Ustanowienie progów temperatury wewnętrznej opartych na dowodach w celu ochrony zdrowia (HW2)

CELE

Celem tego projektu jest ocena wpływu różnych środowisk doświadczanych podczas fal upałów na temperaturę ciała i autonomiczną funkcję sercowo-naczyniową u osób starszych. Zostanie to osiągnięte poprzez porównanie reakcji termicznych i sercowo-naczyniowych w grupie starszych osób odpoczywających przez 8 godzin w zakresie warunków reprezentatywnych dla tych, których doświadczają w pomieszczeniach podczas fal upałów. Aby ocenić, w jaki sposób napięcie doświadczane w tych warunkach wpływa z kolei na regulację hemodynamiczną, badanie to obejmie również zatwierdzone testy funkcji autonomicznej układu sercowo-naczyniowego.

hipotezy

Wskaźniki obciążenia termicznego i sercowo-naczyniowego nie ulegną zauważalnej zmianie u osób starszych odpoczywających w symulowanych środowiskach wewnętrznych poniżej obecnie zalecanych progów określonych przez Toronto Public Health (22°C i 26°C). Jednak przy wyższych temperaturach wewnętrznych (31°C i 36°C) reakcje termiczne i sercowo-naczyniowe będą podwyższone. Zwiększone obciążenie fizjologiczne w tych warunkach znajdzie odzwierciedlenie w osłabionych odpowiedziach na zatwierdzone testy czynnościowe autonomicznego układu sercowo-naczyniowego.

METODY

Uczestnicy W sumie 16 starszych (wiek: 65-80 lat) osób dorosłych zostanie zatrudnionych do proponowanego projektu z mniej więcej równomiernym rozłożeniem kobiet i mężczyzn. Każdy uczestnik ukończy każdą z 4 eksperymentalnych części badania. Rekrutowani uczestnicy będą jednorodni pod względem cech antropomorficznych, a także nawykowego poziomu aktywności fizycznej, co zostanie zweryfikowane za pomocą standardowych kwestionariuszy (ustalonych podczas sesji wstępnej). Przed wzięciem udziału wszyscy ochotnicy uzyskają pisemną i świadomą zgodę.

Projekt badania

Instrukcje przedprocesowe

Wszyscy uczestnicy zostaną poproszeni o unikanie forsownej aktywności i alkoholu przez 24 godziny przed wszystkimi sesjami wstępnymi i eksperymentalnymi oraz o zjedzenie lekkiego posiłku na 2 godziny przed rozpoczęciem każdej sesji. Uczestnicy zostaną również poproszeni o spożycie minimum 500 ml wody wieczorem przed i rano przed każdą sesją, aby zapewnić odpowiednie nawodnienie. Odpowiednie nawodnienie zostanie zweryfikowane po przybyciu do laboratorium na podstawie ciężaru właściwego moczu (ciężar właściwy moczu <1,025). Na wszystkie zajęcia uczestnicy zakładają sportowy top i szorty.

Wstępne badanie przesiewowe

Wszyscy uczestnicy przejdą jedną wstępną ocenę co najmniej 48 godzin przed pierwszą sesją eksperymentalną. Podczas tej sesji zostaną zapoznani ze wszystkimi procedurami eksperymentalnymi i technikami pomiarowymi oraz wypełnią kwestionariusz Get Active Questionnaire (GAQ) oraz kwestionariusz przeduczestniczącego badania przesiewowego American Heart Association, aby ocenić, czy kwalifikują się do udziału. GAQ zostanie również wykorzystany do oceny poziomów zwykłej aktywności wraz z Kwestionariuszem Aktywności Fizycznej Kohla. W tym czasie uczestnicy udzielą również ustnej i pisemnej świadomej zgody. Następnie zostaną ocenione cechy fizyczne uczestnika. Wysokość i masa ciała zostaną określone odpowiednio za pomocą stadiometru lekarskiego i wysokowydajnego terminala wagowego, a na podstawie tych pomiarów zostanie obliczona powierzchnia ciała. Gęstość ciała zostanie oszacowana za pomocą ważenia hydrostatycznego i wykorzystana do obliczenia procentowej zawartości tkanki tłuszczowej.

