Un nuovo giubbotto rinfrescante per proteggere le persone con LM dall'ipertermia

Dichiarazione del problema: la perdita del controllo sopraspinale delle vie autonomiche interrompe l'omeostasi di più sistemi di organi, inclusa la termoregolazione. I meccanismi termoregolatori sono disfunzionali a causa dell'interruzione delle vie simpatiche per il controllo ipotalamico della funzione vasomotoria e sudomotoria e delle vie motorie/sensoriali per i brividi e la sensazione termica. Durante l'esposizione a temperature stagionali calde, la disregolazione dei meccanismi di dissipazione del calore (vasodilatazione e sudorazione) consente alle persone con LM di aumentare la temperatura corporea interna (Tcore) piuttosto che rimanere stabile e strettamente regolata (~37°0,6°C), come avviene nelle persone normodotate (AB). Gli investigatori hanno riportato in persone con lesioni più elevate (SCI> T6: Hi-SCI), che anche un'esposizione limitata (1-2 ore) alle tipiche temperature estive (35° C) può portare a un aumento del Tcore a valori che si avvicinano all'ipertermia (38° C). L'ipertermia lieve provoca disagio fisico e può compromettere la cognizione. Se non controllata, l'ipertermia può progredire in esaurimento da calore e colpo di calore causando convulsioni, perdita di coscienza e potenzialmente morte, come si è verificato nei residenti vulnerabili del nord-ovest del Pacifico durante un'ondata di caldo alla fine di giugno 2021.

L'attuale consiglio medico per le PLM è di evitare la luce solare diretta, vestirsi con parsimonia, bere molti liquidi e rimanere in casa nelle giornate calde e umide. Nonostante tengano conto di questo consiglio, le PLM si trovano spesso in ambienti caldi per periodi prolungati durante funzioni sociali, religiose o lavorative. Durante queste condizioni, c'è una rapida progressione verso la sensazione di "surriscaldamento" e un aumento del rischio di malattie legate al caldo. Le calde temperature stagionali limitano il comfort percepito, lo svolgimento delle attività e la partecipazione alle funzioni sociali in misura maggiore nelle persone con lesioni cervicali (tetraplegia) rispetto ai controlli AB. L'identificazione di un intervento di bioingegneria sicuro, non invasivo ed efficace per ripristinare la funzione di termoregolazione durante l'esposizione al calore ha il potenziale per ridurre al minimo l'impatto negativo del calore sulle attività, sulla partecipazione e sulla qualità della vita (QOL) nei veterani con LM. Se efficace, anche altre popolazioni veterane colpite negativamente dall'esposizione al calore possono beneficiare di questo intervento.

Obiettivi: Questo studio pilota svilupperà e testerà un giubbotto di raffreddamento autoregolante per veterani con LM che può utilizzare sia metodi conduttivi che evaporativi per dissipare il calore corporeo come prova di concetto per prevenire un aumento eccessivo del Tcore e disagio termico durante esposizione ad un ambiente caldo. Un prototipo iniziale del giubbotto è stato sviluppato in collaborazione con il Dr. Hao Su, un co-investigatore. Questo prototipo iniziale richiede un ulteriore sviluppo prima del test su soggetti umani. Se questo studio avrà successo, i ricercatori collaboreranno con il Laboratorio di ricerca sull'ingegneria umana (HERL) per rendere il giubbotto appropriato per i test domestici per determinarne l'efficacia nel migliorare la partecipazione sociale e la QOL nei veterani con LM durante le stagioni più calde o quando risiedono o viaggiano alle zone a clima caldo.

Obiettivo primario (sicurezza): completare lo sviluppo del secondo prototipo del giubbotto di raffreddamento e determinarne la sicurezza. Dopo aver soddisfatto i criteri del test al banco, i partecipanti AB indosseranno il giubbotto di raffreddamento bagnato alle impostazioni massime per 2 ore nella posizione seduta in una camera termica calda (35 ° C), per determinare: (1) temperature cutanee minime sotto il giubbotto di raffreddamento e ( 2) comfort soggettivo del gilet rinfrescante.

Ipotesi primarie: (1) La temperatura della pelle sotto il giubbotto sarà di 20°C per proteggere dalle lesioni da freddo. (2) I partecipanti AB riporteranno una sensazione termica (TS) non inferiore a "cool" su una scala di sensazione termica convalidata a 9 punti. Se durante il test viene misurata una temperatura cutanea di <20°C o viene riportato un TS <"cool" o "punti freddi", lo sviluppo del giubbotto continuerà per garantire che il prototipo sia sicuro per i test in persone con LM. Una volta soddisfatti i criteri di sicurezza per il giubbotto di raffreddamento nei soggetti AB, i test di efficacia verranno eseguiti nelle persone con LM che indosseranno il giubbotto di raffreddamento durante una sfida calda controllata.

Obiettivo secondario (efficacia nella SCI): determinare l'efficacia del giubbotto di raffreddamento umido per mantenere il Tcore (entro 0,3 ° C) nei partecipanti con Hi-LM se esposti a 2 ore di un ambiente caldo. Utilizzando un disegno a misure ripetute, i partecipanti con Hi-SCI indosseranno il giubbotto bagnato (condizione sperimentale) o nessun giubbotto (condizione di controllo) in una camera termica calda (35 ° C) per un massimo di 2 ore in posizione seduta, per determinare: (1) variazione del Tcore e (2) percezione del calore e del comfort termico.

Ipotesi secondarie: nella precedente indagine degli investigatori sull'esposizione al calore, il 65% delle persone con Hi-LM aveva aumenti di> 0,5 ° C in Tcore (aumento medio di 0,6 ° 0,3 ° C) mentre indossi solo pantaloncini. Gli investigatori prevedono che indossare un giubbotto rinfrescante durante la stessa esposizione al calore aumenterà significativamente la dissipazione del calore e, quindi, migliorerà il mantenimento del Tcore e il comfort termico. Gli investigatori ipotizzano che durante un'esposizione calda controllata (35 ° C), i partecipanti con Hi-SCI che indossano il giubbotto di raffreddamento umido rispetto agli stessi partecipanti che non indossano un giubbotto: 1) il 65% avrà un'elevazione significativamente ridotta in Tcore (0,3 ° C), e 2) una percentuale maggiore di partecipanti riferirà un maggiore comfort termico (diminuzione della percezione di sentirsi "caldo", "molto caldo" o "scomodo").