu arvioimaan sykkeen ja verenpaineen autonomista hallintaa. Ensin osallistujat suorittavat 1 minuutin syvän diafragmahengityksen nopeudella 6 hengitystä minuutissa. Hengitys suoritetaan vitaalikapasiteettiin asti - eli maksimaalisen sisään- ja uloshengityksen kautta. 5 minuutin palautumisaika annetaan ennen seuraavaa testiä. Seuraava testi on Valsalva-liike. Ollessaan vielä makuuasennossa osallistujat hengittävät ulos suljettua äänimerkkiä vasten kapeaan vinyyliputkeen, joka on yhdistetty elektroniseen paineanturiin, jota käytetään antamaan osallistujalle jatkuvaa palautetta syntyneestä uloshengityspaineesta. Osallistujaa neuvotaan ylläpitämään vakiopaine 40 mmHg 15 sekunnin ajan. Uloshengitysjännityksen aikana ilmaa poistetaan pienen ilmanpoiston kautta paineen muodostumisen estämiseksi suun kautta. Vapautumisen jälkeen sykettä ja verenpainetta seurataan 1 minuutin ajan. Viimeinen koe on makuulla seisomaan koe. 1 minuutin levon jälkeen selällään osallistujaa neuvotaan ottamaan nopeasti seisoma-asennon suoraan sängyn viereen. Osallistuja seisoo sitten hiljaa 3 minuuttia samalla kun sykettä ja verenpainetta seurataan.

Toisen Ewingin pariston jälkeen osallistuja lepää istuma-asennossa jäykällä tuolilla 10 minuuttia. Tämän jälkeen osallistujaa pyydetään seisomaan 90 sekuntia samalla kun hihnan ja sormenpainemansetin asentoa säädetään (tarvittaessa), jotta vasen käsi pysyy sydämen tasolla. Tämän jälkeen suoritetaan 5 minuutin kyykkyseisontaa nopeudella 6 sykliä/min. Jokainen sykli koostuu kyykkystä, jota pidetään 5 sekuntia, jonka jälkeen seisotaan 5 sekuntia. Näissä liikkeissä osallistujia ohjeistetaan säilyttämään tasainen syvyys jokaisessa kyykkyssä, hengittämään normaalisti välttääkseen uloshengitysjännitystä ja rajoittamaan liiallista eteenpäin taivutusta lonkassa.

Kardiovaskulaarisen akun jälkeen osallistujat pysyvät kammiossa jäljellä olevan 8 tunnin altistuksen ajan (noin 45 minuuttia). Valtimoverenpainemittausten jälkeen otetaan lopullinen laskimoverinäyte, jota seuraa ruumiinmassan mittaus. Osallistujalle tarjotaan vettä ja/tai kaupallisesti saatavilla olevaa urheilujuomaa ennen laboratoriosta poistumista.

Tietojen analysointi

Jatkuvat muuttujat, jotka liittyvät lämpörasitukseen ja kardiovaskulaariseen rasitukseen, muunnetaan 15 minuutin keskiarvoiksi perusviivalle ja jokaiselle altistustunnille. Samoin istuvien valtimoiden paineet (3 mittauskeskiarvoa) esitetään näinä ajankohtina. Nopeuspainetulo lasketaan sydämen sykkeen ja systolisen verenpaineen tulona. Ruumiinmassan muutos perusarvoista määritetään myös jokaisella altistustunnilla nestehäviön määrän määrittämiseksi kulutetun nesteen ja virtsaamisen perusteella. Plasmatilavuuden ja seerumin osmolaliteetin muutos lähtötilanteesta altistuksen loppuun lasketaan myös kunkin istunnon alussa ja lopussa otetuista laskimoverinäytteistä. HRV ja spontaani sydämen lepo-BRS määritetään 8 minuutin kontrolloidun hengitysjakson aikana kerätyistä tiedoista. Vastaavasti integroitu BRS johdetaan kerätyistä verenpaine- ja EKG-aaltomuodoista, jotka on kerätty seisomakyykkyliikkeen aikana.

