L'utilizzo di un ingestible telemetrico Temperatura pillola per valutare Gastrointestinale temperatura durante l'allenamento

Riepilogo

This study describes an accurate, reliable and non-invasive technique to continuously measure gastrointestinal temperature during exercise. The ingestible telemetric temperature pill is suitable to measure gastrointestinal temperature in laboratory settings as well as in field based settings.

Abstract

Exercise results in an increase in core body temperature (Tc), which may reduce exercise performance and eventually can lead to the development of heat-related disorders. Therefore, accurate measurement of Tc during exercise is of great importance, especially in athletes who have to perform in challenging ambient conditions. In the current literature a number of methods have been described to measure the Tc (esophageal, external tympanic membrane, mouth or rectum). However, these methods are suboptimal to measure Tc during exercise since they are invasive, have a slow response or are influenced by environmental conditions. Studies described the use of an ingestible telemetric temperature pill as a reliable and valid method to assess gastrointestinal temperature (Tgi), which is a representative measurement of Tc. Therefore, the goal of this study was to provide a detailed description of the measurement of Tgi using an ingestible telemetric temperature pill. This study addresses important methodological factors that must be taken into account for an accurate measurement. It is recommended to read the instructions carefully in order to ensure that the ingestible telemetric temperature pill is a reliable method to assess Tgi at rest and during exercise.

Introduzione

L'ossidazione di substrati durante contrazioni muscolari, necessario per eseguire esercizio e l'attività fisica, soprattutto impatti nostro sistema di termoregolazione come solo il 20% viene utilizzato per potenza muscolare ^1, mentre la maggior parte dell'energia viene rilasciata sotto forma di calore (80%) ^2,3. Di conseguenza, l'elevata produzione di calore metabolico durante l'attività fisica ed esercizio supera tipicamente la capacità di dissipazione del calore ^4,5, con un conseguente aumento della temperatura corporea (Tc). Pertanto, Tc supera il set point ipotalamico, che è definito come ipertermia ^6, e può anche portare ad un attenuato ^5,7,8 prestazioni esercizio e / o lo sviluppo di disturbi legati al calore ^4,6. Per questo motivo è importante misurare con precisione Tc durante l'esercizio prolungato e in particolare in condizioni ambientali gravose.

La letteratura descrive che un metodo ideale per misurare Tc dovrebbe: 1) essere di facile applicazionelicable, 2) non essere di parte dalle condizioni ambientali, 3) hanno una risoluzione temporale per monitorare tempestivamente all'andamento Tc, e 4) la capacità di rilevare piccole variazioni (Δ0.1 ° C) in temperatura corporea ^9,10. Una panoramica dei diversi metodi per misurare il Tc è stato dato dalla International Organization of Standardization (ISO 9886) ^11. Si afferma che la temperatura esofagea a livello dell'atrio sinistro fornisce il più vicino accordo con la temperatura del sangue centrale, mentre questa misura è in grado di rilevare rapidamente modifiche (minore) della temperatura ^12. Anche se le misure di temperatura esofagea sono generalmente accettati come gold standard per registrare Tc, la sua natura invasiva limita l'uso pratico di questo metodo. Misure alternative per monitorare Tc affidamento sulle registrazioni di temperatura della membrana esterna timpanica, bocca, o del retto ^12. Questi siti di misura non sono ottimali per misurare la Tc, dato il loro carattere invasivo, methodologdifficoltà di iCal e / o il potenziale pregiudizio per le condizioni ambientali ^9,12-14 (Tabella 1). Ciò evidenzia la necessità di esplorare strategie alternative per il monitoraggio (cambiamenti) Tc.

Studi precedenti hanno descritto l'uso di una pillola temperatura telemetrico ingestible come metodo di facile applicazione, affidabile e valida per misurare la TGI, che è una stima rappresentativa di Tc ^9,15. Un altro importante vantaggio della pillola temperatura è l'idoneità in situazioni sul campo, che è di grande importanza poiché elevazioni esercizio indotte Tc sono generalmente più alti nel campo rispetto in laboratorio ^16. Attualmente, la pillola temperatura è in grado di misurare la Tgi ogni 10 sec con una precisione di ± 0,1 ° C, il che rende questa tecnica molto adatto a misurare la Tgi durante un evento di esercizio o una partita importante. Inoltre, in uno studio di Stevens et al ^17. È dimostrato chela pillola temperatura telemetrica può anche essere usato per monitorare la temperatura intragastrica. La pillola temperatura ingestible viene descritta la prima volta nel 1961 ^18, e ulteriormente sviluppato presso l'Johns Hopkins University (Baltimora, USA) in collaborazione con il Laboratorio di Fisica Applicata della NASA. Il risultato è una capsula da 20 x 10 mm con un sistema di telemetria, micro batteria e un sensore di temperatura cristallo di quarzo. Il sensore di cristallo vibra ad una frequenza relativa alla temperatura della sostanza circostante. Questo segnale radio temperatura viene trasmesso attraverso il corpo, che può essere misurata con un registratore esterno (Figura 1). Ogni pillola temperatura ha un numero di serie e di calibrazione, che può essere utilizzato dal registratore per convertire il segnale radio e misurare il corrispondente Tgi.

