Effets de l'altitude de la cabine de l'avion sur le confort et l'inconfort des passagers

L'altitude affecte la santé et le bien-être humains par son effet sur l'oxygénation des tissus en modifiant la pression partielle d'oxygène dans le gaz qui pénètre dans les poumons. La pression partielle de tout composant d'un mélange gazeux est égale à la pression totale du gaz multipliée par la fraction du gaz constituée par le composant - environ 78 % pour l'azote et 21 % pour l'oxygène dans l'air à toutes les altitudes . À mesure que l'altitude augmente, la pression atmosphérique totale diminue et, par conséquent, les pressions partielles de tous les gaz composants, y compris l'oxygène, diminuent. Lorsque l'air est inhalé, il se sature de vapeur d'eau provenant des tissus corporels, ce qui réduit encore sa pression partielle d'oxygène. L'oxygénation des tissus, mesurée en termes de pression partielle d'oxygène dans le sang artériel (paO2), est directement liée à la pression partielle d'oxygène dans le gaz entrant dans les poumons.

La Federal Aviation Agency des États-Unis exige que les avions commerciaux soient conçus de sorte que la pression barométrique dans la cabine à l'altitude de croisière maximale dépasse celle trouvée dans l'atmosphère extérieure à 8 000 pieds (565 mm Hg).1 La base scientifique de cette limite n'est pas claire. Bien qu'il existe un vaste corpus de connaissances concernant les effets de l'altitude sur les humains, la plupart d'entre elles concernent des jeunes en bonne santé à des altitudes supérieures à 8 000 pieds. Une enquête sur les effets de l'altitude sur les passagers des compagnies aériennes commerciales réalisée par McFarland en 1937 a révélé que "… les personnes âgées jusqu'à 72 ans réagissent à des altitudes modérées, c'est-à-dire jusqu'à 16 000 pieds, sans difficultés inhabituelles." Cependant, le même auteur a poursuivi en concluant : "L'analyse des facteurs humains présentée ici suggère que le confort et le bien-être des passagers des compagnies aériennes seraient considérablement améliorés par des conditions aussi proches que possible du niveau de la mer. Dans tous les cas, les altitudes de cabine de 3 000 à 5 000 pieds ne doivent pas être dépassées." 2, 3 En 1986, le Committee on Airliner Cabin Air Quality du National Research Council (NRC) a conclu : « De même, la diminution de la pression partielle d'oxygène (pO2) qui se produit à 8 000 pieds est sans danger pour les personnes normales, mais peut-être dangereuse pour patients atteints de BPCO." 4 Dans un rapport publié en 2001, le NRC a conclu que la recherche sur l'effet de la pression de la cabine sur les personnes sensibles devrait être prioritaire.5

Le mal aigu des montagnes (MAM), syndrome caractérisé par des céphalées, une anorexie, des nausées, des vomissements, une lassitude et des troubles du sommeil, dont l'apparition suit de près l'ascension en altitude6, a été rapporté chez 12 à 42 % des visiteurs à des altitudes comprises entre 6 300 et 10 000 pieds dans les montagnes du Colorado.7-12 L'évolution temporelle de ces symptômes n'a pas été rapportée avec suffisamment de détails pour permettre la caractérisation de leur apparition au cours des premières heures après l'arrivée en altitude.

Les problèmes médicaux liés à l'hypoxie pendant le vol sont rares..13-18 Cependant, un modèle statistique non publié 19 prédit qu'à 8 000 pieds, une proportion substantielle de personnes dont l'âge est similaire à celui des passagers d'avions commerciaux connaîtront des paO2 inférieures aux niveaux auxquels l'utilisation d'oxygène supplémentaire est recommandé par diverses autorités médicales.20-24 Si les recommandations d'utilisation d'oxygène supplémentaire sont valides,25, 26 il est possible que l'exposition à ces niveaux d'hypoxie pendant jusqu'à 20 heures (la durée maximale prévue des segments de vol des avions commerciaux) puisse nuire au confort et au bien-être des passagers .

