Med hjälp av en ätbar Telemetrisk Temperatur piller att bedöma Gastrointestinal temperatur under träning
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
Oxidation av substrat under muskelsammandragningar, nödvändigt att utföra motion och fysisk aktivitet, vilket är viktigt påverkan vår värmeregleringssystemet endast 20% används för muskelkraft 1, medan huvuddelen av energin frigörs som värme (80%) 2,3. Som en följd av den förhöjda metabola värmeproduktion under fysisk aktivitet och träning överstiger typiskt värmeavledningskapacitet 4,5, vilket resulterar i en ökning av kroppstemperaturen (Te). Följaktligen Tc stiger över hypotalamus börvärde, som definieras som hypertermi 6, och kan även resultera i en försvagad motion prestanda 5,7,8 och / eller utveckling av värmerelaterade rubbningar 4,6. Av denna anledning är det viktigt att noggrant mäta Tc under långvarig övning, särskilt i ansträngande omgivningsförhållanden.
Litteraturen beskriver att en idealisk metod för att mäta Tc skall 1) vara lätt applicable, 2) inte påverkas av miljöförhållanden, 3) har en hög tidsupplösning för att snabbt övervaka förändringar i Tc, och 4) har kapacitet att upptäcka små förändringar (Δ0.1 ° C) i kroppstemperatur 9,10. En översikt över de olika metoder för att mäta Tc gavs av Internationella organisationen för standardisering (ISO 9886) 11. Det konstaterades att esofagus temperaturen i nivå med vänster förmak ger närmast avtal med centrala temperatur blod, medan denna åtgärd kan snabbt upptäcka (mindre) förändringar i temperatur 12. Även mätningar esofagus temperatur är allmänt accepterade som guldmyntfoten för att spela Tc begränsar sin invasiva natur den praktiska användningen av denna metod. Alternativa åtgärder för att övervaka Tc förlita sig på temperatur inspelningar av yttre trumhinnan, mun eller ändtarm 12. Dessa mätplatser är inte optimalt att mäta Tc, med tanke på deras invasiva karaktär, methodologtiska svårigheter och / eller den potentiella förspänningen av miljöförhållanden 9,12-14 (tabell 1). Detta belyser behovet av att undersöka alternativa strategier för att övervaka (förändringar i) Te.
Tidigare studier har beskrivit användning av en intagbar telemetriskt temperatur piller som en lätt applicerbar, tillförlitlig och pålitlig metod för att mäta Tgi, som är en representativ uppskattning av Tc 9,15. En annan viktig, fördel av temperaturen p-piller är lämpligheten i fältbaserade situationer, vilket är av stor betydelse eftersom ansträngningsutlöst förhöjningar i Te är i allmänhet högre i fält än i laboratoriemiljö 16. För närvarande, är temperaturen piller kunna mäta Tgi varje 10 sekund med en noggrannhet av ± 0,1 ° C, vilket gör denna teknik mycket lämplig att mäta Tgi under en övning händelse eller en viktig match. Dessutom, i en studie av Stevens et al. 17 visas det attden telemetriska temperatur piller kan också användas för att övervaka intragastriskt temperatur. Den intag temperatur piller revs första gången 1961 18 och vidareutvecklas vid Johns Hopkins University (Baltimore, USA) i samarbete med Applied Physics Laboratory av NASA. Resultatet är en 20 x 10 mm kapsel med ett telemetrisystem, mikrobatteri och en kvartskristall temperatursensor. Kristallsensorn vibrerar vid en frekvens i förhållande till temperaturen hos den omgivande substansen. Denna temperatur radiosignal sänds genom kroppen, vilket kan mätas genom en extern inspelare (Figur 1). Varje temperatur piller har ett unikt serienummer och kalibreringsnummer, som kan användas av spelaren för att omvandla radiosignalen och mäta motsvarande Tgi.
En liten magnetisk remsa är fäst vid utsidan av den temperatur piller, som kopplar bort batteriet. När denna magnetremsan avlägsnas, är pillret aktiverade omedelbart och börjar mäta Tc (Figur 2). Casa och kollegor, 19 använde sex olika tekniker (gastrointestinal, rektala, fonetiska, tids, axiella och panna) för att mäta Tc, med den rektala temperaturen in som referensvärde. De visade att den gastrointestinala mätningen av Te med temperaturen piller är den enda teknik som visar god överensstämmelse med referens Te. Andra undersökte sambandet mellan TGI och rektal temperatur och har visat en liten men signifikant bias som sträcker sig från 0,07 ° C till 0,20 ° C 9,15,20,21. Även om riktningen och storleken på partiskhet skilde mellan studier, intetsägande och Altman 95% gränser överenskommelse var ± 0,4 ° C, vilket är acceptabelt 9,22. Dessutom, i en granskning av Byrne et al. 9 TGI jämförs med rektal och esofagus temperaturen (gold standard) som ett mått på Tc. De visar att den Tgi uppmätt med temperature piller är en giltig åtgärd för Tc baserat på god överensstämmelse mellan tarm och esofagus temperaturen. Vidare har de 95% Bland och Altman gränserna för avtal begränsas till ± 0,4 ° C 22, medan ingen signifikant bias konstaterades mellan de två mätningarna 9,20,21. Dessa resultat antyder att Tgi är ett giltigt mått på Te.
