Effecten van de hoogte van de vliegtuigcabine op het comfort en ongemak van passagiers

Hoogte beïnvloedt de gezondheid en het welzijn van de mens door zijn effect op weefseloxygenatie door de partiële zuurstofdruk in het gas dat de longen binnendringt te veranderen. De partiële druk van een component van een gemengd gas is gelijk aan de totale druk van het gas vermenigvuldigd met de fractie van het gas waaruit de component bestaat - ongeveer 78% voor stikstof en 21% voor zuurstof in lucht op alle hoogten . Naarmate de hoogte toeneemt, neemt de totale luchtdruk af en als gevolg daarvan neemt de partiële druk van alle samenstellende gassen, inclusief zuurstof, af. Terwijl lucht wordt ingeademd, raakt het verzadigd met waterdamp uit lichaamsweefsels, waardoor de partiële zuurstofdruk verder wordt verlaagd. Weefseloxygenatie, gemeten als partiële zuurstofdruk in arterieel bloed (paO2), is direct gerelateerd aan de partiële zuurstofdruk in het gas dat de longen binnendringt.

De Federal Aviation Agency van de Verenigde Staten vereist dat commerciële vliegtuigen zo worden ontworpen dat de barometrische druk in de cabine op maximale kruishoogte hoger is dan die in de externe atmosfeer op 8.000 voet (565 mm Hg).1 De wetenschappelijke basis voor deze limiet is onduidelijk. Hoewel er veel kennis is over de effecten van hoogte op mensen, gaat het meeste om gezonde jonge mensen op hoogtes van meer dan 8000 voet. Een onderzoek naar de effecten van hoogte op passagiers van commerciële luchtvaartmaatschappijen, uitgevoerd door McFarland in 1937, wees uit dat "... oudere personen tot 72 jaar reageren op gematigde hoogten, dwz tot 16.000 voet, zonder ongebruikelijke problemen." Dezelfde auteur concludeerde echter: "De hier gepresenteerde analyse van menselijke factoren zou suggereren dat het comfort en het welzijn van vliegtuigpassagiers aanzienlijk zou worden bevorderd door omstandigheden die zo dicht mogelijk bij zeeniveau liggen. In elk geval mogen kajuithoogten van 3.000 - 5.000 voet niet overschreden worden." 2, 3 In 1986 concludeerde het Committee on Airliner Cabin Air Quality van de National Research Council (NRC): "Evenzo is de daling van de partiële zuurstofdruk (pO2) die optreedt op 8000 voet veilig voor normale mensen, maar mogelijk gevaarlijk voor patiënten met COPD." 4 In een in 2001 verschenen rapport concludeert de NRC dat onderzoek naar het effect van cabinedruk op vatbare personen hoge prioriteit verdient.5

Acute Mountain Sickness (AMS), een syndroom dat wordt gekenmerkt door hoofdpijn, anorexia, misselijkheid, braken, lusteloosheid en slaapstoornissen, waarvan het begin nauw volgt op de klim naar hoogte6 is gemeld bij 12 tot 42% van de bezoekers op hoogtes tussen 6.300 en 10.000 voeten in de bergen van Colorado.7-12 Het tijdsverloop van deze symptomen werd niet voldoende gedetailleerd gerapporteerd om hun begin gedurende de eerste paar uur na aankomst op hoogte te karakteriseren.

Aan hypoxie gerelateerde medische problemen tijdens de vlucht zijn zeldzaam.13-18 Een niet-gepubliceerd statistisch model 19 voorspelt echter dat op 8000 voet een aanzienlijk deel van de personen van dezelfde leeftijd als passagiers van commerciële vliegtuigen paO2's zullen ervaren die lager zijn dan de niveaus waarop gebruik van aanvullende zuurstof wordt aanbevolen door verschillende medische autoriteiten.20-24 Als de aanbevelingen voor het gebruik van aanvullende zuurstof geldig zijn,25,26 is het mogelijk dat blootstelling aan deze niveaus van hypoxie gedurende maximaal 20 uur (de maximaal verwachte duur van vluchtsegmenten van commerciële vliegtuigen) het comfort en het welzijn van passagiers negatief kan beïnvloeden. .