Protokół eksperymentu Każda sesja eksperymentalna rozpocznie się około godziny 08:00. Po przybyciu do laboratorium uczestnik dostarczy próbkę moczu do pomiaru ciężaru właściwego moczu i włoży sondę do pomiaru temperatury w odbycie. Następnie uczestnicy otrzymają instrumenty do pomiaru temperatury skóry. W tym czasie zostanie również dokonany pomiar masy ciała (nagi). Następnie uczestnicy zostaną przeniesieni do komory termicznej o temperaturze 22°C i 45%. Po 10 minutach odpoczynku na wznak uczestnicy wykonają specjalistyczną baterię testów sercowo-naczyniowych (patrz poniżej). Następnie będą odpoczywać w pozycji siedzącej w pomieszczeniu bezpośrednio sąsiadującym z komorą termiczną (~22°C) przez ~30 minut, podczas gdy podstawowe temperatury ciała i pomiary sercowo-naczyniowe będą rejestrowane. W tym czasie zostanie pobrana próbka krwi żylnej.

Podczas wykonywania pomiarów bazowych komora termiczna zostanie nagrzana do warunków sesji danego dnia. Każdy uczestnik ukończy cztery oddzielne sesje składające się z ekspozycji spoczynkowej na: i) 36°C, w oparciu o maksymalne zmierzone temperatury wewnętrzne (tj. 35°C) i podobne do warunków zewnętrznych, jakie wystąpiły podczas ostatnich fal upałów w Ameryce Północnej (HOT); ii) 31°C, podobna średnia temperatura w ciągu dnia podczas fali upałów w 2010 r. w Ontario i Quebecu oraz zalecany przez Światową Organizację Zdrowia limit temperatury w pomieszczeniach podczas fal upałów (WARM); iii) 26°C odpowiadające zalecanym górnym limitom dla środowisk wewnętrznych określonych przez Toronto Public Health (TEMPERATEK) i iv) 22°C, aby symulować środowisko klimatyzowane (COOL). We wszystkich sesjach wilgotność względna zostanie ustawiona na 45%.

Po linii bazowej uczestnik wejdzie do komory termicznej, w której będzie odpoczywał przez 8 godzin. Większość tego czasu spędzą w pozycji siedzącej (lekko odchylonej), z wyjątkiem godziny 6, kiedy ponownie wykonają zestaw testów sercowo-naczyniowych. Temperatura w odbycie i skórze oraz tętno będą mierzone w sposób ciągły przez cały czas ekspozycji. Woda z kranu będzie dostarczana ad libitum z kubka ~500 ml umieszczonego na stoliku bocznym ustawionym nieco za uczestnikiem. Uczestnicy będą mogli również zjeść obiad we własnym zakresie między godziną 1,5 a 3,5 ekspozycji. Co 60 minut ciśnienie tętnicze krwi i tętno będą mierzone w trzech powtórzeniach, po czym uczestnicy będą musieli zmierzyć masę ciała w celu określenia strat potu. W tym czasie. uczestnicy będą mogli pozostać w pozycji stojącej iw razie potrzeby wykonać krótkie, lekkie rozciąganie (maks. ~5 min).

Autonomiczna kontrola tętna i ciśnienia krwi będzie oceniana przed i na koniec każdej sesji za pomocą baterii testów sercowo-naczyniowych, które w badaniu B obejmują: i) analizę zmienności rytmu serca i spontanicznej wrażliwości baroreceptorów podczas odpoczynku na plecach, ii) bateria Ewinga (zmodyfikowana) do oceny autonomicznej funkcji układu sercowo-naczyniowego oraz iii) analiza zintegrowanej wrażliwości baroreceptorów podczas cyklicznych zaburzeń ciśnienia tętniczego wywołanych manewrami stania w przysiadzie. Przed baterią uczestnicy zostaną wyposażeni w zintegrowany nieinwazyjny ciśnieniomierz z 3 odprowadzeniami EKG do zintegrowanego pomiaru częstości akcji serca z uderzeniem na uderzenie i ciśnienia tętniczego krwi, szacowanego na podstawie krzywej ciśnienia tętniczego mierzonej po lewej stronie środkowej palec. Ten sam badacz będzie zarządzał baterią podczas wszystkich sesji. Na koniec zwróć uwagę, że pierwsze dwie sekcje opisanej poniżej baterii zostaną wykonane dwa razy z rzędu przed procedurą przysiadu w stójce.

