Summary

運動中の消化管の温度を評価するために摂取可能遠隔測定温度ピルを使用します

Published: October 07, 2015
doi:

Summary

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.

Introduction

運動や身体活動を実行するために必要な筋収縮、重要な影響を与える私達の体温調節システム中の基質の酸化のエネルギーの大部分は熱(80%) の2,3-として放出される一方で、わずか20%が、筋力1に使用されます。その結果、身体活動および運動時の上昇、代謝熱生成は、典型的には、コア本体温度(Tc)が大きくなる、熱放散容量4,5を超えます 。従って、Tcは高熱6のように定義されている視床下部のセットポイントを超えて上昇し、さらに弱毒運動パフォーマンスの5,7,8および/ ​​または熱関連障害4,6の開発をもたらし得ます。この理由のために、正確に激しい環境条件に長時間運動中、特にTcを測定することが重要です。

1)簡単なアプリである:文学のTcを測定するための理想的な方法がなければならないことが記載されていますlicable、2)環境条件によって付勢されていない、3)迅速Tcの変化を監視するために高い時間分解能を有する、4)小さな変化を検出する能力を有する(Δ0.1°C)中核体温9,10インチTcは測定するためのさまざまな方法の概要は、国際標準化機構(ISO 9886)11によって与えられました。なお、この測定値が急激に温度12(マイナー)の変化を検出することが可能であるが、左心房のレベルでの食道の温度が、中央の血液温度との最も近い一致を提供すると述べました。食道の温度測定は、一般のTcを記録するためのゴールドスタンダードとして受け入れられているが、その侵襲性は、この方法の実用的な使用を制限します。 Tcのを監視するための代替策は、外部鼓膜膜、口、または直腸12の温度の記録に依存しています。これらの測定サイトは、侵襲的な文字、methodolog与えられ、Tcは測定することが最適ではありませんiCalの困難および/ ​​または環境条件9,12-14( 表1)による潜在的バイアス。これは、Tcの(の変化)を監視するための代替戦略を模索する必要性を強調しています。

以前の研究では、Tcの9,15の代表推定でTgiはを、測定するための簡単に、該当する信頼性が高く、有効な方法として摂取可能な遠隔測定温度ピルの使用が記載されています。温度ピルのもう一つの重要な利点は、Tcの中で運動誘発性上昇は、実験室の設定16よりもフィールドで一般的に高いしているため非常に重要であるフィールドベースの状況で適合性、です。現在、温度ピルは、運動イベントや重要な試合中Tgiはを測定するために、この技術は非常に適して±0.1℃の精度でTgiは毎10秒を測定することができます。また、スティーブンスらの研究では17のことが実証されています遠隔測定温度ピルはまた、胃内の温度を監視するために使用することができます。摂取可能な温度ピルは、最初1961年に18を説明し、さらに、米航空宇宙局(NASA)の応用物理研究所と共同で、ジョンズ・ホプキンス大学(ボルティモア、米国)で開発されています。結果は、遠隔測定システム、マイクロバッテリと水晶温度センサを備えた20×10 mmのカプセルです。水晶センサは、周囲の物質の温度に対する周波数で振動します。この温度無線信号を外部の記録装置( 図1)により測定することができる本体を透過します。各温度ピルは、無線信号に変換し、対応するTgiはを測定するためにレコーダが使用することができる固有のシリアル番号と較正を有します。

小さな磁気ストリップは、電池を不活性化する温度ピルの外側に取り付けられています。この磁気ストリップが除去されると、ピルはACTIですすぐvatedとのTc( 図2)を計測を開始します。カーサらは、19が基準値として設定直腸温度で、Tcのを測定するために、六つの異なる技術(胃腸、直腸、聴覚、時間軸と額)を使用しました。彼らは、温度の丸薬とのTcの胃腸測定は、基準のTcと良い一致を示した唯一の技術であることを実証しました。その他はTgiはと直腸温度との関係を調査し、0.07℃から0.20℃で9,15,20,21までの小さいが重要なバイアスを示しています。方向バイアスの大きさは研究間で異なっているが、契約のブランドとアルトマン95%の限界は±許容できる9,22で0.4℃でした。さらに、バーンらのレビューで9 TgiははTcのための措置として、直腸および食道温度(ゴールドスタンダード)と比較されます。彼らは、TgiははTEで測定することを示していますmperatureピルは、腸と食道温度との間の良好な一致に基づいて、Tcのための有効な尺度です。有意なバイアスが二つの測定9,20,21の間に見られなかったさらに、契約の95%ブランドとアルトマンの制限は、0.4℃で22±に限定されていました。これらの結果は、TgiはTcのために有効な尺度であることを示唆しています。

