환경 온도가 호흡 조절에 미치는 역할
작전 환경적 스트레스 요인에서 호흡 조절 시 신체-정신 상호작용 최적화
전투원들은 항공기 온보드 산소 발생 시스템 및 수중 호흡 장치와 같이 호흡 저항과 호흡 작업량(WOB)을 증가시키는 환경 및 생명 유지 시스템에 자주 노출됩니다. 증가된 WOB는 호흡 곤란(dyspnea)의 인식을 증가시키며, 주의력이 요구되는 작업 중 반응 시간 지연과 정확도 감소를 포함한 인지 능력 저하와 관련이 있습니다. 이러한 효과는 빠른 의사 결정과 정밀한 운동 반응이 필요한 작전 환경에서 특히 우려됩니다.
이 문제에 대한 인식이 증가하고 있음에도 불구하고, 특히 현실적인 작전 스트레스 요인 하에서 증가된 흡기 저항의 지각적 및 인지적 결과를 완화하기 위한 전략에 관한 중요한 격차가 남아 있습니다. 본 연구의 목적은 열 스트레스에 노출되는 것이 흡기 저항 동안 호흡 인식과 인지 성능을 변화시키는지 여부를 확인하는 것입니다. 참가자는 열 중립, 더위 및 추위 조건에서 흡기 저항 호흡을 수행하여 열 스트레스가 WOB, 호흡 인식 및 인지 장애를 증폭시키는지 여부를 확인할 것입니다.
연구 개요
상세 설명
전투원들은 생명유지장치가 있음에도 불구하고 WOB를 증가시키는 열 스트레스 요인에 자주 직면합니다. 냉기와 열 스트레스 모두 흡기 저항 증가 없이 독립적으로 WOB를 상승시킵니다. 냉기 스트레스는 환기를 자극하고 이중상 기관지 반응을 유발합니다: 과환기 중 찬 공기를 흡입하면 초기 기관지 확장 후 기관지 수축이 일어나 기관지를 조이고 기류 저항을 증가시켜 결과적으로 WOB를 높입니다. 전투원들은 또한 극한의 열에 노출되며, 체심부 온도가 약 38.0°C에 도달하면 고체온증 유발 과환기가 발생하여 열 스트레스 중 WOB 증가와 유의미한 상관관계를 보입니다. 전투원들은 특히 다양한 온도의 수중 잠수 임무나 극한의 열에 노출된 OBOGs가 장착된 고성능 항공기에서 호흡 저항 증가와 함께 이러한 환경적 스트레스 요인을 빈번하게 경험합니다.
높은 흡기 저항과 열 스트레스가 결합되었을 때 WOB를 증폭시켜 호흡 인지와 인지 및 생리적 반응을 변화시키는지에 대한 지식의 중요한 공백이 존재합니다. 본 연구는 결합된 흡기 저항과 열 스트레스(온중성, 열, 냉기) 하에서의 WOB, 호흡 인지, 인지 기능 및 생리적 반응을 조사할 것입니다. 가설에 따르면, 열 및 냉기 스트레스 중 WOB가 증가하여 온중성 조건에 비해 호흡 곤란 인지가 더 크고 인지 수행능력이 감소할 것으로 예상됩니다.
참가자들은 4번의 연구 방문을 완료할 것입니다: 선별/적응 방문(연구 0일차) 후 세 번의 실험 방문(연구 1일차, 2일차 및 3일차). 참가자들은 실험 방문 최소 24시간 전부터 카페인, 알코올, 각성제 약물, 진통/항염증 약물, 대마초 및 대마초 관련 제품, 격렬한 운동을 피하도록 지시받을 것입니다. 연구 0일차에, 참가자들은 맞춤형 장치 끝단의 8-10mm 구멍을 통해 10분간 호흡하는 짧은 적응 호흡 과제를 수행하며, 이는 미리 결정된 6-9.5cmH2O/L/s의 흡기 저항을 생성합니다. 호흡 과제 중 뇌혈관, 심혈관 및 자율신경계 활동 반응이 측정될 것입니다. 호흡 검사 중 매 5분마다 참가자들은 호흡 강도와 불쾌감을 평가하고 흡기 용량 조작을 수행하도록 요청받을 것입니다. 인지 평가는 매 10분마다 시행될 것입니다. 호흡 과제 후, 참가자들은 폐 및 호흡근 기능 검사를 완료할 것입니다.
