建立循证室内温度阈值以保护健康 (HW2)

目标

该项目的目的是评估热浪期间经历的一系列环境对老年人体温和自主心血管功能的影响。 这将通过比较一组老年人在代表热浪期间在室内经历的一系列条件下休息 8 小时的热反应和心血管反应来完成。 为了评估在这些条件下经历的压力如何反过来影响血液动力学调节，本研究还将包括经过验证的心血管自主功能测试。

假设

在低于多伦多公共卫生部门目前推荐的阈值（22°C 和 26°C）的模拟室内环境中休息的老年人的热和心血管应变指数不会明显改变。 然而，在较高的室内温度（31°C 和 36°C）下，热反应和心血管反应会升高。 在这些条件下增加的生理压力将反映在对经过验证的心血管自主功能测试的减弱反应中。

方法

参与者 拟议的项目将招募 16 名年龄较大（年龄：65-80 岁）的成年人，男女分布大致均匀。 每个参与者将完成研究的 4 个实验组中的每一个。 招募的参与者将具有同质化的拟人特征以及通过标准化问卷（在初步会议期间确定）验证的习惯性身体活动水平。 在参与之前，将获得所有志愿者的书面知情同意。

学习规划

审前须知

所有参与者将被要求在所有预备和实验课程之前的 24 小时内避免剧烈运动和饮酒，并在每个课程开始前 2 小时吃一顿便餐。 还将要求参与者在每次会议的前一天晚上和早上喝至少 500 毫升的水，以确保充足的水分。 到达实验室后，将通过尿比重（尿比重 <1.025）来验证是否有足够的水合作用。 参与者将在所有课程中穿着运动上衣和短裤。

初步筛选

所有参与者将在第一次实验前至少 48 小时完成一次初步评估。 在此会议期间，他们将熟悉所有实验程序和测量技术，并将完成 Get Active Questionnaire (GAQ) 和美国心脏协会参与前筛选问卷，以评估他们的参与资格。 GAQ 还将与 Kohl 身体活动问卷一起用于评估习惯性活动水平。 此时，参与者还将提供口头和书面的知情同意书。 此后，将评估参与者的身体特征。 身高和体重将分别通过医生测距仪和高性能称重终端确定，并根据这些测量值计算体表面积。 身体密度将通过静水压称重来估计，并用于计算体脂百分比。

实验方案 每个实验阶段将在大约 08:00 开始。 到达实验室后，参与者将提供尿液样本以测量尿液比重并插入直肠温度探头。 此后，参与者将使用仪器测量皮肤温度。 此时还将测量体重（裸体）。 然后参与者将被转移到温度调节为 22°C 和 45% 的热室。 仰卧休息 10 分钟后，参与者将进行专门的心血管测试（见下文）。 然后，他们将在紧邻热（~22°C）室的房间内以坐姿休息约 30 分钟，同时记录基线体温和心血管测量值。 此时将获得静脉血样。

在进行基线测量时，热室将被加热到当天会议的条件。 每个参与者将完成四个独立的课程，包括静息暴露于：i) 36°C，基于测量的最高室内温度（即 35°C），类似于北美最近热浪期间经历的室外条件（HOT）； ii) 31°C，与 2010 年安大略省和魁北克省热浪期间的白天平均温度以及世界卫生组织推荐的热浪期间室内温度限制 (WARM) 相似； iii) 26°C 对应于多伦多公共卫生 (TEMPERATE) 和 iv) 22°C 设定的室内环境推荐上限，以模拟空调环境 (COOL)。 在所有会话中，相对湿度将设置为 45%。

在基线之后，参与者将进入热室，在那里他们将休息 8 小时。 除了在第 6 个小时他们将再次进行心血管测试电池外，他们大部分时间都将处于坐姿（稍微倾斜）。 在整个暴露过程中，将连续测量直肠和皮肤温度以及心率。 自来水将从放置在参与者稍后方的边桌上的 ~500 mL 杯子中随意提供。 参与者也将被允许在暴露的 1.5 和 3.5 小时之间吃自备午餐。 每 60 分钟，将一式三份测量动脉血压和心率，之后参与者将站起来提供体重测量以确定出汗量。 此时。 如果需要，参与者将被允许保持站立并短暂地进行轻度拉伸（最多 ~ 5 分钟）。

心率和血压的自主控制将在每次会议之前和结束时使用一系列心血管测试进行评估，其中在研究 B 中包括：i) 分析仰卧休息期间的心率变异性和自发压力反射敏感性， ii) 用于评估心血管自主功能的 Ewing 电池（改良版），以及 iii) 分析由站蹲动作引起的动脉压周期性扰动期间的综合压力反射敏感性。 在电池之前，参与者将配备一个集成的 3 导联心电图无创血压监测仪，用于综合测量逐搏心率和动脉血压，根据左中部测量的动脉压力波形估算手指。 同一位研究人员将为所有会议管理电池。 最后，请注意，下面描述的电池的前两个部分将在站立深蹲程序之前连续执行两次。

仰卧休息 8 分钟后，将在仰卧休息 8 分钟期间评估心率变异性 (HRV) 和压力反射敏感性 (BRS)。 将指示参与者使用设置为 30 次/分钟的节拍器及时呼吸（膈肌），以消除呼吸窦性节律对心率和血压周期性波动的影响。 此后，节拍器将停止，并在尤因电池启动前提供 1 分钟的恢复时间。