Una piccola striscia magnetica è applicata all'esterno della pillola temperatura, che disattiva la batteria. Quando questa striscia magnetica viene rimosso, la pillola è activato immediatamente e inizia misura Tc (Figura 2). Casa e colleghi, ¹⁹ impiegati sei diverse tecniche (gastrointestinale, rettali, fonetico, temporali, assiali e fronte) per misurare Tc, con la temperatura rettale impostare come valore di riferimento. Essi hanno dimostrato che la misurazione gastrointestinale del Tc con la pillola temperatura è l'unica tecnica che mostra buon accordo con il riferimento Tc. Altri hanno studiato la relazione tra Tgi e la temperatura rettale e hanno mostrato una piccola ma significativa distorsione che vanno da 0,07 ° C a 0.20 ° C ^9,15,20,21. Anche se la direzione e la grandezza della distorsione differiva tra gli studi, i Bland e Altman 95% dei limiti di accordo erano ± 0,4 ° C, che è accettabile ^9,22. Inoltre, in una recensione da Byrne et al. ⁹ TGI viene confrontata con la temperatura rettale e esofagea (gold standard) come misura per la Tc. Essi dimostrano che il Tgi misurata con il tepillola mperature è una misura valida per Tc basato sul buon accordo tra temperatura intestinale e dell'esofago. Inoltre, i 95% limiti Bland e Altman di accordo si sono limitati a ± 0,4 ° C ^22, mentre è stata trovata alcuna distorsione significativa tra le due misure ^9,20,21. Questi risultati suggeriscono che il Tgi è una misura valida per Tc.

Un altro aspetto importante di una buona tecnica di misura Tc / Tgi è una risoluzione temporale per monitorare tempestivamente all'andamento Tc. Studi precedenti hanno dimostrato che la Tgi misurata con la pillola temperatura risponde più lentamente sulle variazioni Tc rispetto alla misura esofageo ^15,20,23, che può essere spiegato causa della bassa capacità termica dell'esofago e la vicinanza al cuore ¹⁰ . Nella misura di temperatura esofagea, il termistore è posto a livello dell'atrio sinistro ^10. A questo livello, l'arteria polmonare e l'esofago sono in contattoe isotermica ^24, che stimola un tempo di risposta veloce su variazioni di temperatura della misurazione esofagea. Al contrario, l'intestino e del retto sono meno perfuso rispetto all'esofago, causando un ritardo nella misura variazioni di temperatura in queste sedi anatomiche. Tuttavia, la pillola temperatura telemetrica ingestible ha una precisione di ± 0,1 ° C ed è in grado di misurare Tgi ogni 10 sec. Un precedente studio ha riportato che la temperatura corporea può aumentare a un massimo di 1 ° C ogni 5 minuti se il calore non viene rimosso durante l'esercizio ^25. Pertanto, la risoluzione temporale della pillola temperatura è adatta per misurare le variazioni Tgi durante l'esercizio. Sulla base di questi risultati, si può concludere che la pillola temperatura è una tecnica affidabile e valido per misurare Tgi. Nonostante l'uso della pillola temperatura telemetrico in un gran numero di studi, una descrizione chiara su come utilizzare la temperatura pillola è mancante.

Pertanto, tha scopo di questo studio è quello di fornire una descrizione dettagliata del protocollo di misura utilizzando una pillola temperatura telemetrica ingeribile. In secondo luogo, l'applicazione della pillola temperatura telemetrica in due protocolli di studio differenti sono descritti, in cui sono utilizzati un disegno trasversale (misurazione ogni 5 km con un registratore diverso) e un protocollo che registra in continuo Tgi in individui.

Protocollo

I passi descritti nella sezione seguente sono in linea con e accettate dal comitato etico medico del Radboud University Medical Center di Nijmegen, Paesi Bassi. A nostra conoscenza, 3 diversi sistemi commerciali di pillole di temperatura ingeribili sono attualmente disponibili per i ricercatori. Il manuale utente delle pillole di temperatura ingeribili è nuovo di specifica (Tabella di materiali specifici), ma tutti i sistemi sono adatti per misurazioni durante l'esercizio e in condizioni di riposo.