Het is aangetoond dat lichaamsbeweging de bloedoxygenatie vermindert bij personen met een normale en abnormale longgezondheid.27-29 Sommige leden van de vliegtuigbemanning voeren matig werk uit als onderdeel van hun baan30-34, en sommigen raden lichaamsbeweging aan om het ongemak dat wordt ervaren als gevolg van de langdurige inactiviteit tijdens de vlucht te verlichten. Het is niet bekend of matige lichaamsbeweging een gunstig of nadelig effect heeft op het comfort en welzijn van personen op hoogte.

De termen "comfort" en "welzijn" worden vaak gebruikt, maar zijn onnauwkeurig gedefinieerd. "Comfort" is gedefinieerd als de "... omstandigheid waaronder men zich volledig kan concentreren op geselecteerde taken. Er wordt geen aandacht besteed aan het behoud van het welzijn." 35 "Welzijn" wordt gedefinieerd als "De staat van gezond, gelukkig of welvarend zijn." 36 Dit onderzoek zal het enkele concept van "comfort en welzijn" meten door gebruik te maken van de volgende factoren van de Environmental Symptomen Vragenlijst IV:

Factor 1, cerebrale acute bergziekte; Factor 2, respiratoire acute bergziekte; en Factor 5, Distress.37

Lage scores duiden op een grotere mate van comfort en welzijn dan hoge scores.

Van milde hypoxie is gerapporteerd dat het asymptomatische veranderingen veroorzaakt in zuurstofverzadiging, hartslag, bloeddruk, visuele functie, kortetermijngeheugen en fijne motorische coördinatie.38-41 Niet-gepubliceerde studies hebben asymptomatische stoornissen van de controle van de pupilspieren gevonden, mogelijk als gevolg van een onbalans tussen sympathische en parasympathische zenuwcontrole.42

7. STUDIEPLAN EN SCHEMA

7.1 Studieomgeving

Vanwege de grootte van de hoogtekamer zijn er op elke hoogte meerdere "runs" nodig om het vereiste aantal proefpersonen te evalueren. Een "run" zal bestaan ​​uit de juiste oriëntatie van de proefpersoon, screening om personen met tijdelijk diskwalificerende gezondheidsproblemen uit te sluiten (zie paragraaf 7.6.5), binnenkomst in de kamer, drukverlaging tot de geselecteerde hoogte, handhaving van die druk gedurende een periode van niet meer dan 20 uur waarin uitkomstgegevens worden verzameld en vastgelegd, gevolgd door drukverlaging tot zeeniveau, definitieve gegevensverzameling en -registratie, en ontslag . Een telefonisch vervolginterview zal 5 tot 7 dagen na voltooiing van de kamerrun worden gehouden (bijlage 6). Dezelfde proefpersonen worden niet op meerdere hoogtes ingezet.

Tijdens de runs zitten de proefpersonen in commerciële vliegtuigstoelen en mogen ze slapen, eten of rondlopen zoals ze willen binnen de fysieke beperkingen van de hoogtekamer. Er wordt gezorgd voor vliegtuigachtig amusement (tijdschriften, boeken, videobanden). Voedselservice en toiletfaciliteiten zullen beschikbaar zijn in de kamer. Vijf proefpersonen zullen willekeurig worden geselecteerd om te oefenen op een loopbandergometer met een snelheid van 3 mph gedurende 10 minuten een keer per uur gedurende 9 uur om een ​​metabolische belasting van 2500 tot 3300 kcal te simuleren.

Proefpersonen en testpersoneel in de kamer zullen blind zijn voor het hoogteprofiel van de run. Voor testhoogten die gelijk zijn aan grondniveau, wordt een korte drukverlaging en drukverlaging uitgevoerd om het geluid en de drukveranderingen van een run op grotere hoogten te simuleren.