실험 방문 전에, 참가자들은 중재 조건(뜨거움, 차가움, 또는 온중성)에 노출되는 순서에 대해 무작위 배정될 것입니다. 도착 시, 식도 풍선이 심장과 폐 주위의 압력을 측정하기 위해 삽입될 것입니다. 그런 다음 참가자들은 환경 챔버(습도 조절용)에 배치되며, 튜브를 통해 다양한 온도의 물이 순환되어 완전 길이 호흡 과제 시작 전 약 30분간 온도 조건에 노출되도록 하는 특수 슈트를 착용합니다. 온중성 조건 중에는 특수 슈트를 통해 34°C 물이 관류되며, 참가자들은 24°C와 40% 실내 습도로 설정된 챔버에서 휴식합니다. 냉기 조건 중에는 특수 슈트를 통해 4°C 물이 관류되며, 참가자들은 4°C와 10% 실내 습도로 설정된 챔버에서 휴식합니다. 호흡 과제는 식도 온도가 기준 식도 온도 대비 -1°C 및 -2°C에 도달할 때 시작됩니다. 열 조건 중에는 특수 슈트를 통해 50°C 물이 관류되며, 참가자들은 40°C와 40% 실내 습도로 설정된 챔버에서 휴식합니다. 호흡 과제는 식도 온도가 기준 식도 온도 대비 +1°C 및 +2°C에 도달할 때 시작됩니다. 각 실험 방문에서, 참가자들은 미리 결정된 저항 부하에 대해 60분간 흡기하는 완전 길이 호흡 과제를 완료할 것입니다. 생체 측정 모니터링은 지속적으로 수행되며, 호흡 과제 중 인지 평가와 참가자 평가는 조건 노출 45분 및 90분에 시행될 것입니다. 실험 방문 간에는 7일의 휴약 기간이 관찰될 것입니다.
연구 유형
등록 (추정된)
단계
- 해당 없음
연락처 및 위치
연구 연락처
- 이름: Timothy D Mickleborough, PhD
- 전화번호: 812-855-0753
- 이메일: tmickleb@iu.edu
연구 장소
-
-
Indiana
-
Bloomington, Indiana, 미국, 47405
- Multidisciplinary Engineering and Sciences Hall (MESH)
-
연락하다:
- Scott M Clarke
- 전화번호: 812-856-3244
- 이메일: scotclar@iu.edu
-
연락하다:
- Zachary J Schalder, PhD
- 전화번호: 812-855-6953
- 이메일: zschlade@iu.edu
-
수석 연구원:
- Timothy D Mickleborough, PhD
-
-
참여기준
자격 기준
공부할 수 있는 나이
- 성인
건강한 자원 봉사자를 받아들입니다
설명
포함 기준:
- 18-40세 사이.
- 영어 회화 및 독해 가능.
- 자체 보고된 주간 활동량: 최근 2년간 매주 최소 120분의 고강도 운동.
- 정상 폐 기능: 휴식 시 1초간 노력성 호기량 대 노력성 폐활량(FEV1/FVC)이 예측치의 75% 이상.
- 정상 인지 기능: 몬트리올 인지 기능 검사[18]를 사용하여 평가.
- 체질량 지수(BMI) ≤ 35 kg/m2.
- 21-35일 범위의 규칙적인 월경 주기를 가진 여성(정상 월경).
제외 기준:
- 흡연 또는 레크리에이션 흡연 이력, 심혈관 질환, 신장 질환, 폐 질환(천식 또는 운동 유발성 천식 포함), 신경 질환 및 대사 질환.
- 임신 중이거나 자체 보고에 의해 임신 가능성이 있는 경우.
- 색맹.
- 라텍스 알레르기 또는 과민증이 알려진 경우.
- 선택적 세로토닌 재흡수 억제제, 자극제, 항생제를 복용하거나 만성적으로 진통제(알레브, 타이레놀 등)를 섭취하는 경우.
- 휴식 시 수축기 혈압 > 130mmHg 또는 이완기 혈압 > 90mmHg 및/또는 휴식 시 맥박수 > 100 bpm.
- 36-90일 범위의 불규칙한 월경 주기(월경 빈발)를 가진 여성 및 월경 주기가 없는 여성(무월경).