Il a été démontré que l'exercice physique réduit l'oxygénation du sang chez les personnes ayant une santé pulmonaire normale et anormale.27-29 Certains membres de l'équipage de l'avion effectuent des niveaux de travail modérés dans le cadre de leur travail30-34, et l'exercice est recommandé par certains pour atténuer l'inconfort ressenti en raison de l'inactivité prolongée rencontrée en vol. On ne sait pas si l'exercice modéré a un effet bénéfique ou délétère sur le confort et le bien-être des personnes en altitude.

Les termes « confort » et « bien-être » sont couramment utilisés mais définis de manière imprécise. Le "confort" a été défini comme la "... circonstance dans laquelle on est capable de se concentrer pleinement sur des tâches sélectionnées. Aucune attention n'est accordée au maintien du bien-être." 35 Le « bien-être » est défini comme « l'état d'être en bonne santé, heureux ou prospère ». 36 Cette enquête mesurera le concept unique de « confort et bien-être » en utilisant les facteurs suivants du questionnaire sur les symptômes environnementaux IV :

facteur 1, mal aigu cérébral des montagnes ; facteur 2, mal respiratoire aigu des montagnes ; et Facteur 5, Détresse.37

Les scores faibles indiquent un plus grand degré de confort et de bien-être que les scores élevés.

Il a été rapporté qu'une hypoxie légère provoque des modifications asymptomatiques de la saturation en oxygène, de la fréquence cardiaque, de la pression artérielle, de la fonction visuelle, de la mémoire à court terme et de la coordination motrice fine.38-41 Des études non publiées ont trouvé des troubles asymptomatiques du contrôle des muscles pupillaires, probablement dus à un déséquilibre entre le contrôle nerveux sympathique et parasympathique.42

7. PLAN ET CALENDRIER DES ETUDES

7.1 Environnement d'étude

En raison de la taille de la chambre d'altitude, plusieurs "courses" seront nécessaires à chaque altitude pour évaluer le nombre requis de sujets de test. Une "course" consistera en une orientation appropriée du sujet de test, un dépistage pour exclure les personnes ayant des problèmes de santé temporairement invalidants (voir la section 7.6.5), entrée dans la chambre, dépressurisation à l'altitude sélectionnée, maintien de cette pression pendant une période ne dépassant pas 20 heures au cours de laquelle les données sur les résultats seront collectées et enregistrées, suivie d'une repressurisation au niveau de la mer, de la collecte et de l'enregistrement des données finales, et du licenciement . Un entretien téléphonique de suivi sera effectué 5 à 7 jours après la fin de la course de la chambre (pièce jointe 6). Les mêmes sujets de test ne seront pas utilisés à plusieurs altitudes.

Pendant les courses, les sujets de test seront assis dans des sièges d'avions commerciaux et autorisés à dormir, manger ou se promener comme ils le souhaitent dans les limites physiques de la chambre d'altitude. Des divertissements de type aéronautique (magazines, livres, cassettes vidéo) seront proposés. Des services de restauration et des toilettes seront disponibles dans la chambre. Cinq sujets de test seront sélectionnés au hasard pour s'exercer sur un tapis roulant ergométrique à 3 mph pendant 10 minutes une fois par heure pendant 9 heures pour simuler créer une charge de travail métabolique de 2500 à 3300 kcal.

Les sujets de test et le personnel de test en chambre ne seront pas informés du profil d'altitude de la course. Pour des altitudes d'essai égales au niveau du sol, de brèves dépressurisations et repressurisations seront effectuées pour simuler les changements de bruit et de pression d'une course à des altitudes plus élevées.

