Установление пороговых значений температуры в помещении для защиты здоровья на основе фактических данных (HW2)

ЦЕЛИ

Целью этого проекта является оценка влияния различных условий окружающей среды во время волн тепла на температуру тела и вегетативную сердечно-сосудистую функцию у пожилых людей. Это будет достигнуто путем сравнения температурных и сердечно-сосудистых реакций в группе пожилых людей, отдыхающих в течение 8 часов в диапазоне условий, характерных для тех, кто находится в помещении во время волн тепла. Чтобы оценить, как нагрузка, испытываемая в этих условиях, в свою очередь влияет на регуляцию гемодинамики, это исследование также будет включать подтвержденные тесты сердечно-сосудистой вегетативной функции.

Гипотезы

Показатели термического и сердечно-сосудистого напряжения не будут заметно изменены у пожилых людей, отдыхающих в смоделированных внутренних условиях ниже рекомендуемых в настоящее время пороговых значений, установленных Министерством здравоохранения Торонто (22°C и 26°C). Однако при более высоких температурах в помещении (31°C и 36°C) тепловая и сердечно-сосудистая реакции будут повышены. Повышенное физиологическое напряжение в этих условиях будет отражаться в ослабленных ответах на подтвержденные сердечно-сосудистые вегетативные функциональные тесты.

МЕТОДЫ

Участники Всего для предлагаемого проекта будет набрано 16 взрослых (возраст: 65-80 лет) с приблизительно равным распределением мужчин и женщин. Каждый участник завершит каждую из 4 экспериментальных групп исследования. Набранные участники будут однородными по антропоморфным характеристикам, а также по привычным уровням физической активности, подтвержденным с помощью стандартизированных анкет (определяемых на предварительном занятии). Письменное и информированное согласие будет получено от всех добровольцев до участия.

Дизайн исследования

Досудебные инструкции

Всем участникам будет предложено избегать физических нагрузок и употребления алкоголя за 24 часа до всех предварительных и экспериментальных сессий и есть легкую пищу за 2 часа до начала каждой сессии. Участников также попросят выпивать не менее 500 мл воды накануне и утром перед каждым сеансом, чтобы обеспечить достаточную гидратацию. Адекватная гидратация будет проверена по прибытии в лабораторию по удельному весу мочи (удельный вес мочи <1,025). Участники будут одеты в спортивный топ и шорты для всех сессий.

Предварительный скрининг

Все участники должны пройти одну предварительную оценку как минимум за 48 часов до первого экспериментального сеанса. Во время этого занятия они будут ознакомлены со всеми экспериментальными процедурами и методами измерения и заполнят анкету Get Active Questionnaire (GAQ) и предварительную анкету скрининга Американской кардиологической ассоциации, чтобы оценить свое право на участие. GAQ также будет использоваться для оценки привычных уровней активности вместе с опросником физической активности Коля. В это время участники также предоставят устное и письменное информированное согласие. После этого будут оцениваться физические характеристики участников. Рост и масса тела будут определяться с помощью медицинского ростомера и высокопроизводительного терминала для взвешивания, соответственно, и на основе этих измерений будет рассчитана площадь поверхности тела. Плотность тела будет оцениваться с помощью гидростатического взвешивания и использоваться для расчета процентного содержания жира в организме.

Экспериментальный протокол Каждая экспериментальная сессия будет начинаться примерно в 08:00. По прибытии в лабораторию участник предоставит образец мочи для измерения удельного веса мочи и вставит ректальный датчик температуры. После этого у участников будут инструменты для измерения температуры кожи. В это же время будет проведено измерение массы тела (обнаженное тело). Затем участников переведут в термокамеру с регулируемой температурой 22°C и 45%. После 10-минутного отдыха на спине участники выполнят серию специализированных сердечно-сосудистых тестов (см. ниже). Затем они будут отдыхать в сидячем положении в комнате, непосредственно примыкающей к тепловой камере (~ 22 ° C) в течение ~ 30 минут, пока регистрируются исходные температуры тела и сердечно-сосудистые показатели. В это время будет получен образец венозной крови.

Пока проводятся базовые измерения, термокамера будет нагрета до условий для сеанса этого дня. Каждый участник пройдет четыре отдельных сеанса, состоящих из воздействия в состоянии покоя: i) 36°C, исходя из максимальной измеренной температуры в помещении (т. е. 35°C) и аналогичных внешним условиям во время недавних волн тепла в Северной Америке (HOT); ii) 31°C, аналогичная средняя дневная температура во время аномальной жары 2010 года в Онтарио и Квебеке, а также рекомендованный Всемирной организацией здравоохранения предел температуры внутри помещений во время аномальной жары (WARM); iii) 26°C, что соответствует рекомендуемым верхним предельным значениям для помещений, установленным Министерством здравоохранения Торонто (TEMPERATE), и iv) 22°C, чтобы имитировать кондиционированную среду (COOL). Во всех сеансах относительная влажность будет установлена ​​на 45%.