- 월경 중단을 목적으로 피임약을 복용하는 경우(예: 미레나 자궁내 장치).
공부 계획
연구는 어떻게 설계됩니까?
디자인 세부사항
- 주 목적: 기초 과학
- 할당: 무작위
- 중재 모델: 크로스오버 할당
- 마스킹: 없음(오픈 라벨)
무기와 개입
참가자 그룹 / 팔 |
개입 / 치료 |
|---|---|
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활성 비교기: 열중성 온도, 차가운 온도, 뜨거운 온도
참가자는 3회의 실험 방문을 완료하게 되며, 각 방문 시 할당된 온도 조건 하에서 호흡 과제를 수행하게 됩니다.
조건 노출 순서는 무작위 배정을 통해 할당됩니다.
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열중립 조건에서 34°C의 물이 특수 슈트를 통해 순환되며, 참가자는 챔버에서 24°C와 40%의 실내 습도로 설정된 상태에서 휴식을 취합니다.
참가자가 4°C 및 10% 실내 습도로 설정된 챔버에서 휴식을 취하는 동안, 특수 슈트를 통해 4°C 물이 주입됩니다.
고온 조건에서는 50°C의 물이 특수 슈트를 통해 주입되며, 참가자는 40°C와 40%의 실내 습도로 설정된 챔버에서 휴식을 취합니다.
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활성 비교기: 열중성 온도, 다음으로 보유 온도, 다음으로 침대 온도
참가자들은 할당된 온도 조건 하에서 호흡 과제를 수행하는 3회의 실험 방문을 완료할 것입니다.
조건 노출 순서는 무작위 배정을 통해 결정됩니다. |
열중립 조건에서 34°C의 물이 특수 슈트를 통해 순환되며, 참가자는 챔버에서 24°C와 40%의 실내 습도로 설정된 상태에서 휴식을 취합니다.
참가자가 4°C 및 10% 실내 습도로 설정된 챔버에서 휴식을 취하는 동안, 특수 슈트를 통해 4°C 물이 주입됩니다.
고온 조건에서는 50°C의 물이 특수 슈트를 통해 주입되며, 참가자는 40°C와 40%의 실내 습도로 설정된 챔버에서 휴식을 취합니다.
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활성 비교기: 냉온도, 그다음 열중성 온도, 그다음 고온도
참가자는 지정된 온도 조건에서 호흡 과제를 수행하는 3회의 실험 방문을 완료합니다.
조건 노출 순서는 무작위 배정을 통해 할당됩니다. |
열중립 조건에서 34°C의 물이 특수 슈트를 통해 순환되며, 참가자는 챔버에서 24°C와 40%의 실내 습도로 설정된 상태에서 휴식을 취합니다.
참가자가 4°C 및 10% 실내 습도로 설정된 챔버에서 휴식을 취하는 동안, 특수 슈트를 통해 4°C 물이 주입됩니다.
고온 조건에서는 50°C의 물이 특수 슈트를 통해 주입되며, 참가자는 40°C와 40%의 실내 습도로 설정된 챔버에서 휴식을 취합니다.
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활성 비교기: 차가운 온도, 뜨거운 온도, 중성 온도
참가자는 할당된 온도 조건에서 호흡 작업을 수행하는 3회의 실험 방문을 완료하게 됩니다.
조건 노출 순서는 무작위 배정을 통해 할당됩니다. |
열중립 조건에서 34°C의 물이 특수 슈트를 통해 순환되며, 참가자는 챔버에서 24°C와 40%의 실내 습도로 설정된 상태에서 휴식을 취합니다.
참가자가 4°C 및 10% 실내 습도로 설정된 챔버에서 휴식을 취하는 동안, 특수 슈트를 통해 4°C 물이 주입됩니다.
고온 조건에서는 50°C의 물이 특수 슈트를 통해 주입되며, 참가자는 40°C와 40%의 실내 습도로 설정된 챔버에서 휴식을 취합니다.
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활성 비교기: 더운 온도, 그다음 체온 중립 온도, 그다음 찬 온도
참가자는 할당된 온도 조건에서 호흡 과제를 수행하는 3회의 실험 방문을 완료합니다.
조건 노출 순서는 무작위 배정을 통해 할당됩니다.
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열중립 조건에서 34°C의 물이 특수 슈트를 통해 순환되며, 참가자는 챔버에서 24°C와 40%의 실내 습도로 설정된 상태에서 휴식을 취합니다.