Les paramètres environnementaux suivants seront maintenus dans les limites spécifiées pour chaque exécution :

Pression : Niveau du sol Ambiante +/- 2 mm Hg 2000' 707 mm Hg +/- 2 mm Hg 4000' 656 mm Hg +/- 2 mm Hg 6000' 609 mm Hg +/- 2 mm Hg 7000' 586 mm Hg + /- 2 mm Hg 8000' 564 mm Hg +/- 2 mm Hg

La faible fréquence avec laquelle les urgences médicales sont signalées parmi les passagers des compagnies aériennes et les visiteurs des stations de montagne suggère que l'exposition aux altitudes est sans danger. Par conséquent, les effets asymptomatiques de l'altitude sur les paramètres physiologiques ne sont pas, a priori, considérés comme suffisamment graves pour justifier l'examen d'un changement de conception et ne sont pas inclus dans la logique de sélection de l'altitude décrite au paragraphe 7.3. Des variables physiologiques seront mesurées, cependant, pour démontrer si oui ou non l'hypoxie rencontrée au cours des tests est suffisamment grave pour avoir un effet sur les sujets testés.

7.2.1 Les résultats suivants sont d'un intérêt primordial :

Prévalence et sévérité des symptômes suivants : Mesurée par :

Évanouissement Observation Essoufflement Questionnaire Douleur thoracique Questionnaire sur les nausées Questionnaire sur les maux de tête Questionnaire sur les malaises Questionnaire sur les troubles de la mémoire à court terme Questionnaire sur la fatigue Questionnaire sur la coordination motrice fine

Mesures physiologiques/de performance Mesuré par :

Fréquence cardiaque Oxymètre de pouls Saturation artérielle en oxygène Oxymètre de pouls Acuité visuelle Diagramme oculaire de Snellen Perception des couleurs FM 100 Teinte Mémoire à court terme Kentucky Comprehensive Listening Test Coordination motrice fine Purdue Pegboard

7.2.2 Les résultats d'intérêt secondaire sont :

Prévalence et sévérité des symptômes suivants : Mesurée par :

Questionnaire sur les étourdissements Questionnaire sur les étourdissements Questionnaire sur les malaises Questionnaire sur les bouffées de chaleur Questionnaire sur les frissons Questionnaire sur les frissons Questionnaire sur les picotements Questionnaire sur les engourdissements Questionnaire sur les blocages d'oreille

Un questionnaire amélioré sur les symptômes environnementaux (ESQ IV) sera utilisé pour déterminer les résultats des symptômes37. L'amélioration consiste en des questions supplémentaires qui obtiennent des informations concernant les perceptions des sujets de test de l'environnement de la chambre, la consommation récente d'aliments et de boissons et le niveau d'activité. Il sera distribué avant la dépressurisation et périodiquement tout au long de la course pour déterminer la prévalence des symptômes, et un préposé dans la chambre effectuera les tests physiologiques et de performance à des moments choisis tout au long de la course.

7.5 Lieu d'étude :

Centre de médecine aérospatiale et hyperbare Centre des sciences de la santé de l'Université d'État de l'Oklahoma 801 East 91st Tulsa Oklahoma 74132

7.6 Sujets testés :

Les sujets de test seront recrutés à Tulsa et dans les environs. Les sujets de test recevront 18,00 $ de l'heure de l'Oklahoma State University en guise de compensation pour leur participation à cette étude.

Les critères de sélection des sujets de test suivants seront utilisés pour sélectionner un total de 216 sujets de test, dont 108 seront répartis au hasard dans des tranches d'âge de 0 et 8 000'. Si l'hypothèse nulle est rejetée, 108 sujets de test seront recrutés pour une affectation similaire à chaque altitude de test. Ceci sera répété jusqu'à ce que l'algorithme de sélection d'altitude soit terminé.

7.6.1. Répartition par âge : 52

Âge Proportion de sédentaires Sédentaires (63 sujets) Proportion d'exercices physiques (45 sujets) Nombre total < 30 11 % 7 28 % 13 20 30 - 39,9 17 % 10 42 % 19 29 40 - 49,9 25 % 16 24 % 11 27 50 - 59,9 25 % 16 6% 2 18 60+ 22% 14 - - 14 Ensemble 100% 63 100% 45 108

7.6.2. La répartition par sexe des sujets testés sera d'environ 50 % d'hommes et 50 % de femmes.

7.6.3. Avoir volé sur des vols commerciaux au cours des 60 derniers mois, mais pas pendant 3 heures ou plus au cours du dernier mois.

