장기간의 모의 열파 동안 청년 및 노인의 생리학적 반응 (HW1)

목표 개입 1: 모의 열파 조건에 하루 종일(9시간) 노출되는 동안 전신 열 저장, 신체 심부 온도, 심혈관 긴장 및 급성 염증의 발달에 대한 연령의 영향을 평가합니다.

개입 2: 극심한 더위에 노출된 후 에어컨이 설치된 환경에 단기간(2시간) 노출되어 더위로 돌아왔을 때 노인의 생리적 부담이 지속적으로 감소하는지 확인합니다.

가설 개입 1: 고령자는 젊은 참가자에 비해 9시간 동안 모의 열파를 통해 더 많은 열 저장을 경험할 것입니다. 결과적으로 신체 심부 온도는 고령자에서 더 높을 것이며 그룹 간 차이는 노출이 진행됨에 따라 악화될 것입니다. 우리는 또한 체온의 차이가 노인의 심혈관 변수와 급성 순환계 및 세포내 염증의 더 큰 변화와 평행할 것이라는 2차 가설을 탐구할 것입니다.

개입 2: 더위에 남아 있는 개입 1의 노인에 비해 더위로 돌아왔을 때(5~6시간) 냉각 센터 개입에 노출된 노인의 체열 저장은 악화될 것입니다. 결과적으로 노출이 끝날 때까지 그룹 간에 신체 심부 온도가 비슷할 것입니다(통계적으로 동등함).

방법 참가자 총 20명의 젊은이(연령: 18-31세)와 40명의 노인(연령: 64-80세) 성인이 제안된 프로젝트에 모집되며 각 개입 부문의 남성과 여성이 거의 고르게 분포됩니다. 젊은(n = 20) 및 노인(n = 20) 성인은 개입 1을 완료하고 별도의 노인 코호트(n = 20)는 개입 2를 완료합니다. 표준화된 설문지를 통해 확인합니다.

Experimental Design Pre-trial instructions 모든 참가자는 모든 예비 및 실험 세션 이전 24시간 동안 격렬한 신체 활동과 음주를 피하고 각 세션 시작 2시간 전에 가벼운 식사를 해야 합니다. 참가자는 적절한 수분 공급을 위해 각 세션 전날 밤과 아침에 최소 500ml의 물을 섭취해야 합니다. 실험실에 도착하면 적절한 수분 공급이 확인됩니다(소변 비중 <1.025). 모든 세션에서 참가자는 운동용 반바지(여성용 스포츠 상의)를 착용합니다.

예비 심사 모든 참가자는 첫 번째 실험 세션 최소 7일 전에 예비 평가를 완료합니다. 이 세션 동안 그들은 모든 절차와 측정 기술에 익숙해지고 참여 자격을 평가하기 위해 GAQ(Get Active Questionnaire) 및 미국심장협회 참여 전 선별 질문지를 작성하게 됩니다. GAQ는 Kohl 신체 활동 설문지와 함께 습관적인 활동 수준을 평가하는 데에도 사용됩니다. 참가자는 또한 이때 구두 및 서면 사전 동의를 제공합니다. 신장과 체중은 각각 의사의 신장계와 고성능 계량 단말기를 통해 결정되며, 이 측정치로부터 체표면적을 계산합니다.

실험 프로토콜(개입 1) 각 세션은 07:00-09:00에 시작됩니다. 실험실에 도착하면 참가자는 소변 비중을 평가하기 위해 소변 샘플을 제공한 후 누드 체질량을 측정합니다. 그런 다음 참가자는 직장 온도를 지속적으로 측정하기 위해 온도 탐침을 삽입합니다. 그 후, 참가자는 피부 온도 및 5-리드 심초음파 측정을 위해 장비를 갖추게 됩니다. 기본 심혈관 매개변수는 다음과 같이 수행되는 간단한(~45분) 심혈관 테스트 배터리를 통해 평가됩니다. 오른쪽 가운데 손가락에서 측정된 동맥압 파형(볼륨 클램프 기술) 및 5-리드 심초음파 기록으로부터 재구성된 상완 동맥 수축기 및 이완기 압력은 참가자가 조용히 쉬는 동안(자발 호흡) 10분 동안 수집됩니다. 그 직후 수동 청진을 통해 동맥 수축기 및 확장기 혈압을 3회 측정하고(측정 간격 ~30초), 그 후 자동 정맥 폐색 혈량 측정법을 통해 신체 오른쪽의 팔뚝 및 종아리 혈류를 측정합니다. 테스트 배터리 전반에 걸쳐 참가자는 정맥 배수를 용이하게 하기 위해 기구가 장착된 팔다리가 올라가는 사지 혈류 측정 동안을 제외하고 두 발로 바닥에 앉게 됩니다. 마지막으로 정맥혈 샘플과 체질량 측정이 이루어집니다.

