Nowatorska kamizelka chłodząca chroniąca osoby po urazie rdzenia kręgowego przed hipertermią

Opis problemu: Utrata nadrdzeniowej kontroli szlaków autonomicznych zaburza homeostazę wielu układów narządów, w tym termoregulację. Mechanizmy termoregulacji są zaburzone z powodu przerwania szlaków współczulnych odpowiedzialnych za podwzgórzową kontrolę funkcji naczynioruchowych i sudomotorycznych oraz szlaków motoryczno-sensorycznych odpowiedzialnych za dreszcze i czucie ciepła. Podczas ekspozycji na ciepłe sezonowe temperatury, rozregulowanie mechanizmów rozpraszania ciepła (rozszerzenie naczyń i pocenie się) pozwala na wzrost temperatury wewnętrznej ciała (Tcore) u osób z SCI, zamiast pozostawać stabilnym i ściśle regulowanym (~37°0,6°C), jak ma to miejsce u osób pełnosprawnych (AB). Badacze stwierdzili, że u osób z wyższymi uszkodzeniami (SCI > T6: Hi-SCI) nawet ograniczona ekspozycja (1-2 godziny) na typowe letnie temperatury (35°C) może spowodować wzrost Tcore do wartości zbliżonych do hipertermii (38°C). C). Łagodna hipertermia powoduje dyskomfort fizyczny i może upośledzać funkcje poznawcze. Niekontrolowana hipertermia może prowadzić do wyczerpania cieplnego i udaru cieplnego, powodując drgawki, utratę przytomności i potencjalnie śmierć, jak to miało miejsce u wrażliwych mieszkańców północno-zachodniego Pacyfiku podczas fali upałów pod koniec czerwca 2021 r.

Aktualne porady medyczne dla osób z SCI to unikanie bezpośredniego światła słonecznego, oszczędne ubieranie się, picie dużej ilości płynów i przebywanie w pomieszczeniach w gorące, wilgotne dni. Pomimo stosowania się do tej rady, osoby z SCI często znajdują się w gorących środowiskach przez dłuższy czas podczas pełnienia funkcji społecznych, religijnych lub zawodowych. W tych warunkach następuje szybki postęp uczucia „przegrzania” i zwiększonego ryzyka chorób związanych z upałem. Ciepłe sezonowe temperatury ograniczają postrzegany komfort, wykonywanie czynności i udział w funkcjach społecznych w większym stopniu u osób z urazem szyjki macicy (tetraplegia) niż w grupie kontrolnej AB. Zidentyfikowanie bezpiecznej, nieinwazyjnej, skutecznej interwencji bioinżynieryjnej w celu przywrócenia funkcji termoregulacyjnej podczas ekspozycji na ciepło może potencjalnie zminimalizować negatywny wpływ ciepła na aktywność, uczestnictwo i jakość życia (QOL) weteranów z SCI. Jeśli okaże się skuteczna, inne populacje weteranów, na które negatywny wpływ ma ekspozycja na ciepło, również mogą odnieść korzyści z tej interwencji.

Cele: To badanie pilotażowe ma na celu opracowanie i przetestowanie samoregulującej kamizelki chłodzącej dla weteranów po urazie rdzenia kręgowego, która może wykorzystywać zarówno metody przewodzące, jak i odparowujące do rozpraszania ciepła ciała jako dowód słuszności koncepcji zapobiegania nadmiernemu wzrostowi Tcore i dyskomfortowi termicznemu podczas kontrolowanych wystawienie na działanie ciepłego otoczenia. We współpracy z dr Hao Su, współbadaczem, opracowano wstępny prototyp kamizelki. Ten początkowy prototyp wymaga dalszego rozwoju przed testami na ludziach. Jeśli to badanie zakończy się sukcesem, badacze będą współpracować z Human Engineering Research Laboratory (HERL), aby kamizelka była odpowiednia do testów domowych w celu określenia jej skuteczności w poprawie uczestnictwa w życiu społecznym i jakości życia weteranów z SCI w cieplejszych porach roku lub podczas pobytu lub podróży do gorących stref klimatycznych.

Cel główny (Bezpieczeństwo): Zakończenie prac nad drugim prototypem kamizelki chłodzącej i określenie jej bezpieczeństwa. Po spełnieniu kryteriów testu laboratoryjnego uczestnicy AB będą nosić kamizelkę chłodzącą na mokro przy maksymalnych ustawieniach przez 2 godziny w pozycji siedzącej w ciepłej komorze termicznej (35°C), aby określić: (1) minimalną temperaturę skóry pod kamizelką chłodzącą oraz ( 2) subiektywny komfort kamizelki chłodzącej.

Podstawowe hipotezy: (1) Temperatura skóry pod kamizelką będzie wynosić 20°C w celu ochrony przed zimnem. (2) Uczestnicy AB zgłoszą odczucie termiczne (TS) nie mniejsze niż „zimne” w zatwierdzonej 9-punktowej skali odczuć termicznych. Jeśli podczas testów zostanie zmierzona temperatura skóry <20°C lub TS < „zimne” lub „zimne punkty”, rozwój kamizelki będzie nadal zapewniał, że prototyp będzie bezpieczny do testowania na osobach z urazem rdzenia kręgowego. Po spełnieniu kryteriów bezpieczeństwa dla kamizelki chłodzącej u osób z AB, testy skuteczności zostaną przeprowadzone u osób po urazie rdzenia kręgowego, które będą nosić kamizelkę chłodzącą podczas kontrolowanego ciepłego wyzwania.

Cel drugorzędny (Skuteczność w SCI): Określenie skuteczności kamizelki chłodzącej na mokro w utrzymaniu Tcore (w granicach 0,3°C) u uczestników z Hi-SCI po ekspozycji na 2 godziny w ciepłym środowisku. Korzystając z projektu z powtarzanymi pomiarami, uczestnicy z Hi-SCI będą nosić mokrą kamizelkę (warunki eksperymentalne) lub bez kamizelki (warunki kontrolne) w ciepłej komorze termicznej (35°C) przez maksymalnie 2 godziny w pozycji siedzącej, aby określić: (1) zmiana Tcore i (2) postrzeganie ciepła i komfortu cieplnego.

Hipotezy drugorzędne: W poprzednim badaniu badaczy dotyczącym ekspozycji na ciepło, 65% osób z Hi-SCI miało wzrost Tcore o >0,5°C (średni wzrost o 0,6°0,3°C) mając na sobie tylko szorty. Badacze spodziewają się, że noszenie kamizelki chłodzącej podczas tej samej ekspozycji na ciepło znacznie zwiększy rozpraszanie ciepła, a tym samym poprawi utrzymanie Tcore i komfortu cieplnego. Badacze postawili hipotezę, że podczas kontrolowanej ekspozycji na ciepło (35°C) uczestnicy z Hi-SCI noszący kamizelkę chłodzącą na mokro w porównaniu z tymi samymi uczestnikami bez kamizelki: 1) 65% będzie miało znacznie obniżony wzrost Tcore (0,3° C) oraz 2) większy odsetek uczestników zgłasza zwiększony komfort termiczny (zmniejszenie odczuwania uczucia „gorącego”, „bardzo gorącego” lub „niewygodnego”).