7.6.4. N'ont pas été au-dessus de 4 000 pieds au cours du dernier mois.

7.6.5. Antécédents médicaux

Ne pas avoir d'antécédents de :

Maladie pulmonaire nécessitant des médicaments ou une oxygénothérapie au niveau du sol L'une des affections suivantes de classe AMA 3 ou pire Maladie pulmonaire obstructive chronique Bronchite chronique/emphysème Asthme Maladies pulmonaires restrictives L'une des affections cardiaques suivantes de classe AMA 3 ou pire Maladie coronarienne Arythmie Congestive Insuffisance cardiaque Maladie cérébrovasculaire Accident cérébrovasculaire (accident vasculaire cérébral) Thrombose veineuse profonde des membres inférieurs Diabète sucré, mal contrôlé (changement de dose/fréquence des médicaments au cours du dernier mois) Convulsions au cours des 6 derniers mois. Claustrophobie qui entraverait la participation à la chambre Trouble musculosquelettique qui altère les soins personnels et l'auto locomotion. Anémie actuelle, quelle qu'en soit la cause.

Ne doit pas, au moment de l'épreuve :

avoir une maladie contagieuse (y compris une maladie des voies respiratoires supérieures) être enceinte être à moins de 4 semaines d'une intervention chirurgicale majeure. avoir des abcès dentaires avoir fait de la plongée sous-marine dans les 24 heures suivant le test avoir donné du sang dans les 24 heures suivant le test être sous l'influence de drogues ou d'alcool

L'état de santé doit être vérifié par un questionnaire et un entretien avant chaque course de chambre. Les candidats qui remplissent avec succès le questionnaire de santé subiront un examen physique par un médecin qualifié axé sur l'état cardiovasculaire et pulmonaire avant que la décision finale d'admissibilité ne soit prise. Des examens cardiovasculaires et pulmonaires normaux seront nécessaires pour que le candidat soit éligible à l'inclusion dans l'étude. Les sujets de test âgés de plus de 40 ans qui s'entraîneront en altitude devront démontrer leur capacité à s'entraîner en toute sécurité jusqu'à 4,0 METS lors d'un test de tolérance à l'exercice gradué à effectuer avant le jour de la course en chambre d'altitude.

Un questionnaire "PreRun" sera administré le matin de la course avant que les sujets de test n'entrent dans la chambre d'altitude pour déterminer si les sujets de test ont développé des conditions disqualifiantes depuis qu'ils ont subi l'examen du médecin. Tous les questionnaires de PreRun seront examinés par un médecin enquêteur.

7.6.6. Ne pas avoir de besoins alimentaires particuliers.

7.6.7. Peut lire et parler anglais.

Tous les questionnaires, instructions de routine et d'urgence seront donnés en anglais. Il n'y a pas de critère d'exclusion racial ou ethnique.

7.6.8. Taille corporelle : Indice de masse corporelle inférieur à 35 et taille inférieure à 74".

La taille des sièges des avions commerciaux et l'intérieur de la chambre d'altitude nécessitent une limitation de taille pour la sécurité et le confort des participants.

7.6.9 Consentement éclairé : Aucun candidat qui n'a pas volontairement donné son consentement éclairé pour participer ne sera autorisé à participer à cette étude. Les candidats recevront une ébauche du formulaire de consentement éclairé à examiner lorsqu'ils seront informés des dates des séances d'orientation. Le consentement éclairé sera expliqué en détail lors de l'orientation, et toutes les questions des sujets de test le concernant et leur participation à l'étude seront expliquées. Seuls les médecins et les chercheurs scientifiques obtiendront le consentement éclairé des candidats. Tous les formulaires de consentement éclairé signés seront conservés conformément au calendrier de conservation des dossiers maîtres sur la sécurité, la santé et l'environnement de Boeing.