그런 다음 참가자는 40°C 및 ~10-15% 습도로 조절되는 전신 직접 열량계 챔버로 이동됩니다. 이러한 조건은 폭염 동안 경험한 최고 온도를 시뮬레이션하기 위해 선택되었으며 2018년 북미(온타리오 오타와; 34°C 및 58%, 열 지수: 41°C) 및 2003년 유럽(파리)의 최근 폭염 최고 조건과 유사합니다. , 프랑스, ​​38°C 및 25%, 열 지수: 38°C). 참가자는 전신 열 생산 및 교환이 지속적으로 측정되는 동안 열량계 챔버 내에서 3시간(1-3시간) 동안 조용히 휴식을 취합니다. 3시간 표시에서 참가자는 열량계를 종료하고 간단한 심혈관 테스트 배터리를 다시 수행한 후 체질량을 측정합니다. 4-6시간은 열량계에 인접한 열 챔버의 열기 속에서 휴식을 취하는 데 소요됩니다. 이 시간 동안 참가자는 수분 함량이 낮은 가벼운 자체 제공 점심을 먹을 수 있습니다. 수돗물은 열 챔버에 위치한 셀프 서비스 절연 냉수를 통해 임의로 제공됩니다. 그런 다음 또 다른 심혈관 배터리가 수행되고 체질량 측정이 이어집니다. 그런 다음 참가자는 마지막 3시간(6-9시간)이 소요되는 열량계에 다시 들어가게 됩니다. 이 기간이 끝나면 참가자는 네 번째이자 마지막 심혈관 테스트 배터리를 거치게 되며 최종 정맥혈 샘플과 체질량 측정이 이루어집니다.

통계 분석 및 샘플 크기 계산 1차 및 2차 변수는 선형 혼합 효과 모델을 사용하여 평가됩니다. 시간은 반복되는 개체 내 고정 효과로 모델링하고 연령 그룹은 개체 간 고정 효과로 모델링합니다. 결과 변수, 참가자 성별 및 자가 보고한 주간 신체 활동(GAQ를 통해 평가된 분/주)의 예열 노출 값이 공변량으로 포함됩니다. 참가자 식별은 모든 분석에서 무작위 효과로 모델링됩니다. Akaike의 정보 기준은 무작위 효과 및 분산/공분산 구조를 결정하는 데 사용됩니다.

모델 추정 한계 평균에 대해 사후 다중 비교가 수행됩니다. 각 변수에 대한 적은 수의 비교가 주어지면 다중성 수정이 사용되지 않습니다. 잔차 플롯의 시각적 평가를 통해 모든 모델에 대해 동분산성을 평가합니다. 잔차의 대략적인 정규 분포는 히스토그램 및 Q-Q 플롯의 육안 검사를 통해 평가됩니다. 잔차 분포가 정규성에서 유의미하게 벗어나는 경우 데이터가 로그 변환됩니다. 모든 분석에서 알파는 0.050으로 설정됩니다. 기술 통계는 평균 및 표준 편차로 표시됩니다. 그룹 및/또는 시점 간의 비교는 평균 및 95% 신뢰 구간[하한, 상한]으로 표시됩니다.

선험적 전력 분석은 각 열량계 세션이 끝날 때(즉, 3시간과 9시간) 그룹 간 전신 열 저장 속도의 차이를 감지하기 위해 19명의 젊은이와 19명의 노인의 총 표본 크기가 필요하다고 결정했습니다. 80%의 통계적 힘으로. 임상적으로 의미 있는 데이터(즉, 전신 열 저장에서 임상적으로 의미 있는 변화로 간주되는 것) 대신에 표준화된 효과 크기(Cohen's d=1.06)는 전신 열 저장 비율의 차이를 기반으로 계산되었습니다. 이전 작업에서 3시간 열 노출 프로토콜(젊은이: -2 [26] kJ/시간, 노인: 43 [54] kJ/시간)의 마지막 30분 동안 젊은이와 노인 사이.