De volgende omgevingsparameters worden voor elke run binnen de gespecificeerde limieten gehouden:

Druk: Grondniveau Omgeving +/- 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

De lage frequentie waarmee medische noodgevallen worden gemeld onder vliegtuigpassagiers en bezoekers van bergresorts, suggereert dat blootstelling aan hoogten veilig is. Daarom worden asymptomatische effecten van hoogte op fysiologische parameters a priori niet als voldoende ernstig beschouwd om een ​​ontwerpwijziging te overwegen, en zijn ze niet opgenomen in de logica voor hoogteselectie die wordt beschreven in paragraaf 7.3. Fysiologische variabelen zullen echter worden gemeten om aan te tonen of de hypoxie die tijdens de testritten wordt aangetroffen, voldoende ernstig is om enig effect op de proefpersonen te hebben.

7.2.1 De volgende uitkomsten zijn van primair belang:

Prevalentie en ernst van de volgende symptomen: Gemeten aan de hand van:

Flauwvallen Observatie Kortademigheid Vragenlijst Pijn op de borst Vragenlijst Misselijkheid Vragenlijst Hoofdpijn Vragenlijst Malaise Vragenlijst kortetermijngeheugenstoornissen Vragenlijst Vermoeidheid Vragenlijst Fijne Motorische Coördinatie

Fysiologische/prestatiemetingen Gemeten door:

Hartslag Pulsoximeter Arteriële zuurstofverzadiging Pulsoximeter Gezichtsscherpte Snellen-ooggrafiek Kleurperceptie FM 100 Tint Kortetermijngeheugen Kentucky Uitgebreide luistertest Fijne motorische coördinatie Purdue Pegboard

7.2.2 Uitkomsten van secundair belang zijn:

Prevalentie en ernst van de volgende symptomen: Gemeten aan de hand van:

Vragenlijst duizeligheid Vragenlijst duizeligheid Vragenlijst flauwvallen Vragenlijst blozen Rillingen Vragenlijst Zweten Vragenlijst Trillen Vragenlijst Tintelingen Vragenlijst gevoelloosheid Vragenlijst oorblokkering Vragenlijst Wazig zien Vragenlijst tunnelvisie Vragenlijst slaperigheid Vragenlijst nervositeit Vragenlijst rusteloosheid Vragenlijst depressie Vragenlijst Geluk Strijdbaarheid/agressiviteit Vragenlijst

Er zal een verbeterde vragenlijst voor omgevingssymptomen (ESQ IV) worden gebruikt om de symptoomuitkomsten vast te stellen37. De verbetering bestaat uit aanvullende vragen die informatie opleveren over de waarnemingen van de proefpersonen van de kameromgeving, de recente inname van eten en drinken en het niveau van activiteit. Het wordt uitgedeeld voorafgaand aan drukverlaging en periodiek gedurende de run om de prevalentie van symptomen vast te stellen, en een begeleider in de kamer zal de fysiologische en prestatietesten uitvoeren op geselecteerde tijden tijdens de run.

7.5 Locatie studie:

Het centrum voor ruimtevaart en hyperbare geneeskunde Oklahoma State University Center for Health Sciences 801 East 91st Tulsa Oklahoma 74132

7.6 Proefpersonen:

Uit Tulsa en omgeving worden proefpersonen geworven. Proefpersonen krijgen $ 18,00 per uur van de Oklahoma State University als vergoeding voor hun deelname aan dit onderzoek.

De volgende selectiecriteria voor proefpersonen zullen worden gebruikt om in totaal 216 proefpersonen te selecteren, van wie er 108 willekeurig worden toegewezen in leeftijdsgroepen tussen 0 en 8.000'. Als de nulhypothese wordt verworpen, worden 108 proefpersonen gerekruteerd voor een vergelijkbare opdracht voor elke testhoogte. Dit wordt herhaald totdat het algoritme voor hoogteselectie is voltooid.

7.6.1. Leeftijdsverdeling:52

Leeftijd Sedentair Aandeel Sedentair (63 proefpersonen) Bewegend Aandeel Bewegend (45 proefpersonen) Totaal # < 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 Totaal 100% 63 100% 45 108

7.6.2. De geslachtsverdeling voor proefpersonen zal ongeveer 50% man en 50% vrouw zijn.

7.6.3. De afgelopen 60 maanden op commerciële vluchten hebben gevlogen, maar niet gedurende 3 uur of meer in de afgelopen 1 maand.