После исходного уровня участник войдет в термальную камеру, где будет отдыхать в течение 8 часов. Они будут проводить большую часть этого времени в сидячем (слегка полулежачем) положении, за исключением 6-го часа, когда они снова выполнят серию сердечно-сосудистых тестов. Ректальная и кожная температура, а также частота сердечных сокращений будут непрерывно измеряться в течение всего воздействия. Водопроводная вода будет подаваться вволю из чашки ~ 500 мл, поставленной на боковой столик, расположенный немного позади участника. Участникам также будет разрешено самостоятельно обедать между 1,5 и 3,5 часами воздействия. Каждые 60 минут артериальное давление и частота сердечных сокращений будут измеряться в трех экземплярах, после чего участники будут измерять массу тела для определения потерь с потом. В это время. участникам будет разрешено оставаться на ногах и при желании ненадолго выполнить легкую растяжку (максимум ~ 5 мин).

Вегетативный контроль частоты сердечных сокращений и артериального давления будет оцениваться до и в конце каждого сеанса с использованием ряда сердечно-сосудистых тестов, которые в исследовании B состоят из: i) анализа вариабельности сердечного ритма и спонтанной барорефлексной чувствительности во время отдыха на спине, ii) батарея Юинга (модифицированная) для оценки вегетативной функции сердечно-сосудистой системы и iii) анализ интегрированной чувствительности барорефлекса во время циклических возмущений артериального давления, вызванных маневрами стоя-приседания. Перед батареей участники будут оборудованы встроенным неинвазивным монитором артериального давления ЭКГ с 3 отведениями для интегрированного измерения частоты сердечных сокращений и артериального давления, оцененных по форме волны артериального давления, измеренной в левом среднем Палец. Один и тот же исследователь будет управлять батареей для всех сеансов. Наконец, обратите внимание, что первые две секции батареи, описанные ниже, будут выполняться два раза подряд перед процедурой приседания стоя.

После 8-минутного отдыха в положении лежа вариабельность сердечного ритма (HRV) и чувствительность барорефлекса (BRS) будут оцениваться в течение 8-минутного отдыха в положении лежа. Участников проинструктируют дышать (диафрагмально) в такт метроному, установленному на 30 ударов в минуту, чтобы убрать влияние дыхательного синусового ритма на циклические колебания частоты сердечных сокращений и артериального давления. После этого метроном будет остановлен и будет дана 1 минута восстановления перед запуском батареи Юинга.

Используемая модифицированная батарея Юинга состоит из трех тестов, предназначенных для оценки вегетативного контроля частоты сердечных сокращений и артериального давления. Сначала участники выполняют 1 минуту глубокого диафрагмального дыхания со скоростью 6 вдохов/мин. Дыхание будет осуществляться до жизненной емкости, то есть за счет максимального вдоха и выдоха. Перед следующим тестом дается 5 минут на восстановление. Следующим тестом является проба Вальсальвы. Находясь в положении лежа, участники будут выдыхать через закрытую голосовую щель в узкую виниловую трубку, подключенную к электронному датчику давления, который будет использоваться для обеспечения постоянной обратной связи с участником о создаваемом давлении на выдохе. Участник будет проинструктирован поддерживать постоянное давление 40 мм рт.ст. в течение 15 с. Во время натуживания на выдохе воздух будет выбрасываться через небольшой отвод, чтобы предотвратить создание давления через рот. После выпуска пульс и артериальное давление будут контролироваться в течение 1 мин. Завершающим тестом является тест из положения лежа в положение стоя. После 1-минутного отдыха в положении лежа на спине участнику предлагается быстро принять положение стоя прямо рядом с кроватью. Затем участник спокойно стоит в течение 3 минут, пока контролируются частота сердечных сокращений и артериальное давление.

После второй батареи Юинга участник будет отдыхать в сидячем положении на жестком стуле в течение 10 минут. Затем участника попросят встать на 90 секунд, пока положение стропы и манжеты для давления пальцев регулируется (при необходимости), чтобы левая рука оставалась на уровне сердца. После этого выполняются 5-минутные приседания со скоростью 6 циклов/мин. Каждый цикл будет состоять из приседания, удерживаемого в течение 5 секунд, за которым следует стояние в течение 5 секунд. Для этих маневров участникам будет предложено поддерживать постоянную глубину для каждого приседания, нормально дышать, чтобы избежать напряжения выдоха и ограничить чрезмерное сгибание вперед в бедре.

После сердечно-сосудистой батареи участники будут оставаться в камере до конца 8-часовой экспозиции (~ 45 мин). После измерения артериального давления будет получен окончательный образец венозной крови с последующим измерением массы тела. Перед тем, как покинуть лабораторию, участнику будет предоставлена ​​вода и/или имеющийся в продаже спортивный напиток.