참가자가 4°C 및 10% 실내 습도로 설정된 챔버에서 휴식을 취하는 동안, 특수 슈트를 통해 4°C 물이 주입됩니다.
고온 조건에서는 50°C의 물이 특수 슈트를 통해 주입되며, 참가자는 40°C와 40%의 실내 습도로 설정된 챔버에서 휴식을 취합니다.
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활성 비교기: 뜨거운 온도, 차가운 온도, 중성 온도
참가자는 할당된 온도 조건에서 호흡 과제를 수행하는 3회의 실험 방문을 완료하게 됩니다.
조건 노출 순서는 무작위 배정을 통해 결정됩니다.
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열중립 조건에서 34°C의 물이 특수 슈트를 통해 순환되며, 참가자는 챔버에서 24°C와 40%의 실내 습도로 설정된 상태에서 휴식을 취합니다.
참가자가 4°C 및 10% 실내 습도로 설정된 챔버에서 휴식을 취하는 동안, 특수 슈트를 통해 4°C 물이 주입됩니다.
고온 조건에서는 50°C의 물이 특수 슈트를 통해 주입되며, 참가자는 40°C와 40%의 실내 습도로 설정된 챔버에서 휴식을 취합니다.
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연구는 무엇을 측정합니까?
주요 결과 측정
결과 측정 |
측정값 설명 |
기간 |
|---|---|---|
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Stroop Color-Word Test 시간 수행력 변화
기간: 1일차, 2일차, 3일차 각 호흡 과제 전후 (각각 약 90분 소요)
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실험적 호흡 과제 중 45분마다 스트룹 색상-단어 검사(분:초)의 시간 수행력이 측정됩니다.
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1일차, 2일차, 3일차 각 호흡 과제 전후 (각각 약 90분 소요)
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스트룹 색상-단어 검사 오류 수행 변화
기간: 제1일, 제2일, 제3일의 각 호흡 과제 전후 (각각 약 90분 소요)
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스트룹 색상-단어 검사의 오류 수는 각 실험 호흡 과제마다 45분마다 측정됩니다.
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제1일, 제2일, 제3일의 각 호흡 과제 전후 (각각 약 90분 소요)
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호흡곤란 강도 인식의 변화
기간: 1일차, 2일차, 3일차에 각 호흡 과제 전후(각 약 90분 소요)
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참가자는 각 호흡 과제 동안 45분마다 시각적 아날로그 척도(VAS)를 사용하여 호흡곤란(호흡) 강도의 지각을 평가할 것입니다.
참가자는 "전혀 느껴지지 않음"(0mm)부터 "상상 가능한 최대 강도"(100mm)까지의 호흡 지각을 나타내는 수직 마커 선을 수평선(100mm) 위에 그릴 것입니다.
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1일차, 2일차, 3일차에 각 호흡 과제 전후(각 약 90분 소요)
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호흡곤란 불쾌감 인식 변화
기간: 각 호흡 작업 전후에 1일차, 2일차, 3일차(각각 약 90분 소요)
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참가자는 각 호흡 과제 동안 45분마다 시각적 상사 척도(VAS)를 사용하여 호흡 곤란의 불편감 인식을 평가합니다.
참가자는 수평선(100mm)에 수직 마커 선을 그려, "불편하지 않음"(0mm)부터 "상상할 수 있는 최대 불편감"(100mm)까지의 호흡 인식을 표시합니다.
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각 호흡 작업 전후에 1일차, 2일차, 3일차(각각 약 90분 소요)
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2차 결과 측정
결과 측정 |
측정값 설명 |
기간 |
|---|---|---|
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횡격막 두께 변화
기간: 1일차, 2일차, 3일차의 각 호흡 과제 전후(각각 약 90분간 진행)
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횡격막 두께는 기능적 잔기량(FRC; 휴식)과 흡기 말기 동안, 그리고 각 조건 전후의 FRC에서 최대 흡기압(MIP) 검사 중에 제10/11늑간 공간의 도플러 초음파를 통해 측정됩니다.
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1일차, 2일차, 3일차의 각 호흡 과제 전후(각각 약 90분간 진행)
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심박 변이도 변화
기간: 1일차, 2일차, 3일차의 각 호흡 과제(각각 약 90분 소요) 전후에
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심박변이도(분당 박동수)는 3-리드 심전도(ECG)를 통해 각 호흡 과제 중 지속적으로 측정됩니다.
