Een nieuw koelvest om personen met dwarslaesie te beschermen tegen hyperthermie

Probleemstelling: Verlies van supraspinale controle over autonome banen onderbreekt de homeostase van meerdere orgaansystemen, waaronder thermoregulatie. Thermoregulerende mechanismen zijn disfunctioneel als gevolg van onderbroken sympathische banen voor hypothalamische controle van de vasomotorische en sudomotorische functie en motorische / sensorische paden voor rillingen en thermische sensatie. Tijdens blootstelling aan warme seizoenstemperaturen zorgt ontregeling van warmtedissiperende mechanismen (vasodilatatie en zweten) ervoor dat de kernlichaamstemperatuur (Tcore) stijgt bij personen met SCI in plaats van stabiel en strak gereguleerd te blijven (~ 37 ° 0,6 ° C), zoals voorkomt bij valide (AB) personen. De onderzoekers hebben gemeld bij personen met hogere laesies (SCI>T6: Hi-SCI), dat zelfs een beperkte blootstelling (1-2 uur) aan typische zomertemperaturen (35°C) ertoe kan leiden dat de Tcore stijgt tot waarden die hyperthermie benaderen (38°C). C). Milde hyperthermie veroorzaakt lichamelijk ongemak en kan de cognitie aantasten. Ongecontroleerd kan hyperthermie zich ontwikkelen tot hitte-uitputting en hitteberoerte, met epileptische aanvallen, bewustzijnsverlies en mogelijk de dood tot gevolg, zoals gebeurde bij kwetsbare inwoners van de Pacific Northwest tijdens een hittegolf eind juni 2021.

Het huidige medische advies voor mensen met een dwarslaesie is om direct zonlicht te vermijden, zich spaarzaam te kleden, veel te drinken en binnen te blijven op warme, vochtige dagen. Ondanks het opvolgen van dit advies, bevinden personen met SCI zich vaak gedurende langere perioden in warme omgevingen tijdens sociale, religieuze of werkfuncties. Tijdens deze omstandigheden is er een snelle progressie naar een gevoel van "oververhitting" en een verhoogd risico op hittegerelateerde ziekten. Warme seizoenstemperaturen beperken waargenomen comfort, uitvoering van activiteiten en deelname aan maatschappelijke functies in grotere mate bij personen met cervicaal letsel (tetraplegie) dan bij AB-controles. Het identificeren van een veilige, niet-invasieve, effectieve bio-engineering-interventie om de thermoregulerende functie tijdens blootstelling aan hitte te herstellen, heeft het potentieel om de negatieve impact van hitte op activiteiten, participatie en kwaliteit van leven (QOL) bij veteranen met dwarslaesie te minimaliseren. Indien effectief, kunnen andere veteranenpopulaties die nadelig worden beïnvloed door blootstelling aan hitte ook baat hebben bij deze interventie.

Doelen: Deze pilotstudie ontwikkelt en test een zelfregulerend koelvest voor veteranen met dwarslaesie dat zowel geleidende als verdampende methoden kan gebruiken om lichaamswarmte af te voeren als een proof-of-concept om een ​​overmatige stijging van Tcore en thermisch ongemak tijdens gecontroleerde operaties te voorkomen. blootstelling aan een warme omgeving. Een eerste prototype van het vest is ontwikkeld in samenwerking met Dr. Hao Su, een co-onderzoeker. Dit eerste prototype moet verder worden ontwikkeld voordat het op mensen kan worden getest. Als deze studie succesvol is, zullen de onderzoekers samenwerken met het Human Engineering Research Laboratory (HERL) om het vest geschikt te maken voor thuistesten om de effectiviteit ervan te bepalen bij het verbeteren van maatschappelijke participatie en kwaliteit van leven bij veteranen met dwarslaesie tijdens warmere seizoenen of bij verblijf of reizen naar warme klimaatzones.

Primaire doelstelling (Veiligheid): De ontwikkeling van het 2e prototype van het koelvest voltooien en de veiligheid ervan bepalen. Na te hebben voldaan aan de benchtestcriteria, dragen AB-deelnemers het natte koelvest gedurende 2 uur op maximale instellingen in zittende positie in een warme thermische kamer (35°C), om het volgende te bepalen: (1) minimale huidtemperatuur onder het koelvest en ( 2) subjectief comfort van het koelvest.

Primaire hypothesen: (1) De huidtemperatuur onder het vest is 20°C ter bescherming tegen kou. (2) AB-deelnemers rapporteren een thermische sensatie (TS) die niet minder is dan "koel" op een gevalideerde 9-punts thermische sensatieschaal. Als tijdens het testen een huidtemperatuur van <20°C wordt gemeten of een TS < "cool" of "cold spots" wordt gerapporteerd, zal de ontwikkeling van het vest ervoor zorgen dat het prototype veilig is voor testen bij personen met dwarslaesie. Zodra aan de veiligheidscriteria voor het koelvest is voldaan bij AB-proefpersonen, zullen werkzaamheidstesten worden uitgevoerd bij personen met dwarslaesie die het koelvest zullen dragen tijdens een gecontroleerde warme uitdaging.

Secundaire doelstelling (werkzaamheid bij SCI): bepalen van de werkzaamheid van het natte koelvest om Tcore (binnen 0,3 ° C) te behouden bij deelnemers met Hi-SCI bij blootstelling aan 2 uur in een warme omgeving. Met behulp van een ontwerp met herhaalde metingen dragen deelnemers met Hi-SCI het natte vest (experimentele toestand) of geen vest (controleconditie) in een warme thermische kamer (35°C) gedurende maximaal 2 uur in zittende positie, om te bepalen: (1) verandering in Tcore en (2) perceptie van warmte en thermisch comfort.

Secundaire hypothesen: in het eerdere onderzoek van de onderzoekers naar blootstelling aan hitte had 65% van de personen met Hi-SCI een stijging van >0,5°C in Tcore (gemiddelde stijging 0,6°0,3°C) terwijl je alleen een korte broek draagt. De onderzoekers verwachten dat het dragen van een koelvest tijdens dezelfde blootstelling aan hitte de warmteafvoer aanzienlijk zal verhogen en daarmee het behoud van Tcore en thermisch comfort zal verbeteren. De onderzoekers veronderstellen dat tijdens een gecontroleerde warme blootstelling (35 ° C), deelnemers met Hi-SCI die het natte koelvest dragen in vergelijking met dezelfde deelnemers die geen vest dragen: 1) 65% een significant verminderde elevatie in Tcore zal hebben (0,3 ° C), en 2) een groter percentage deelnemers zal meer thermisch comfort rapporteren (verminderd gevoel van "heet", "zeer heet" of "ongemakkelijk").