健康を守るための証拠に基づいた室内温度閾値の確立 (HW2)

目的

このプロジェクトの目的は、熱波の間に経験したさまざまな環境が、高齢者の体温と自律心血管機能に及ぼす影響を評価することです。 これは、熱波の間に屋内で経験した典型的な条件の範囲で8時間休息している高齢者のグループの体温と心臓血管の反応を比較することによって達成されます. これらの条件で経験した緊張が血行動態の調節にどのように影響するかを評価するために、この研究には心血管自律神経機能の検証済みテストも含まれます。

仮説

高齢者が、トロント公衆衛生局が現在推奨している閾値 (22°C および 26°C) を下回るシミュレートされた屋内環境で休んでいる場合、体温および心血管系の緊張の指標は、目に見えて変化することはありません。 ただし、室内温度が高い場合 (31°C および 36°C)、体温および心血管反応が上昇します。 これらの条件での生理的負担の増加は、検証済みの心血管自律神経機能検査に対する反応の減衰に反映されます。

方法

参加者 合計 16 人の高齢者 (年齢: 65 歳から 80 歳) が提案されたプロジェクトに採用され、男性と女性がほぼ均等に配分されます。 各参加者は、研究の 4 つの実験アームのそれぞれを完了します。 募集された参加者は、擬人化された特徴と、標準化されたアンケート（予備セッション中に決定された）によって検証される習慣的な身体活動レベルについて均一になります。 参加前に、すべてのボランティアから書面によるインフォームド コンセントが得られます。

研究デザイン

試用前の指示

すべての参加者は、すべての予備および実験セッションの 24 時間前から激しい活動とアルコールを避け、各セッション開始の 2 時間前に軽食をとるよう求められます。 参加者はまた、十分な水分補給を確保するために、各セッションの前夜と朝に最低 500 ml の水を消費するよう求められます。 尿比重（尿比重<1.025）を介して検査室に到着すると、十分な水分補給が確認されます。 参加者は、すべてのセッションでアスレチック トップスとショーツを着用します。

予備審査

すべての参加者は、最初の実験セッションの最低 48 時間前に 1 つの予備評価を完了します。 このセッション中に、参加者はすべての実験手順と測定技術に精通し、Get Active Questionnaire (GAQ) と American Heart Association 参加前スクリーニング アンケートに記入して、参加資格を評価します。 GAQ は、Kohl 身体活動アンケートとともに、習慣的な活動レベルを評価するためにも使用されます。 参加者は、この時点で口頭および書面によるインフォームド コンセントも提供します。 その後、参加者の身体的特徴が評価されます。 身長と体重は、医師のスタディオメーターと高性能体重計でそれぞれ測定され、これらの測定値から体表面積が計算されます。 体密度は、静水圧計量によって推定され、体脂肪率の計算に使用されます。

実験プロトコル 各実験セッションは約 08:00 に開始されます。 実験室に到着すると、参加者は尿の比重を測定するための尿サンプルを提供し、直腸温度プローブを挿入します。 その後、参加者は皮膚温度の測定のために計装されます。 同時に体重測定（全裸）も行います。 その後、参加者は 22°C および 45% に調整されたサーマル チャンバーに移されます。 10 分間の仰臥位の休息の後、参加者は特殊な心血管テスト バッテリーを実行します (下記参照)。 その後、ベースラインの体温と心臓血管の測定値が記録されている間、サーマル (~22°C) チャンバーのすぐ隣の部屋で約 30 分間座位で休息します。 この時点で静脈血サンプルが採取されます。

ベースライン測定が行われている間、サーマルチャンバーはその日のセッションの条件に合わせて加熱されます。 各参加者は、以下への安静暴露からなる 4 つの個別のセッションを完了します。 ii) オンタリオ州とケベック州での 2010 年の猛暑時の平均日中気温は 31°C であり、世界保健機関が推奨する猛暑時の屋内温度制限 (WARM) と同様です。 iii) トロント公衆衛生 (TEMPERATE) によって設定された屋内環境の推奨上限に対応する 26°C、および iv) 空調環境 (COOL) をシミュレートするための 22°C。 すべてのセッションで、相対湿度は 45% に設定されます。