7.6.4. Ben de afgelopen 1 maand niet boven de 4.000 geweest.

7.6.5. Medische geschiedenis

Heb geen voorgeschiedenis van:

Longziekte die medicatie of zuurstoftherapie op grondniveau vereist Een van de volgende aandoeningen bij AMA klasse 3 of slechter Chronische obstructieve longziekte Chronische bronchitis/emfyseem Astma Restrictieve longziekten Een van de volgende hartaandoeningen bij AMA klasse 3 of erger Coronaire hartziekte Aritmie Congestief Hartfalen Cerebrovasculaire ziekte Cerebrovasculair accident (beroerte) Onderste ledematen Diepveneuze trombose Diabetes mellitus, slecht onder controle (verandering in dosering/frequentie medicatie in de afgelopen maand) Convulsies in de afgelopen 6 maanden. Claustrofobie die kamerparticipatie zou belemmeren Musculoskeletale aandoening die zelfzorg en zelfbeweging belemmert. Huidige bloedarmoede, ongeacht de oorzaak Sikkelcelanemie Sikkelcelkenmerk Andere aandoeningen die, naar de mening van de hoofdonderzoeker, kunnen leiden tot een te hoog risico bij blootstelling aan een hypobare omgeving.

Zal niet, op het moment van de test:

een besmettelijke ziekte heeft (waaronder aandoeningen van de bovenste luchtwegen) zwanger bent binnen 4 weken na een grote chirurgische ingreep bent. tandabcessen hebben binnen 24 uur na de test gedoken hebben binnen 24 uur na de test bloed gedoneerd hebben onder invloed zijn van drugs of alcohol

Gezondheidsstatus te bepalen door middel van vragenlijst en interview voor elke kamerrun. Aanvragers die de gezondheidsvragenlijst met succes hebben ingevuld, ondergaan een lichamelijk onderzoek door een gekwalificeerde arts die zich richt op de cardiovasculaire en pulmonale status voordat definitief wordt bepaald of ze in aanmerking komen. Normale cardiovasculaire en pulmonale onderzoeken zijn vereist om de aanvrager in aanmerking te laten komen voor deelname aan het onderzoek. Proefpersonen ouder dan 40 jaar die op hoogte gaan trainen, moeten aantonen dat ze veilig kunnen trainen tot 4,0 METS in een graduele inspanningstolerantietest die moet worden uitgevoerd vóór de dag van de hoogtekamerrun.

Een "PreRun"-vragenlijst zal worden afgenomen op de ochtend van de run voordat proefpersonen de hoogtekamer betreden om te bepalen of de proefpersonen diskwalificerende aandoeningen hebben ontwikkeld sinds ze de beoordeling door de arts hebben ondergaan. Alle PreRun-vragenlijsten worden beoordeeld door een arts-onderzoeker.

7.6.6. Heb geen speciale dieetwensen.

7.6.7. Kan Engels lezen en spreken.

Alle vragenlijsten, routine- en noodinstructies worden in het Engels gegeven. Er zijn geen raciale of etnische uitsluitingscriteria.

7.6.8. Lichaamsgrootte: Body mass index minder dan 35 en lengte minder dan 74".

De grootte van de stoelen van commerciële vliegtuigen en het interieur van de hoogtekamer maken een beperking van de grootte noodzakelijk voor de veiligheid en het comfort van de deelnemers.

7.6.9 Geïnformeerde toestemming: Geen enkele aanvrager die niet vrijwillig geïnformeerde toestemming heeft gegeven om deel te nemen, mag niet deelnemen aan dit onderzoek. Aanvragers krijgen een conceptkopie van het formulier voor geïnformeerde toestemming om te bekijken wanneer ze op de hoogte worden gebracht van de data van oriëntatiesessies. Tijdens de oriëntatie wordt de Informed Consent uitgebreid toegelicht en worden alle vragen van proefpersonen hierover en hun deelname aan het onderzoek toegelicht. Alleen artsen en wetenschappelijke onderzoekers krijgen geïnformeerde toestemming van de kandidaten. Alle ondertekende Informed Consent-formulieren worden bewaard in overeenstemming met het Boeing Safety, Health, and Environmental Master Records Retention Schedule.