Po 8-minutowym odpoczynku na wznak, zmienność rytmu serca (HRV) i czułość baroreceptorów (BRS) zostaną ocenione podczas 8-minutowego odpoczynku na wznak. Uczestnicy zostaną poinstruowani, jak oddychać (przeponowo) w rytmie metronomu ustawionego na 30 uderzeń/min, aby wyeliminować wpływ rytmu zatokowego oddechu na cykliczne wahania tętna i ciśnienia krwi. Następnie metronom zostanie zatrzymany i nastąpi 1 minuta regeneracji przed uruchomieniem baterii Ewinga.

Zastosowana zmodyfikowana bateria Ewinga składa się z trzech testów zaprojektowanych do oceny autonomicznej kontroli tętna i ciśnienia krwi. Najpierw uczestnicy wykonują 1 minutę głębokiego oddychania przeponowego z szybkością 6 oddechów/min. Oddychanie będzie wykonywane do pojemności życiowej - czyli poprzez maksymalny wdech i wydech. Przed kolejnym badaniem zostanie zapewniona 5-minutowa regeneracja. Kolejnym testem jest manewr Valsalvy. Będąc nadal w pozycji leżącej, uczestnicy będą wydychać przez zamkniętą głośnię do wąskiej winylowej rurki podłączonej do elektronicznego przetwornika ciśnienia, który będzie używany do ciągłego dostarczania uczestnikowi informacji zwrotnych na temat generowanego ciśnienia wydechowego. Uczestnik zostanie poinstruowany, aby utrzymać stałe ciśnienie 40 mmHg przez 15 sekund. Podczas wysiłku wydechowego powietrze będzie odprowadzane przez mały upust, aby zapobiec wytwarzaniu ciśnienia przez usta. Po uwolnieniu tętno i ciśnienie krwi będą monitorowane przez 1 minutę. Ostatnim testem jest test leżenia do stania. Po 1 minucie odpoczynku w pozycji leżącej, badany jest proszony o szybkie przyjęcie pozycji stojącej bezpośrednio przy łóżku. Następnie uczestnik stoi spokojnie przez 3 minuty, podczas gdy tętno i ciśnienie krwi są monitorowane.

Po drugiej baterii Ewinga, uczestnik odpoczywa w pozycji siedzącej na sztywnym krześle przez 10 minut. Następnie uczestnik zostanie poproszony o stanie w pozycji stojącej przez 90 sekund, podczas gdy pozycja temblaka i mankietu dociskowego palca zostanie dostosowana (w razie potrzeby), aby upewnić się, że lewa ręka jest utrzymana na poziomie serca. Następnie 5-minutowe przysiady będą wykonywane w tempie 6 cykli/min. Każdy cykl składa się z przysiadu, utrzymywanego przez 5 sekund, a następnie stania przez 5 sekund. W przypadku tych manewrów uczestnicy zostaną poinstruowani, aby zachować stałą głębokość każdego przysiadu, oddychać normalnie, aby uniknąć wysiłku podczas wydechu i ograniczyć nadmierne zgięcie biodra do przodu.

Po baterii sercowo-naczyniowej uczestnicy pozostaną w komorze przez pozostałą część 8-godzinnej ekspozycji (~45 min). Po pomiarze ciśnienia tętniczego zostanie pobrana ostateczna próbka krwi żylnej, po której nastąpi pomiar masy ciała. Przed opuszczeniem laboratorium uczestnik otrzyma wodę i/lub dostępny w sprzedaży napój dla sportowców.

Analiza danych

Zmienne ciągłe związane z obciążeniem termicznym i obciążeniem sercowo-naczyniowym zostaną przeliczone na średnie 15-minutowe dla linii bazowej i dla każdej godziny ekspozycji. Podobnie, ciśnienia tętnicze w pozycji siedzącej (średnia z 3 pomiarów) zostaną przedstawione w tych punktach czasowych. Iloczyn ciśnienia tętna zostanie obliczony jako iloczyn tętna i skurczowego ciśnienia krwi. Zmiana masy ciała w stosunku do wartości wyjściowych będzie również określana w każdej godzinie narażenia, aby określić ilościowo tempo utraty płynów, skorygowane o spożycie płynów i oddawanie moczu. Zmiana objętości osocza i osmolalności surowicy od wartości wyjściowej do ekspozycji końcowej zostanie również obliczona na podstawie próbek krwi żylnej pobranych na początku i na końcu każdej sesji. HRV i spontaniczny spoczynkowy BRS serca zostaną określone na podstawie danych zebranych podczas 8-minutowego kontrolowanego okresu oddychania. Podobnie zintegrowany BRS będzie pochodził z zebranych krzywych ciśnienia krwi i EKG zebranych podczas manewrów przysiadu stojącego.