良好なTC / Tgiは測定技術の別の重要な態様は、急速にTcの変化を監視するために高い時間分解能です。以前の研究では、温度の丸薬で測定Tgiは、心臓10に食道の低熱容量と近接のために説明することができる食道測定15,20,23、と比較して、Tcの変化に、よりゆっくりと応答することが実証されています。食道の温度測定では、サーミスタは、左心房10のレベルに配置されています。このレベルでは、肺動脈と食道は接触しています食道の測定温度の変化に高速な応答時間を刺激等温24。対照的に、腸及び直腸これらの解剖学的位置での温度変化を測定する際に遅延が生じる、食道に比べ少ない灌流します。しかし、摂取可能な遠隔測定温度ピルは、±0.1℃の精度を有し、Tgiは毎10秒を測定することができます。以前の研究には熱が運動25の間に除去されていない場合、中核体温が1℃の最大で5分ごとに上昇することができることを報告しました。したがって、温度ピルの時間分解能は、運動中のTGI変化を測定するのに適しています。これらの知見に基づいて、温度がTgiはピルを測定するための信頼性の高い有効な手法であると結論付けることができます。多くの研究で遠隔測定温度ピルの使用にもかかわらず、温度の丸薬を使用する方法についての明確な説明が不足しています。

そのため、T彼はこの研究の目的は、摂取可能な遠隔温度ピルを使用して、測定プロトコルの詳細な説明を提供することにあります。第二に、二つの異なる研究プロトコルで遠隔測定温度ピルの適用は、断面設計(測定異なるレコーダーごとに5キロ)、継続的に個人でTgiはを記録するプロトコルが使用されている、記載されています。

Protocol

次のセクションで説明する手順は、に沿ったものであり、ナイメーヘンラートボウト大学医療センターの医療倫理委員会、オランダで受け入れ。私たちの知る限りでは、摂取可能な温度の丸薬の3つの異なる商用システムは、研究者のために現在利用可能です。摂取可能な温度の丸薬のユーザーマニュアルには、(特定の材料の表)ブランド固有のものですが、すべてのシステムは、運動中や…

Representative Results

法を実証する我々の以前の研究からの代表的な結果を断面( 図3A)と連続測定( 図3B)の例が与えられている次のセクションに示されています。 Tgiはの断面測定断面の測定からのデータの例を図3Aに示されています。ベースラインTgiはを取得した後、被験者は自己選択のペースで30キロを歩きました…

Discussion

摂取可能な遠隔測定温度ピルのTgiは、連続的な有効な非侵襲的な測定を提供する能力を有します。また、温度ピルの利点は、一度摂取事実であり、被験者は、体内のか、測定が行われている錠剤の存在に気づいていません。したがって、この方法は、試験参加者のための最小限の負担静止条件下、ならびに運動時に容易に適用可能であり、したがって、フィールドと実験室の設定で使用する?…

Divulgations

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

This work was supported by STW (12864, C.C.W.G.B) and the Netherlands Organization for Scientific Research (Rubicon Grant 825.12.016, T.M.H.E).