将要使用的改良尤因电池包括三项测试，旨在评估心率和血压的自主控制。 首先，参与者以 6 次呼吸/分钟的速度进行 1 分钟的深膈肌呼吸。 呼吸将达到肺活量 - 即通过最大吸气和最大呼气。 在下一次测试之前将给予 5 分钟的恢复时间。 下一个测试是 Valsalva 动作。 仍然处于仰卧位时，参与者将对着封闭的声门呼气到一个连接到电子压力传感器的狭窄乙烯基管中，该电子压力传感器将用于向参与者提供关于产生的呼气压力的持续反馈。 将指示参与者保持 40 mmHg 的恒定压力 15 秒。 在整个呼气用力过程中，空气将通过小孔排出，以防止通过口腔产生压力。 释放后，将监测心率和血压 1 分钟。 最后一项测试是从躺到站的测试。 在仰卧位休息 1 分钟后，参与者将被指示快速在床边直接站立。 然后参与者静静站立 3 分钟，同时监测心率和血压。

在第二个尤因电池之后，参与者将在刚性椅子上以坐姿休息 10 分钟。 然后将要求参与者站立 90 秒，同时调整吊带和手指压力袖带的位置（如果需要）以确保左手保持在心脏水平。 在此之后，将以 6 次/分钟的速度进行 5 分钟的深蹲-站立。 每个周期将包括一个下蹲，保持 5 秒，然后站立 5 秒。 对于这些动作，将指导参与者在每次下蹲时保持一致的深度，正常呼吸以避免呼气用力并限制髋部过度前屈。

在心血管电池之后，参与者将在 8 小时暴露的剩余时间（约 45 分钟）内保持坐在室内。 在测量动脉血压后，将获得最终的静脉血样，然后测量体重。 在离开实验室之前，将为参与者提供水和/或市售运动饮料。

数据分析

与热应变和心血管应变相关的连续变量将转换为基线和暴露的每个小时的 15 分钟平均值。 同样，将在这些时间点显示坐姿动脉压（3 次测量平均值）。 速率压力乘积将计算为心率和收缩压的乘积。 还将在暴露的每个小时确定体重相对于基线值的变化，以量化液体流失率，并针对消耗的液体和排尿进行校正。 从基线到结束暴露的血浆体积和血清渗透压的变化也将从在每个会话开始和结束时获得的静脉血样计算。 HRV 和静息自发性心脏 BRS 将根据 8 分钟受控呼吸期间收集的数据确定。 类似地，综合 BRS 将从站蹲动作期间收集的血压和 ECG 波形中导出。

对于尤因电池中经过临床验证的测试，分析将由受过培训的研究人员执行，该研究人员对参与者和会话代码（即环境条件）不知情。 深呼吸将被分析为分别在吸气和呼气期间记录的三个最低值和三个最高值的平均值之间的心率差异 (E/I HRDiff)。 对于 Valsalva 动作，所谓的 Valsalva 比率 (VALratio) 计算为恢复期间最长的 R-R 间隔除以紧张期间的最短 R-R 间隔。 最后，通过确定 30:15 比率来分析躺着到站立测试，该比率表示站立时第 25-35 次心跳之间测量的最长 RR 间期除以站立后第 10-20 次心跳之间测量的最短 RR 间期。 此外，站立收缩压反应 (SRstand) 也被视为站立第二分钟后收缩压的 1 分钟平均值除以站立前仰卧休息期间的收缩压（即收缩压降低）在采取站立姿势时）。 每个测试的值将作为两个记录值中的每一个的平均值。

统计分析和样本量计算

统计分析将比较与热和心血管应变以及自主神经功能相关的最终暴露数据（同时校正会话间基线变异性）。 暴露结束时（即第 8 小时）的体温和心血管反应以及心血管电池的自主神经功能测试将使用协方差分析 (ANCOVA) 进行评估，环境条件和基线值的重复因子被建模为一个连续的协变量。 与体液流失相关的变量（例如，体重、血浆体积和血清渗透压的变化）将通过具有条件因素（4 个水平）的单向方差分析进行分析。 对于所有统计模型，将使用 Levene 检验评估方差同质性。 残差的正态分布将通过 Sharpiro-Wilks 检验和直方图和 Q-Q 图的目视检查进行评估，如果残差分布偏离正态，数据将进行对数转换。 将采用预先计划的事后比较来识别相邻条件之间的差异（例如，COOL 与 TEMP、TEMP 与 WARM、WARM 与 HOT），以限制大系列比较。 对于所有分析，alpha 将设置为 P < 0.050。 描述性统计数据将以平均值（标准差）表示。 组间或时间点（如适用）之间的比较将以平均值±95% 置信区间的形式呈现。

先验功效分析确定，在针对多重比较进行调整后，需要 16 名老年人的总样本量才能检测具有 80% 统计功效的组之间的直肠温度差异。 假设标准偏差为 0.3，则根据条件之间实际有意义的 0.3°C 差异确定效应大小 (Cohen's d=1.0)。 标准偏差基于我们实验室之前发表的研究，该研究表明年轻人和老年人之间的核心温度存在 0.2°C (SD 0.3) 的差异，而老年人和老年人之间的核心温度存在 0.0°C (SD 0.3) 的差异。在炎热环境（40°C，相对湿度 30%）中休息 3 小时后未患 2 型糖尿病。