W przypadku testów zwalidowanych klinicznie w baterii Ewing analiza zostanie przeprowadzona przez wyszkolonego badacza, który nie zna kodu uczestnika i sesji (tj. warunków środowiskowych). Głębokie oddychanie będzie analizowane jako różnica częstości akcji serca między średnią z trzech najniższych i trzech najwyższych wartości zarejestrowanych odpowiednio podczas wdechu i wydechu (E/I HRDiff). W przypadku próby Valsalvy tak zwany współczynnik Valsalvy (VALratio) jest obliczany jako najdłuższy odstęp R-R podczas regeneracji podzielony przez najkrótszy odstęp R-R podczas wysiłku. Na koniec test leżenia do stania jest analizowany przez określenie stosunku 30:15, który reprezentuje najdłuższy odstęp RR mierzony między 25-35 uderzeniem serca po wstaniu, podzielony przez najkrótszy odstęp RR między 10-20 uderzeniem po wstaniu. Dodatkowo, skurczowa odpowiedź na wstawanie (SRstand) jest również traktowana jako średnia 1-minutowa skurczowego ciśnienia krwi po drugiej minucie stania podzielona przez skurczowe ciśnienie krwi podczas okresu odpoczynku leżącego przed wstawaniem (tj. obniżenie ciśnienia skurczowego przy zajęciu pozycji stojącej). Wartości dla każdego testu będą traktowane jako średnia z każdej z dwóch zarejestrowanych wartości.

Analiza statystyczna i obliczenie wielkości próby

Analiza statystyczna porówna dane dotyczące końcowego narażenia związane z obciążeniem termicznym i sercowo-naczyniowym, a także funkcją autonomiczną (jednocześnie korygując zmienność linii bazowej między sesjami). Temperatura ciała i reakcje sercowo-naczyniowe pod koniec ekspozycji (tj. w godzinie 8), jak również autonomiczne testy funkcjonalne baterii sercowo-naczyniowej zostaną ocenione przy użyciu analizy kowariancji (ANCOVA) z powtarzalnym czynnikiem warunków środowiskowych i wartościami wyjściowymi modelowanymi jako ciągła współzmienna. Zmienne związane z utratą płynów (np. zmiana masy ciała, objętość osocza i osmolalność surowicy) zostaną przeanalizowane za pomocą jednokierunkowej analizy ANOVA z czynnikiem stanu (4 poziomy). Dla wszystkich modeli statystycznych homogeniczność wariancji zostanie oceniona za pomocą testu Levene'a. Normalny rozkład reszt zostanie oceniony za pomocą testu Sharpiro-Wilksa i wizualnej kontroli histogramów i wykresów Q-Q, a dane zostaną przekształcone logarytmicznie w przypadku, gdy rozkład reszt odbiega od normalności. Zaplanowane wcześniej porównania post hoc zostaną wykorzystane do zidentyfikowania różnic między sąsiednimi warunkami (np. CHŁODNE vs TEMP, TEMP vs. CIEPŁE, CIEPŁE vs. GORĄCE) w celu ograniczenia dużej rodziny porównań. We wszystkich analizach alfa zostanie ustalona na poziomie P < 0,050. Statystyki opisowe zostaną przedstawione jako średnie (odchylenie standardowe). Porównania między grupami lub punktami czasowymi (w stosownych przypadkach) zostaną przedstawione jako średnie ± 95% przedział ufności.

Analiza mocy a priori wykazała, że ​​całkowita wielkość próby 16 osób starszych jest wymagana do wykrycia różnicy temperatury w odbycie między grupami z 80% mocą statystyczną, po uwzględnieniu wielokrotnych porównań. Wielkość efektu (d=1,0 Cohena) określono na podstawie praktycznie znaczącej różnicy 0,3°C między warunkami, przy założeniu odchylenia standardowego 0,3. Odchylenie standardowe oparto na wcześniej opublikowanych badaniach z naszego laboratorium, które wykazały różnicę 0,2°C (SD 0,3) w temperaturze głębokiej między młodymi i starszymi dorosłymi oraz różnicę 0,0°C (SD 0,3) między starszymi dorosłymi z i bez cukrzycy typu 2 po 3 godzinach odpoczynku w gorącym otoczeniu (40°C, 30% wilgotności względnej).