Materials

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/

References

  1. Hawley, J. A., Hargreaves, M., Joyner, M. J., Zierath, J. R. Integrative Biology of Exercise. Cell. 159, 738-749 (2014).
  2. American College of Sports Medicine. American College of Sports Medicine position stand. Exercise and fluid replacement. Med Sci Sports Exerc. 39, 377-390 (2007).
  3. Cheuvront, S. N., Haymes, E. M. Thermoregulation and marathon running: biological and environmental influences. Sports Med. 31, 743-762 (2001).
  4. Kenefick, R. W., Cheuvront, S. N., Sawka, M. N. Thermoregulatory function during the marathon. Sports Med. 37, 312-315 (2007).
  5. Tatterson, A. J., Hahn, A. G., Martin, D. T., Febbraio, M. A. Effects of heat stress on physiological responses and exercise performance in elite cyclists. J Sci Med Sport. 3, 186-193 (2000).
  6. Bouchama, A., Knochel, J. P. Heat stroke. N Engl J Med. 346, (1978).
  7. Galloway, S. D., Maughan, R. J. Effects of ambient temperature on the capacity to perform prolonged cycle exercise in man. Med Sci Sports Exerc. 29, 1240-1249 (1997).
  8. Hargreaves, M. Physiological limits to exercise performance in the heat. J Sci Med Sport. 11, 66-71 (2008).
  9. Byrne, C., Lim, C. L. The ingestible telemetric body core temperature sensor: a review of validity and exercise applications. Br J Sports Med. 41, 126-133 (2007).
  10. Sawka, M. N., Wenger, C., Pandolf, K. B. . Human performance physiology and environmental medicine at terrestrial extremes. , 97-151 (1988).
  11. . . Ergonomics — Evaluation of thermal strain by physiological measurements. , (2004).
  12. Blatteis, C. M., Blatteis, C. M. . Physiology and pathophysiology of temperature regulation. , 273-279 (1998).
  13. Bagley, J. R., et al. Validity of field expedient devices to assess core temperature during exercise in the cold. Aviat Space Environ Med. 82, 1098-1103 (2011).
  14. Livingstone, S. D., Grayson, J., Frim, J., Allen, C. L., Limmer, R. E. Effect of Cold-Exposure on Various Sites of Core Temperature-Measurements. J Appl Physiol (1985). 54, 1025-1031 (1983).
  15. Gant, N., Atkinson, G., Williams, C. The validity and reliability of intestinal temperature during intermittent running. Med Sci Sports Exerc. 38, 1926-1931 (2006).
  16. Sawka, M. N., et al. Physiologic tolerance to uncompensable heat: intermittent exercise, field vs laboratory. Med Sci Sports Exerc. 33, 422-430 (2001).
  17. Stevens, C. J., Dascombe, B., Boyko, A., Sculley, D., Callister, R. Ice slurry ingestion during cycling improves Olympic distance triathlon performance in the heat. J Sports Sci. 31, 1271-1279 (2013).
  18. Wolff, H. S. The radio pill. New Science. 12, 419-421 (1961).
  19. Casa, D. J., et al. Validity of devices that assess body temperature during outdoor exercise in the heat. J Athl Train. 42, 333-342 (2007).
  20. Kolka, M. A., Quigley, M. D., Blanchard, L. A., Toyota, D. A., Stephenson, L. A. Validation of a Temperature Telemetry System during Moderate and Strenuous Exercise. J Therm Biol. 18, 203-210 (1993).
  21. Lee, S. M., Williams, W. J., Schneider, S. M. . Core temperature measurement during submaximal exercise: esophageal, rectal, and intestinal temperatures. , (2000).
  22. Bland, J. M., Altman, D. G. Statistical methods for assessing agreement between two methods of clinical measurement. Lancet. 1, 307-310 (1986).
  23. Lim, C. L., Byrne, C., Lee, J. K. Human thermoregulation and measurement of body temperature in exercise and clinical settings. Ann Acad Med Singapore. 37, 347-353 (2008).
  24. Brengelmann, G. L., Shiraki, K., Yousef, M. K. . Man in a Stressful Environment: Thermal and Work Physiology. , 5-22 (1987).
  25. American College of Sports Medicine. American College of Sports Medicine position stand. Exertional heat illness during training and competition. Med Sci Sports Exerc. 39, 556-572 (2007).
  26. Easton, C., Fudge, B. W., Pitsladis, Y. P. Rectal, telemetry pill and tympanic membrane thermometry during exercise heat stress. J Therm Biol. 32, 78-86 (2007).
  27. Moran, D. S., Mendal, L. Core temperature measurement: methods and current insights. Sports Med. 32, 879-885 (2002).
  28. Ganio, M. S., et al. Validity and reliability of devices that assess body temperature during indoor exercise in the heat. J Athl Train. 44, 124-135 (2009).
  29. Kolka, M. A., Levine, L., Stephenson, L. A. Use of an ingestible telemetry sensor to measure core temperature under chemical protective clothing. J Therm Biol. 22, 343-349 (1997).
  30. Brien, C., Hoyt, R. W., Buller, M. J., Castellani, J. W., Young, A. J. Telemetry pill measurement of core temperature in humans during active heating and cooling. Med Sci Sports Exerc. 30, 468-472 (1998).
  31. Wilkinson, D. M., Carter, J. M., Richmond, V. L., Blacker, S. D., Rayson, M. P. The effect of cool water ingestion on gastrointestinal pill temperature. Med Sci Sports Exerc. 40, 523-528 (2008).
  32. Sparling, P. B., Snow, T. K., Millardstafford, M. L. Monitoring Core Temperature during Exercise – Ingestible Sensor Vs Rectal Thermistor. Aviat Space Environ Med. 64, 760-763 (1993).
  33. Roach, G. D. S. C., Darwent, D., Kannaway, D. J., Furguson, S. A. Lost in transit: The journey of ingestible temperature sensors through the human digestive tract. Ergonomia. 32, 49-61 (2010).
  34. McKenzie, J. E., Osgood, D. W. Validation of a new telemetric core temperature monitor. J Therm Biol. 29, 605-611 (2004).
  35. Palit, S., Lunniss, P. J., Scott, S. M. The physiology of human defecation. Dig Dis Sci. 57, 1445-1464 (2012).
  36. Chien, L. Y., Liou, Y. M., Chang, P. Low defaecation frequency in Taiwanese adolescents: association with dietary intake, physical activity and sedentary behaviour. J Paediatr Child Health. 47, 381-386 (2011).
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Citer Cet Article
Bongers, C. C., Hopman, M. T., Eijsvogels, T. M. Using an Ingestible Telemetric Temperature Pill to Assess Gastrointestinal Temperature During Exercise. J. Vis. Exp. (104), e53258, doi:10.3791/53258 (2015).

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