8. ÉQUIPEMENT ET PROTOCOLES D'ÉTUDE

8.2 Protocoles :

Le calendrier détaillé de chaque course est donné dans l'annexe 4. Aucun équipement de test ne sera attaché aux sujets de test pendant la durée de la course. Cependant, le détecteur de l'oxymètre de pouls sera attaché par intermittence au doigt de chaque sujet de test pour mesurer l'oxygénation du sang. Pour chaque mesure, le détecteur sera attaché pendant environ 1 minute. Tout au long du protocole de test, de l'heure 2,5 à l'heure 14, les sujets de test recevront des divertissements vidéo et des magazines, comme ils le feraient lors d'un vol. Les vidéos seront arrêtées pendant les heures d'enquête. Il sera demandé aux sujets de test d'apporter avec eux les objets qu'ils emportent normalement en vol (livres, travail, etc.) et de porter des vêtements qu'ils porteraient pour un vol de 20 heures.

Au moins un membre de l'équipe d'enquêteurs sera présent dans la chambre d'altitude à tout moment pendant les essais pour effectuer les tests et surveiller l'état des sujets testés.

Les sujets de test seront retirés de la chambre d'altitude pour les raisons suivantes :

1. Demande de sujet de test

2. L'une des conditions médicales suivantes :

   Perte de conscience Douleur thoracique qui persiste plus de 5 minutes Essoufflement non soulagé par la réassurance Vomissements répétés

3. Toute autre condition qui, de l'avis de l'observateur ou du médecin dans la chambre, justifie le retrait pour la sécurité des sujets de test.

Une fois qu'un sujet de test quitte la chambre, il ne sera pas autorisé à revenir.

Les courses de la chambre d'altitude commenceront (heure 0) à 9h00. Les sujets de test termineront les tests vers 6h30 le lendemain matin

La durée des courses peut être réduite s'il s'avère que la prévalence et la gravité des symptômes plafonnent avant 20 heures. Cela sera déterminé après que tous les parcours du niveau de la mer et de 8 000 pieds auront été effectués.

8.3 Méthodologie de recherche, échantillonnage et analyse des données

8.3.1 Méthodologie de recherche

Pour déterminer les effets d'une exposition à une altitude modérée sur le confort et le bien-être, 108 sujets de test seront exposés à une pression barométrique équivalente à 8 000 pieds dans une chambre d'altitude pendant 20 heures et leurs réponses aux questions de l'enquête sur les symptômes seront comparées aux réponses de 100 sujets de test. exposés à la pression ambiante (sol) pendant 20 heures dans la même chambre.

L'étude utilisera un plan factoriel Split-Split Plot. Les pistes de chambre sont les unités de parcelle entière et l'altitude (0 ', 8 000' et toutes les altitudes intermédiaires) est le facteur de parcelle entière, un sujet de test est l'unité de parcelle divisée avec l'exercice comme facteur de parcelle divisée [Ex ( exercice) vs Sed (sédentaire)], et les mesures répétées sur chaque sujet de test représentent l'unité fractionnée avec le temps d'exposition comme facteur de parcelle fractionnée. Ainsi, dans le cadre de cette conception, l'unité expérimentale appropriée pour tester les différences d'altitude est une chambre d'essai. Les mesures répétées dans cette étude comprennent les réponses aux éléments de symptômes sur les questionnaires, qui seront administrés x fois sur la période de 20 heures, et les mesures de PaO2, fréquence cardiaque, etc., qui seront également prises à plusieurs reprises sur le temps de l'étude.