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1일차, 2일차, 3일차의 각 호흡 과제(각각 약 90분 소요) 전후에
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말초 산소 포화도 변화
기간: 1일차, 2일차, 3일차에 각 호흡 과제 전후(각각 약 90분 소요)
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각 호흡 작업 중 말초 산소 포화도가 맥박 산소 측정법을 통해 지속적으로 측정됩니다.
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1일차, 2일차, 3일차에 각 호흡 과제 전후(각각 약 90분 소요)
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혈압 변화 - 상완동맥
기간: 1일차, 2일차, 3일차 각 호흡 과제 전후 (각 약 90분 소요)
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혈압은 표준 혈압 커프와 상완동맥 청진을 통해 각 호흡 과제 동안 10분마다 측정됩니다.
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1일차, 2일차, 3일차 각 호흡 과제 전후 (각 약 90분 소요)
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혈압 변화 - 손가락 광용적맥파검사
기간: 1일, 2일, 3일(각각 약 90분 소요)의 각 호흡 과제 전후에
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각 호흡 작업 동안 손가락 광용적맥파 검사를 통해 혈압이 지속적으로 측정됩니다.
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1일, 2일, 3일(각각 약 90분 소요)의 각 호흡 과제 전후에
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심박수 변화
기간: 1일차, 2일차, 3일차의 각 호흡 과제 전후(각각 약 90분 소요)
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호흡 과제 수행 중 심박수는 3-리드 심전도(ECG)를 통해 지속적으로 측정됩니다.
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1일차, 2일차, 3일차의 각 호흡 과제 전후(각각 약 90분 소요)
|
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대뇌 혈액 산소 동역학의 변화
기간: 1일차, 2일차, 3일차 각 호흡 과제 전후(각각 약 90분 소요)
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각 호흡 과제 동안 전두엽 피질의 근적외선 분광법(NIRS)을 통해 옥시헤모글로빈과 디옥시헤모글로빈(흡수/추출, uM)이 지속적으로 측정됩니다.
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1일차, 2일차, 3일차 각 호흡 과제 전후(각각 약 90분 소요)
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뇌혈류 속도 변화
기간: 1일차, 2일차, 3일차(각각 약 90분 소요)의 각 호흡 과제 전후에
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양측 경두개 도플러 초음파를 사용하여 각 호흡 과제 동안 중대뇌동맥 및 후대뇌동맥의 혈류 속도를 지속적으로 측정합니다.
초음파 변환기는 측두창을 통해 머리 양쪽에 배치되며, 변환기 홀더를 사용하여 위치가 고정됩니다.
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1일차, 2일차, 3일차(각각 약 90분 소요)의 각 호흡 과제 전후에
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공동 작업자 및 조사자
연구 기록 날짜
연구 주요 날짜
연구 시작 (추정된)
기본 완료 (추정된)
연구 완료 (추정된)
연구 등록 날짜
최초 제출
QC 기준을 충족하는 최초 제출
처음 게시됨 (실제)
연구 기록 업데이트
마지막 업데이트 게시됨 (실제)
QC 기준을 충족하는 마지막 업데이트 제출
마지막으로 확인됨
추가 정보
이 연구와 관련된 용어
기타 연구 ID 번호
- 28381 - Aim 3
- FOAAFRLAFOSR20240007 (기타 보조금/기금 번호: Air Force Office of Scientific Research)
개별 참가자 데이터(IPD) 계획
개별 참가자 데이터(IPD)를 공유할 계획입니까?
IPD 계획 설명
약물 및 장치 정보, 연구 문서
미국 FDA 규제 의약품 연구
미국 FDA 규제 기기 제품 연구
미국에서 제조되어 미국에서 수출되는 제품
이 정보는 변경 없이 clinicaltrials.gov 웹사이트에서 직접 가져온 것입니다. 귀하의 연구 세부 정보를 변경, 제거 또는 업데이트하도록 요청하는 경우 register@clinicaltrials.gov. 문의하십시오. 변경 사항이 clinicaltrials.gov에 구현되는 즉시 저희 웹사이트에도 자동으로 업데이트됩니다. .
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열중성 온도 환경에 대한 임상 시험
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Poitiers University Hospital완전한