ベースラインに続いて、参加者はサーマル チャンバーに入り、そこで 8 時間休憩します。 この時間の大部分は、座った (少し横になった) 位置で過ごしますが、6 時間後に再び心臓血管テスト バッテリーを実行します。 直腸と皮膚の温度と心拍数は、暴露中継続的に測定されます。 水道水は、参加者の少し後ろに配置されたサイド テーブルに置かれた ~500 mL のカップから自由に提供されます。 参加者は、暴露の 1.5 時間から 3.5 時間の間に自炊のランチを食べることも許可されます。 60分ごとに、動脈血圧と心拍数が3回測定され、その後、参加者は発汗量を決定するために体重の測定値を提供します。 現時点では。 参加者は立ったままで、必要に応じて簡単に軽いストレッチを行うことができます (最大 ~5 分)。

心拍数と血圧の自律神経制御は、一連の心血管検査を使用して、各セッションの前と終了時に評価されます。これは、研究 B で次のように構成されます。 ii) 心血管自律神経機能の評価のための Ewing のバッテリー (変更)、および iii) スタンドスクワット操作によって誘発される動脈圧の周期的摂動中の統合された圧反射感度の分析。 バッテリーの前に、参加者は、左中央で測定された動脈圧波形から推定される心拍間の心拍数と動脈血圧の統合測定のために、統合された3リードECG非侵襲的血圧モニターを装備します。指。 同じ研究者がすべてのセッションのバッテリーを管理します。 最後に、以下に説明するバッテリーの最初の 2 つのセクションは、スタンドスクワット手順の前に 2 回続けて実行されることに注意してください。

8分間の仰臥位の休息の後、8分間の仰臥位の休息の間に心拍変動(HRV)および圧反射感度(BRS)を評価する。 参加者は、心拍数と血圧の周期的変動に対する呼吸洞調律の影響を取り除くために、30拍/分に設定されたメトロノームに合わせて呼吸（横隔膜）するように指示されます。 その後、メトロノームが停止し、ユーイングのバッテリーが始動する前に 1 分間の回復時間が与えられます。

使用される修正ユーイング電池は、心拍数と血圧の自律制御を評価するために設計された 3 つのテストで構成されています。 まず、参加者は 6 呼吸/分の速度で 1 分間の深い横隔膜呼吸を実行します。 呼吸は、最大の吸気と呼気を通じて、肺活量まで行われます。 次のテストの前に 5 分間の回復時間が与えられます。 次のテストはバルサルバ手技です。 まだ仰臥位にある間、参加者は閉じた声門に対して、生成された呼気圧に関する一定のフィードバックを参加者に提供するために使用される電子圧力変換器に接続された細いビニールチューブに息を吐き出します。 参加者は、15 秒間 40 mmHg の一定の圧力を維持するように指示されます。 呼気が緊張している間、空気は少量のブリードを介して排出され、口から圧力が発生するのを防ぎます。 解放すると、心拍数と血圧が 1 分間監視されます。 最後のテストは、横になって立つテストです。 仰臥位での 1 分間の休息の後、参加者はすぐにベッドのすぐ横に立つように指示されます。 心拍数と血圧を監視しながら、参加者は 3 分間静かに立ちます。

2 番目のユーイングのバッテリーに続いて、参加者は 10 分間硬い椅子に座った姿勢で休みます。 参加者は、左手が心臓の高さに維持されるように、必要に応じてスリングと指圧カフの位置を調整しながら、90 秒間立つように求められます。 この後、5 分間のスクワット スタンドを 6 サイクル/分の速度で実行します。 各サイクルはスクワットで構成され、5 秒間保持し、その後 5 秒間立ちます。 これらの演習では、参加者はスクワットごとに一定の深さを維持し、通常の呼吸を維持して呼気の緊張を避け、股関節の過度の前方屈曲を制限するように指示されます.