8. STUDIEGEREEDSCHAP EN PROTOCOLLEN

8.2 Protocollen:

De gedetailleerde tijdlijn van elke run wordt gegeven in bijlage 4. Tijdens de duur van de run wordt er geen testapparatuur aan de proefpersonen bevestigd. De detector van de pulsoximeter wordt echter met tussenpozen aan de vinger van elke proefpersoon geknipt om de bloedoxygenatie te meten. Voor elke meting wordt de detector ongeveer 1 minuut bevestigd. Gedurende het hele testprotocol van uur 2,5 tot uur 14 krijgen de proefpersonen video-entertainment en tijdschriften, zoals ze dat tijdens een vlucht zouden doen. Video's worden gestopt tijdens enquêtetijden. De proefpersonen wordt gevraagd om spullen mee te nemen die ze normaal gesproken meenemen op een vlucht (boeken, werk, etc.) en kleding te dragen die ze zouden dragen voor een vlucht van 20 uur.

Tijdens de proefritten is minimaal één lid van het onderzoeksteam in de hoogtekamer aanwezig om de testen uit te voeren en de conditie van de proefpersonen te bewaken.

Proefpersonen worden om de volgende redenen uit de hoogtekamer verwijderd:

1. Vraag proefpersoon

2. Een van de volgende medische aandoeningen:

   Bewusteloosheid Pijn op de borst die langer dan 5 minuten aanhoudt Kortademigheid die niet wordt verlicht door geruststelling Herhaaldelijk braken

3. Elke andere aandoening die, naar het oordeel van de waarnemer of arts in de kamer, verwijdering rechtvaardigt voor de veiligheid van de proefpersonen.

Zodra een proefpersoon de kamer verlaat, mag hij/zij niet meer terug.

Hoogtekamerruns beginnen (uur 0) om 9:00 uur. De volgende ochtend rond 06.30 uur zullen de proefpersonen de test afronden

De duur van de runs kan worden verkort als wordt vastgesteld dat de prevalentie van symptomen en de ernst van de symptomen vóór 20 uur dalen. Dit wordt bepaald nadat alle runs op zeeniveau en 8.000' zijn voltooid.

8.3 Onderzoeksmethodologie, bemonstering en gegevensanalyse

8.3.1 Onderzoeksmethodologie

Om de effecten van blootstelling aan matige hoogte op comfort en welzijn te bepalen, worden 108 proefpersonen gedurende 20 uur in een hoogtekamer blootgesteld aan 8.000 voet-equivalent barometrische druk en hun antwoorden op vragen over symptoomonderzoek zullen worden vergeleken met antwoorden van 100 proefpersonen gedurende 20 uur in dezelfde kamer blootgesteld aan omgevingsdruk (gronddruk).

De studie zal een Split-Split Plot Factorial design gebruiken. De kamerruns zijn de eenheden van het hele perceel en de hoogte (0', 8000' en eventuele tussenliggende hoogten) is de factor van het hele perceel, een proefpersoon is de split-plot-eenheid met oefening als de split-plot-factor [Ex ( oefening) versus Sed (sedentair)], en de herhaalde metingen bij elke proefpersoon vertegenwoordigen de split-split-eenheid met blootstellingstijd als de split-split-plotfactor. Dus onder dit ontwerp is de geschikte experimentele eenheid voor het testen van hoogteverschillen een kamerloop. De herhaalde metingen in dit onderzoek omvatten de antwoorden op de symptoomitems op de vragenlijsten, die x keer zullen worden afgenomen over een periode van 20 uur, en de metingen van PaO2, hartslag, etc., die ook herhaaldelijk zullen worden genomen de tijd van de studie.