Анализ данных

Непрерывные переменные, связанные с температурным напряжением и напряжением сердечно-сосудистой системы, будут преобразованы в 15-минутные средние значения для исходного уровня и для каждого часа воздействия. Аналогичным образом в эти моменты времени будет представлено артериальное давление в положении сидя (среднее значение по трем измерениям). Произведение частоты давлений будет рассчитываться как произведение частоты сердечных сокращений и систолического артериального давления. Изменение массы тела по сравнению с исходными значениями также будет определяться через каждый час воздействия для количественной оценки скорости потери жидкости с поправкой на потребление жидкости и мочеиспускание. Изменение объема плазмы и осмоляльности сыворотки от исходного уровня до конечного воздействия также будет рассчитываться по образцам венозной крови, полученным в начале и в конце каждого сеанса. ВСР и спонтанный сердечный ритм в покое будут определяться по данным, собранным в течение 8-минутного периода контролируемого дыхания. Точно так же интегрированный BRS будет получен из собранных кривых артериального давления и кривых ЭКГ, собранных во время маневров стоя-приседания.

Для клинически подтвержденных тестов в батарее Юинга анализ будет выполняться обученным исследователем, не знающим код участника и сеанса (т. е. условия окружающей среды). Глубокое дыхание будет анализироваться как разница в частоте сердечных сокращений между средним из трех самых низких и трех самых высоких значений, зарегистрированных во время вдоха и выдоха, соответственно (E/I HRDiff). Для пробы Вальсальвы так называемый коэффициент Вальсальвы (VALratio) рассчитывается как самый длинный интервал R-R во время восстановления, деленный на самый короткий интервал R-R во время напряжения. Наконец, тест лежания и стоя анализируют путем определения отношения 30:15, которое представляет собой самый длинный интервал RR, измеренный между 25-35-м ударом сердца в положении стоя, деленный на самый короткий интервал RR между 10-20-м ударом после стояния. Кроме того, систолический ответ на стояние (SRstand) также принимается как среднее значение систолического артериального давления за 1 минуту после второй минуты стояния, деленное на систолическое артериальное давление в течение периода отдыха в положении лежа перед стоянием (т. е. снижение систолического давления). при принятии положения стоя). Значения для каждого теста будут взяты как среднее значение каждого из двух записанных значений.

Статистический анализ и расчет размера выборки

Статистический анализ будет сравнивать данные конечного воздействия, относящиеся к тепловому и сердечно-сосудистому напряжению, а также вегетативной функции (с поправкой на базовую изменчивость между сеансами). Температуру тела и сердечно-сосудистые реакции в конце воздействия (т. е. через 8 часов), а также вегетативные функциональные тесты сердечно-сосудистой батареи будут оценивать с использованием ковариационного анализа (ANCOVA) с повторяющимся фактором условий окружающей среды и исходными значениями, смоделированными как непрерывная ковариата. Переменные, связанные с потерей жидкости (например, изменение массы тела, объем плазмы и осмоляльность сыворотки), будут проанализированы с помощью однофакторного ANOVA с фактором состояния (4 уровня). Для всех статистических моделей однородность дисперсий будет оцениваться с помощью теста Левена. Нормальное распределение остатков будет оцениваться с помощью критерия Шарпиро-Уилкса и визуального осмотра гистограмм и графиков Q-Q, а данные будут логарифмически преобразованы в случае, если распределение остатков отклоняется от нормального. Заранее запланированные апостериорные сравнения будут использоваться для выявления различий между соседними условиями (например, ХОЛОДНОЕ и ТЕМПЕРАТУРНОЕ, ТЕМПЕРАТУРНОЕ и ТЕПЛО, ТЕПЛОЕ и ГОРЯЧЕЕ), чтобы ограничить большое семейство сравнений. Для всех анализов альфа будет установлена ​​на уровне P <0,050. Описательная статистика будет представлена ​​как среднее (стандартное отклонение). Сравнения между группами или временными точками (где это уместно) будут представлены как среднее ± 95% доверительный интервал.

Априорный анализ мощности определил, что общий размер выборки из 16 пожилых людей требуется для выявления разницы в ректальной температуре между группами со статистической мощностью 80% после поправки на множественные сравнения. Величину эффекта (коэффициент Коэна = 1,0) определяли на основе практически значимой разницы в 0,3°C между условиями при стандартном отклонении 0,3. Стандартное отклонение было основано на ранее опубликованных исследованиях нашей лаборатории, которые продемонстрировали разницу в 0,2 °C (SD 0,3) внутренней температуры между молодыми и пожилыми людьми и разницу в 0,0 °C (SD 0,3) внутренней температуры между пожилыми людьми с и без диабета 2 типа после 3 часов отдыха в жаркой среде (40°C, относительная влажность 30%).