실험 프로토콜(개입 2) 실험 설계 개입 2의 프로토콜은 첫 번째 열량계 세션과 후속 심혈관 배터리 후 참가자가 열 챔버를 나와 약 2시간(5-6시간) 휴식을 취한다는 점을 제외하고는 개입 1의 프로토콜과 동일합니다. 에어컨이 설치된 실내(~23°C, ~50% 상대 습도). 개입 1과 유사하게 참가자는 이 시간 동안 스스로 제공한 작은 점심을 먹고 물(꼭지)을 자유롭게 섭취할 수 있습니다. 세 번째 심혈관 배터리도 냉각된 환경에서 수행됩니다. 개입 1에서와 마찬가지로 참가자는 마지막 3시간 동안 열량계에 다시 들어가 실험 세션의 나머지 시간 동안 열기 속에서 휴식을 취하게 됩니다.

통계 분석 및 샘플 크기 계산 개입 2에 대한 통계 분석을 수행하여 냉각된 방에 대한 정오 노출로 인해 노출 후 더 많은 체열 저장이 발생하여 결국에는 생리적 반응이 냉각되지 않은 그룹의 것과 유사하도록 하는지 여부를 평가합니다. 9시간 폭염 시뮬레이션. 누적 전신 열 저장은 피험자 간 고정 효과로 모델링된 실험 그룹과 선형 혼합 효과 모델을 사용하여 평가됩니다. 9시간 노출의 처음 3시간 동안의 누적 열 저장은 전체에 영향을 미치는 측정되거나 측정되지 않은 개인 간 또는 개인 내 요인(예: 성별, 신체 활동 수준)의 영향을 설명하기 위해 공변량으로 포함됩니다. -체열 교환 및 저장. 모델 추정 한계 평균을 사용하여 그룹 간의 열 저장량을 비교합니다.

직장 온도(일차 결과)에 의해 추정된 신체 심부 온도는 피험자 간 고정 효과로 모델링된 실험 그룹(두 가지 수준: 냉각 및 무냉각)과 선형 혼합 효과 모델로 분석되고 시간 내에서 반복되는 시간으로 분석됩니다. -피험자 고정 효과(냉각 개입 후 0, 1, 2 및 3시간). 열 저장 모델과 마찬가지로 첫 번째 열량 측정 세션(즉, 9시간 노출의 3시간)이 끝날 때 직장 온도는 측정되거나 측정되지 않은 내부 또는 내부의 영향을 설명하기 위해 공변량으로 포함됩니다. 휴식 열 노출에 대한 체온 반응에 영향을 미치는 개별 요인.

직장 온도에 대한 냉각 효과는 각 시점에서 추정 한계 평균을 도출한 혼합 효과 모델에 대해 수행된 두 가지 일방적 테스트를 통해 평가됩니다. 등가 범위는 ±0.3°C로 설정되며, 이는 심부 체온의 전형적인 일일 변동에 해당하며 냉각 전략의 영향을 평가하는 최근 연구에서 체온의 의미 있고 감지 가능한 변화를 반영하도록 제안되었습니다. 젊은 성인의 생리적 긴장. 보조 변수도 유사하게 평가됩니다. 유의 수준은 P < 0.050으로 설정됩니다. 기술 통계는 평균(표준 편차)으로 표시되고 그룹 간 비교는 평균 ± 95% 신뢰 구간으로 표시됩니다.

선험적 검정력 분석에서는 직장 온도의 그룹 간 차이가 +0.3°C 및 -0.3의 상한 및 하한 범위 내에서 동일한지 확인하기 위해 각 그룹의 총 18명의 노인(참가자 총 36명)의 총 표본 크기가 필요하다고 결정했습니다. °C, 각각 80% 전력. 이것은 0.3°C의 합동 표준 편차를 기준으로 1.0의 효과 크기(Cohen's d)에 해당하며, 젊은 성인과 노인 사이의 심부 온도 차이가 0.2°C(SD 0.3)임을 입증하는 당사 실험실의 게시된 데이터에서 결정되었습니다. 그리고 더운 환경에서 3시간 휴식 후 제2형 당뇨병이 있는 노인과 없는 노인 사이의 심부 체온의 0.0°C(SD 0.3) 차이.