心血管バッテリーの後、参加者は、残りの 8 時間の暴露 (~45 分) の間、チャンバーに座ったままになります。 動脈血圧の測定に続いて、最終的な静脈血サンプルが得られ、続いて体重が測定されます。 参加者には、研究室を出る前に、水および/または市販のスポーツドリンクが提供されます。

データ分析

熱ひずみと心血管系ひずみに関連する連続変数は、ベースラインと曝露時間ごとに 15 分間の平均値に変換されます。 同様に、着席動脈圧 (3 測定平均) は、これらの時点で表示されます。 レート圧力積は、心拍数と収縮期血圧の積として計算されます。 ベースライン値からの体重の変化も、摂取した水分と排尿を補正して水分喪失率を定量化するために、暴露の各時間で決定されます。 ベースラインから曝露終了までの血漿量と血清浸透圧の変化も、各セッションの開始時と終了時に得られた静脈血サンプルから計算されます。 HRV および安静時自発心 BRS は、8 分間の制御呼吸期間中に収集されたデータから決定されます。 同様に、統合された BRS は、収集された血圧とスタンド スクワット操作中に収集された ECG 波形から導出されます。

ユーイング バッテリーで臨床的に検証されたテストでは、分析は、参加者とセッション コード (つまり、環境条件) を知らされていない訓練を受けた研究者によって実行されます。 深呼吸は、それぞれ吸気時と呼気時に記録された 3 つの最低値と 3 つの最高値の平均間の心拍数の差として分析されます (E/I HRDiff)。 バルサルバ法では、いわゆるバルサルバ比 (VALratio) は、回復中の最長 R-R 間隔を緊張中の最短 R-R 間隔で割ったものとして計算されます。 最後に、立っているテストに横たわって分析されます 30:15 比の決定によって分析されます。 さらに、起立に対する収縮期反応 (SRstand) は、起立前の仰臥位安静期間中の収縮期血圧で割った、2 分間の起立後の収縮期血圧の 1 分間平均としても取得されます (すなわち、収縮期血圧の低下立った状態で）。 各テストの値は、記録された 2 つの値のそれぞれの平均として取得されます。

統計分析とサンプルサイズの計算

統計分析では、熱および心血管系の緊張と自律神経機能に関連する最終暴露データを比較します (セッション間のベースライン変動を補正しながら)。 暴露終了時 (すなわち、8 時間目) の体温と心血管反応、および心血管バッテリーの自律神経機能テストは、環境条件の反復因子と次のようにモデル化されたベースライン値を使用した共分散分析 (ANCOVA) を使用して評価されます。連続共変量。 水分損失に関連する変数 (例えば、体重、血漿量、血清浸透圧の変化) は、状態因子 (4 レベル) を使用した一元配置分散分析によって分析されます。 すべての統計モデルについて、分散の均一性は Levene の検定を使用して評価されます。 残差の正規分布は、Sharpiro-Wilks テストおよびヒストグラムと Q-Q プロットの目視検査で評価され、残差の分布が正規性から逸脱する場合、データは対数変換されます。 大規模な一連の比較を制限するために、事前に計画された事後比較を使用して、隣接する条件間の違い (例: COOL と TEMP、TEMP と WARM、WARM と HOT) を識別します。 すべての分析で、アルファは P < 0.050 に設定されます。 記述統計量は平均 (標準偏差) として表示されます。 グループ間または時点間の比較 (適切な場合) は、平均 ± 95% 信頼区間として表示されます。

先験的な検出力分析により、複数の比較を調整した後、80% の統計検出力でグループ間の直腸温度の差を検出するには、16 人の高齢者の合計サンプル サイズが必要であると判断されました。 効果の大きさ (Cohen の d=1.0) は、標準偏差を 0.3 と仮定して、条件間の 0.3°C という実質的に有意な差に基づいて決定されました。 標準偏差は、私たちの研究室で以前に発表された研究に基づいており、若年成人と高齢者の深部体温の差は 0.2°C (SD 0.3)、高齢者と高齢者の深部体温の差は 0.0°C (SD 0.3) であることが示されました。高温環境 (40°C、相対湿度 30%) で 3 時間安静にした後、2 型糖尿病を発症していません。