1. Criteri di esclusione, nel soggetto Instruction

1. Chiedi soggetti in forma scritta o verbale per i criteri di esclusione per l'utilizzo della pillola temperatura telemetrico: 1) peso corporeo inferiore a 36,5 kg, 2) malattie gastro-intestinale ostruttiva, 3) la storia di chirurgia gastrointestinale, 4) un dispositivo medico impiantato, e 5 ) una risonanza magnetica scansione pianificata durante il periodo sperimentale.
2. Annotare il numero di serie e la calibrazione della pillola temperatura.
3. Istruire i soggetti come utilizzare la pillola di temperatura (vedi capitolo 2).
4. Dare la pillola per il soggetto insieme a un manuale di istruzioni breve, che contiene le informazioni riportate nella sezione 2. Se i soggetti ricevono la pillola temperatura ben prima di questo esperimento, ricordare al soggetto il giorno precedente l'esperimento di ingerire la pillola temperatura.

2. Istruzioni temperatura pillola

1. Istruire il soggetto di ingerire la pillola temperatura almeno 6 ore prima dell'esperimento, per evitare qualsiasi interazione con l'assunzione di liquidi. Seguire i passi successivi per ingerire correttamente la pillola temperatura.
2. Istruire il soggetto di rimuovere la striscia magnetica dalla pillola, per attivare la batteria e abilitare misurazione.
3. Istruire il soggetto di ingerire la pillola temperatura preferibilmente con un bicchiere d'acqua per migliorare la pillola ingestione.
4. Chiedere al soggetto di restituzione del materiale pillola incarto per il gruppo di ricerca, in modo che possano check numeri di serie e calibrazione prima dell'inizio dell'esperimento.
5. Istruire il soggetto che la pillola temperatura lasciare il corpo attraverso il suo modo naturale (feci) e può essere lavata attraverso il gabinetto.

3. Sperimentale Protocollo I: Modalità sezionale trasversale

Nota: Nel modo in sezione trasversale, è possibile misurare fino a 99 soggetti contemporaneamente.

1. Regolare il registratore alle impostazioni desiderate per la misurazione della sezione trasversale prima della misurazione.
   1. Accendere il registratore, collegare il registratore con il computer con un cavo di trasferimento e premere il pulsante 'F2-PC Link' per permettere al registratore di connettersi con il computer.
   2. Aprire il software Tc sul computer, che può essere utilizzata per definire le impostazioni corrette. Nota: Il software è fornito dalla società con l'ordine della pillola di temperatura e registratore.
   3. Per regolare le impostazioni, fare clic su 'ProgramR17; nella schermata principale del software, e successivamente utilizzare il pulsante 'collegamento PC aperto' di stabilire una connessione con il registratore e selezionare le impostazioni corrette.
      1. Selezionare la modalità di misurazione della sezione trasversale selezionando 'modalità Sport ON'.
      2. Selezionare la scala di misura della temperatura corretta (Celsius o Fahrenheit). Utilizzare il 'Scrivi Config registratore a' pulsante per copiare le impostazioni al registratore.
      3. Aggiungere il numero di serie e la taratura di tutti i singoli soggetti al registratore esterno, che consente la possibilità di cambiare utente durante l'esperimento. Premere il pulsante 'sensore / Codice a barre Display' nel software e aggiungere tutti i numeri di serie e di taratura. Spingere i 'Write Sensori registratore a' pulsante per copiare i dati al registratore.
      4. Controllare la batteria del registratore prima della misura, per evitare una batteria scarica durante la misurazione ei dati pertanto mancanti. Nota: Normalmente, una batteStato ry di 75% è sufficiente misurare per> 10 ore.
2. Una volta che tutti i preparativi sono stati completati e le impostazioni predefinite vengono controllate, avviare l'esperimento. Per fare ciò, tornare alla schermata principale del registratore e utilizzare il pulsante 'F2-Sport' per iniziare l'acquisizione dati.
3. Quando appare Player XX sullo schermo, premere il pulsante 'Leggi' per misurare Tgi. Usare di nuovo il tasto 'Leggi' per una misura in più di TGI.
4. Per cambiare utente, premere sul numero corretto sul registratore e poi misurare la Tc premendo il tasto 'Leggi'.
5. Arrestare la raccolta dei dati premendo il pulsante 'Stop'.
6. Quando la misurazione è terminata, spegnere il registratore in modo corretto per evitare perdite di dati. Per farlo, usa il tasto 'Invio' e 'Exit' diventa visibile sullo schermo di casa. Premere il pulsante 'F1-Exit' e giro di rec spettacoli registratore 'ordine '. Successivamente, utilizzare l'interruttore di alimentazione per spegnere il registratore.
7. Export e memorizzare i dati grezzi dal registratore esterno a un computer (vedere la sezione 5; gestione dei dati).