Ewing-akun kliinisesti validoituja testejä varten analyysin suorittaa koulutettu tutkija, joka on sokeutunut osallistujan ja istunnon koodin (eli ympäristöolosuhteiden) suhteen. Syvä hengitys analysoidaan sykkeen erona sisään- ja uloshengityksen aikana rekisteröidyn kolmen alimman ja kolmen suurimman arvon keskiarvon välillä (E/I HRDiff). Valsalva-liikkeessä ns. Valsalva-suhde (VALratio) lasketaan pisimmällä R-R-välillä palautumisen aikana jaettuna lyhimmällä R-R-välillä rasituksen aikana. Lopuksi valehtelu-seisomatesti analysoidaan määrittämällä suhde 30:15, joka edustaa pisintä RR-väliä mitattuna 25-35. sydämenlyönnin välillä seistessä jaettuna lyhimmällä RR-välillä 10-20. Lisäksi systolinen vaste seisomiseen (SRstand) otetaan myös systolisen verenpaineen 1 minuutin keskiarvona toisen seisoman minuutin jälkeen jaettuna systolisella verenpaineella makuulla seisomista edeltävän lepojakson aikana (eli systolisen paineen laskuna). ottaessaan seisoma-asennon). Kunkin testin arvot otetaan kummankin tallennetun arvon keskiarvona.

Tilastollinen analyysi ja otoskoon laskenta

Tilastollinen analyysi vertailee loppualtistustietoja, jotka liittyvät lämpö- ja kardiovaskulaariseen rasitukseen sekä autonomiseen toimintaan (samalla kun korjataan istuntojen välistä perustilan vaihtelua). Kehon lämpötila ja sydän- ja verisuonivasteet altistuksen lopussa (ts. tunti 8) sekä kardiovaskulaarisen akun autonomiset toiminnalliset testit arvioidaan käyttämällä kovarianssianalyysiä (ANCOVA) toistuvalla ympäristön tilan tekijällä ja perusarvoilla mallinnetulla tavalla jatkuva kovariaatti. Nestehäviöön liittyvät muuttujat (esim. kehon massan muutos, plasman tilavuus ja seerumin osmolaliteetti) analysoidaan yksisuuntaisella ANOVA:lla kuntotekijällä (4 tasoa). Kaikissa tilastollisissa malleissa varianssien homogeenisuus arvioidaan Levene-testillä. Jäännösten normaalijakauma arvioidaan Sharpiro-Wilks-testillä ja histogrammien ja Q-Q-kaavioiden visuaalisella tarkastuksella, ja tiedot logaritoidaan, jos jäännösjakauma poikkeaa normaalista. Ennalta suunniteltuja post hoc -vertailuja käytetään tunnistamaan erot vierekkäisten olosuhteiden välillä (esim. COOL vs. TEMP, TEMP vs. WARM, WARM vs. HOT), jotta voidaan rajoittaa laajaa vertailujen määrää. Kaikissa analyyseissä alfa asetetaan arvoon P < 0,050. Kuvaavat tilastot esitetään keskiarvona (keskihajonta). Ryhmien tai aikapisteiden väliset vertailut (tarvittaessa) esitetään keskiarvoina ± 95 %:n luottamusväli.

A priori tehoanalyysi määritti, että 16 vanhemman aikuisen kokonaisotoskoko vaaditaan peräsuolen lämpötilaeron havaitsemiseksi ryhmien välillä 80 %:n tilastollisella teholla, sen jälkeen, kun oli sovitettu useisiin vertailuihin. Vaikutuksen koko (Cohenin d=1,0) määritettiin käytännöllisesti katsoen merkityksellisen 0,3 °C:n eron perusteella olosuhteiden välillä olettaen, että standardipoikkeama on 0,3. Keskihajonta perustui laboratoriomme aiemmin julkaistuihin tutkimuksiin, jotka osoittivat 0,2 °C:n (SD 0,3) eron ydinlämpötilassa nuorten ja vanhempien aikuisten välillä ja 0,0 °C:n (SD 0,3) eron sydämen lämpötilassa vanhempien aikuisten välillä, joilla on ilman tyypin 2 diabetesta 3 tunnin levon jälkeen kuumassa ympäristössä (40 °C, 30 % suhteellinen kosteus).