8.3.2 Échantillonnage

Deux cent seize sujets de test participeront à l'étude - environ la moitié seront des femmes et environ la moitié seront des hommes. La répartition par âge est donnée dans le tableau ci-dessous (à noter que pour une tranche d'âge donnée, environ la moitié des sujets testés seront des hommes et environ la moitié seront des femmes). Tout d'abord, 216 sujets de test seront sélectionnés qui correspondent à la distribution indiquée ci-dessous. Ensuite, les sujets de test d'un sexe donné dans une tranche d'âge donnée seront assignés au hasard à l'une des quatre conditions (0' Condition Ex ; 0' Condition Sed ; 8 000' Condition Ex ; et 8 000' Condition Sed). Voir la pièce jointe 8 pour les considérations relatives à la taille de l'échantillon.

0' Condition 8 000' Condition Âge Nbre de sujets Ex M/F Sed M/F Ex M/F Sed M/F Ex M/F Sed M/F < 30 40 13/13 7/7 6/7 4/3 7 /6 3/4 30 - 39,9 58 19/19 10/10 10/9 5/5 9/10 5/5 40 - 49,9 54 11/11 16/16 5/6 8/8 6/5 8/8 50 - 59,9 36 2/2 16/16 1/1 8/8 1/1 8/8 60+ 28 - 14/14 - 7/7 - 7/7 Ensemble 216 45/45 63/63 22/23 32/31 22/23 31/32

8.3.3 Collecte de données et confidentialité

Les formulaires d'enquête et d'entretien téléphonique utilisés pour la collecte des réponses des sujets de test sont présentés dans l'annexe 5. Les formulaires d'enregistrement des données sont présentés dans l'annexe 6. Les sujets de test seront identifiés sur les formulaires d'enquête par le numéro de sujet de test seul. Les données seront saisies dans une feuille de calcul électronique en utilisant le numéro du sujet de test comme identifiant. Pour assurer l'intégrité des données, une feuille de calcul reliant le numéro du sujet de test au nom du sujet de test sera disponible pour les enquêteurs. Les feuilles de calcul résideront sur des serveurs de fichiers protégés par un accès sécurisé par mot de passe. Lorsqu'ils ne sont pas utilisés, les formulaires d'enquête, les formulaires d'entrevue téléphonique et les ordinateurs portables seront rangés dans des armoires verrouillées. Les dossiers papier seront conservés par The Boeing Company et détruits après 10 ans. Les données électroniques seront stockées dans des ordinateurs protégés par mot de passe, ou dans un format électronique protégé similaire, indéfiniment.

En préparation de l'analyse des données, les réponses des sujets de test et les informations démographiques seront fusionnées à l'aide du numéro de sujet de test, mais les noms ne seront pas inclus. Seuls les résultats groupés seront publiés. Rien ne sera publié sous une forme permettant d'identifier le sujet de test à l'origine de l'information.

8.3.4 Analyse des données

Les données sur les symptômes seront analysées pour détecter les différences significatives entre les traitements en calculant d'abord AMS-R, AMS-C et AMS-D à partir des questions de l'EQS. Nous effectuerons l'analyse de variance (ANOVA) appropriée pour le plan factoriel split-split plot afin d'examiner les différences dues à l'altitude et les principaux effets dus à l'activité (Ex vs Sed) et les effets d'interaction entre l'altitude et l'exercice. Cette ANOVA analysera également les scores des sujets de test pour déterminer si la notification des symptômes change au fil du temps. Deuxièmement, les données sur les symptômes seront recodées en « aucun symptôme = 0 » (réponse 0 sur l'échelle des symptômes) et « symptôme = 1 » (une réponse de 1 à 6 sur l'échelle des symptômes). Ces données seront analysées pour les effets principaux et les effets d'interaction entre l'altitude et l'exercice.

Les autres mesures dépendantes (SaO2, fréquence cardiaque, etc.) seront analysées à l'aide de l'ANOVA appropriée pour le plan factoriel split-split plot. Ces données seront également analysées pour les effets principaux (altitude et activité) et pour les changements dans le temps, et pour l'interaction altitude/activité.