8.3.2 Bemonstering

Tweehonderdzestien proefpersonen zullen in het onderzoek dienen - ongeveer de helft zal vrouw zijn en ongeveer de helft zal man zijn. De uitsplitsing naar leeftijd is weergegeven in onderstaande tabel (merk op dat voor een gegeven leeftijdscategorie ongeveer de helft van de proefpersonen man zal zijn en ongeveer de helft vrouw). Eerst worden 216 proefpersonen geselecteerd die passen in onderstaande verdeling. Vervolgens worden proefpersonen van een bepaald geslacht binnen een bepaalde leeftijdscategorie willekeurig toegewezen aan een van de vier condities (0' Conditie Ex; 0' Conditie Sed; 8.000' Conditie Ex; en 8.000' Conditie Sed). Zie bijlage 8 voor overwegingen met betrekking tot de steekproefomvang.

0' Conditie 8.000' Conditie Leeftijd # van Subj Ex M/V Sed M/V Ex M/V Sed M/V Ex M/V Sed M/V < 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 Totaal 216 45/45 63/63 22/23 32/31 22/23 31/32

8.3.3 Gegevensverzameling en vertrouwelijkheid

Enquête- en telefonische interviewformulieren die worden gebruikt voor het verzamelen van antwoorden van proefpersonen, zijn weergegeven in bijlage 5. Formulieren voor gegevensregistratie zijn weergegeven in bijlage 6. De proefpersonen worden op de enquêteformulieren alleen op testpersoonnummer geïdentificeerd. De gegevens worden ingevoerd in een elektronisch werkblad met het proefpersoonnummer als identificatie. Om de gegevensintegriteit te waarborgen, zal een spreadsheet die het nummer van de proefpersoon koppelt aan de naam van de proefpersoon beschikbaar zijn voor de onderzoekers. Spreadsheets bevinden zich op bestandsservers die zijn beveiligd met wachtwoordbeveiliging. Enquêteformulieren, telefonische interviewformulieren en laptops worden, wanneer ze niet in gebruik zijn, in afgesloten kasten opgeborgen. Papieren dossiers worden door The Boeing Company bewaard en na 10 jaar vernietigd. Elektronische gegevens worden voor onbepaalde tijd opgeslagen op computers die met een wachtwoord zijn beveiligd, of in een soortgelijk beveiligd elektronisch formaat.

Ter voorbereiding op data-analyse worden reacties van proefpersonen en demografische informatie samengevoegd met behulp van testpersoonnummer, maar namen worden niet opgenomen. Alleen gegroepeerde resultaten worden gepubliceerd. Niets wordt gepubliceerd in een vorm waarin de proefpersoon kan worden geïdentificeerd waaruit de informatie is voortgekomen.

8.3.4 Gegevensanalyse

De symptoomgegevens worden geanalyseerd op significante verschillen tussen de behandelingen door eerst AMS-R, AMS-C en AMS-D te berekenen uit de MKN-vragen. We zullen de juiste variantieanalyse (ANOVA) uitvoeren voor het split-split plot factorial design om te kijken naar verschillen als gevolg van hoogte en hoofdeffecten als gevolg van activiteit (Ex vs Sed) en interactie-effecten tussen hoogte en inspanning. Deze ANOVA analyseert ook de scores binnen de proefpersoon om te bepalen of de symptoomrapportage in de loop van de tijd verandert. Ten tweede worden de symptomengegevens gehercodeerd naar "geen symptoom=0" (0 respons op de symptoomschaal) en "symptoom=1" (een 1-6 respons op de symptoomschaal). Deze gegevens worden geanalyseerd op hoofdeffecten en interactie-effecten tussen hoogte en inspanning.

De andere afhankelijke maten (SaO2, hartslag, etc.) zullen worden geanalyseerd met behulp van de geschikte ANOVA voor het split-split plot factorial design. Deze gegevens zullen ook worden geanalyseerd op hoofdeffecten (hoogte en activiteit) en op veranderingen in de tijd, en op de interactie tussen hoogte en activiteit.