4. Sperimentale Protocollo II: Modalità continua

Nota: La modalità continua consente di misurare e salvare continuamente la Tgi di un soggetto individuale su un intervallo predefinito di tempo costante, ad esempio ogni 20 sec. Nella sezione successiva, la sequenza di fase utilizzata per eseguire questo tipo di misura è descritto.

1. Regolare il registratore per le impostazioni corrette per la modalità di misurazione continua prima della misurazione (vedere la sezione 3, punti 3.1.1-3.1.3).
2. Selezionare la modalità di misurazione continua selezionando 'modalità Sport OFF'.
3. Selezionare una frequenza di misura regolando la 'Read Intervallo' a destra intervallo di tempo costante (hh: mm: ss), con un intervallo minimo di campionamento di 10 sec.
4. Selezionare il correct scala di misura della temperatura (Celsius o Fahrenheit). Utilizzare il 'Scrivi Config registratore a' pulsante per copiare le impostazioni al registratore.
5. Controllare la batteria del registratore prima della misura, per evitare una batteria scarica durante la misurazione ei dati pertanto mancanti. Nota: Normalmente, uno stato di batteria 75% è sufficiente per effettuare una misura 24 hr.
6. Una volta che tutti i preparativi sono stati completati e le impostazioni predefinite vengono controllate, avviare l'esperimento. Inizia l'acquisizione dei dati premendo il pulsante 'Esegui' sulla schermata principale del registratore.
7. Successivamente, collegare il registratore in un marsupio vicino alla zona addominale del soggetto (massimo 30-40 cm tra la zona addominale e il registratore) per evitare errori di misura.
   Nota: Dopo l'inizio dell'esperimento, ogni intervallo di tempo predefinito viene presa una misura di Tc. Con il tasto 'Leggi' possibile aggiungere punti di campionamento in più.
8. Arrestare il Tc misurazione premendo il pulsante 'Stop'.
9. Utilizzare il tasto 'F1-Exit' per ottenere il messaggio 'spegnere' unità 'e poi usare l'interruttore di alimentazione per spegnere il registratore.
10. Export e memorizzare i dati grezzi dal registratore esterno a un computer (vedere la sezione 5; estrazione dei dati).

5. Estrazione dei dati

1. Collegare il registratore al computer per completare l'esportazione di dati (sezione 3, punto 3.1.1).
2. Apri il programma e fare clic sul pulsante 'Download' nella schermata principale del software.
3. Immettere un nome file e premere il pulsante 'OK'. Nota: I dati saranno ora salvati come file .cvt, che può essere aperta utilizzando il software di foglio di calcolo.
4. Aprire il file di dati e verificare visivamente i dati raccolti per i dati mancanti e valori anomali. Nota: Una grande diminuzione o aumento del Tgi (≤1 ° C) in un breve intervallo di tempo (± 1 min) è molto realistico e può essere causato da un disturBance del segnale radio. Come risultato, il punto dati realistico può essere rimosso per ulteriori analisi.
5. Interpolare i valori mancanti calcolando la media del valore valido precedente e successivo. Nota: interpolazione dei dati è possibile con un massimo di tre valori mancanti in una riga.

Risultati

Risultati rappresentativi del nostro lavoro precedente dimostrano i metodi sono presentati nella sezione successiva, in cui sono indicati un esempio di una sezione trasversale (Figura 3A) e una misura continua (Figura 3B).

La misura della sezione trasversale di TGI

Un esempio di dati da una misurazione in sezione trasversale è illustrata nella Figura 3A. Dopo aver ottenuto basale Tgi, i soggetti...

Discussione

La pillola temperatura telemetrica ingestible ha la capacità di fornire una misura continua, valido e non invasiva del Tgi. Inoltre, un vantaggio della pillola temperatura è il fatto che una volta ingeriti, i soggetti sono a conoscenza della presenza della pillola nel corpo o che le misurazioni vengono effettuate. Pertanto, questo metodo è di facile applicazione in condizioni di riposo, nonché durante l'esercizio, un peso minimo per i partecipanti di studio, e può quindi essere usato in campo e in laboratorio. ...

Materiali

Name	Company	Catalog Number	Comments
CorTemp data recorder	CorTemp system, HQ Inc., Florida, USA	Not applicable	http://www.hqinc.net/cortemp-data-recorder/
Cortemp ingestible telemetric temperature pill	CorTemp system, HQ Inc., Florida, USA	HT150002	http://www.hqinc.net/cortemp-sensor-2/
CorTrack II software (Data processing for a PC only)	CorTemp system, HQ Inc., Florida, USA	Not applicable	http://www.hqinc.net/cortrack-ii-data-graphing-software/