En annan viktig aspekt av en bra Tc / Tgi mätteknik är en hög tidsupplösning för att snabbt övervaka förändringar i Tc. Tidigare studier har visat att Tgi mäts med temperaturpillret reagerar långsammare på förändringar i Tc jämfört med den esofageala mätning 15,20,23, vilket kan förklaras på grund av den låga värmekapaciteten hos matstrupen och närheten till hjärtat 10 . I mätningen esofagus temperatur, termistorn placerad vid nivån för det vänstra förmaket 10. På denna nivå, lungartären och matstrupen är i kontaktoch isotermiska 24, som stimulerar en snabb svarstid på förändringar i temperaturen i matstrupen mätningen. Däremot tarmarna och ändtarmen är mindre perfunderad jämfört med matstrupen, vilket resulterar i en fördröjning i att mäta temperaturförändringar vid dessa anatomiska platser. Emellertid har den intag telemetrisk temperatur piller en noggrannhet på ± 0,1 ° C och är i stånd att mäta Tgi varje 10 sek. En tidigare studie rapporterade att kroppstemperaturen kan stiga till högst 1 ° C var 5 min om ingen värme avlägsnas under träning 25. Därför är den temporala upplösningen av temperaturen pillret lämpliga för att mäta förändringar i Tgi under träning. Baserat på dessa upptäckter, kan man dra slutsatsen att temperatur p-piller är en pålitlig och giltig teknik för att mäta Tgi. Trots användningen av den telemetriska temperatur pillret i ett stort antal studier, en tydlig beskrivning om hur man använder temperaturen piller saknas.
Därför tHan Syftet med denna studie är att ge en detaljerad beskrivning av mätprotokoll med hjälp av en ätbar telemetriska temperatur piller. För det andra är tillämpningen av den telemetriska temperatur pillret i två olika studieprotokoll beskrivs, i vilken en tvärsnitts konstruktion (mätning var 5 km med en annan brännare) och ett protokoll som kontinuerligt registrerar Tgi i individer används.
Protocol
Representative Results
Discussion
Den intag telemetriska temperatur piller har förmågan att ge en kontinuerlig, giltig och icke-invasiv mätning av Tgi. Dessutom är en fördel med temperatur piller det faktum att när intas, ämnena är omedvetna om närvaron av p-piller i kroppen eller att mätningarna utförs. Därför är denna metod lätt tillämplig enligt vilande villkor samt under träning, en minimal belastning för deltagarna i studien, och kan därför användas i fält och laboratoriemiljö. En annan fördel är möjligheten att mäta en s…
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
- Hawley, J. A., Hargreaves, M., Joyner, M. J., Zierath, J. R. Integrative Biology of Exercise. Cell. 159, 738-749 (2014).
- American College of Sports Medicine. American College of Sports Medicine position stand. Exercise and fluid replacement. Med Sci Sports Exerc. 39, 377-390 (2007).
- Cheuvront, S. N., Haymes, E. M. Thermoregulation and marathon running: biological and environmental influences. Sports Med. 31, 743-762 (2001).
- Kenefick, R. W., Cheuvront, S. N., Sawka, M. N. Thermoregulatory function during the marathon. Sports Med. 37, 312-315 (2007).
- 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).
- Bouchama, A., Knochel, J. P. Heat stroke. N Engl J Med. 346, (1978).
- 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).
- Hargreaves, M. Physiological limits to exercise performance in the heat. J Sci Med Sport. 11, 66-71 (2008).
- 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).
- Sawka, M. N., Wenger, C., Pandolf, K. B. . Human performance physiology and environmental medicine at terrestrial extremes. , 97-151 (1988).
- . . Ergonomics — Evaluation of thermal strain by physiological measurements. , (2004).
- Blatteis, C. M., Blatteis, C. M. . Physiology and pathophysiology of temperature regulation. , 273-279 (1998).
- 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).
- 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).
- Gant, N., Atkinson, G., Williams, C. The validity and reliability of intestinal temperature during intermittent running. Med Sci Sports Exerc. 38, 1926-1931 (2006).
- Sawka, M. N., et al. Physiologic tolerance to uncompensable heat: intermittent exercise, field vs laboratory. Med Sci Sports Exerc. 33, 422-430 (2001).
- 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).
- Wolff, H. S. The radio pill. New Science. 12, 419-421 (1961).
- 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).
- 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).
- Lee, S. M., Williams, W. J., Schneider, S. M. . Core temperature measurement during submaximal exercise: esophageal, rectal, and intestinal temperatures. , (2000).
- Bland, J. M., Altman, D. G. Statistical methods for assessing agreement between two methods of clinical measurement. Lancet. 1, 307-310 (1986).
- 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).
- Brengelmann, G. L., Shiraki, K., Yousef, M. K. . Man in a Stressful Environment: Thermal and Work Physiology. , 5-22 (1987).
- 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).
- 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).
- Moran, D. S., Mendal, L. Core temperature measurement: methods and current insights. Sports Med. 32, 879-885 (2002).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- McKenzie, J. E., Osgood, D. W. Validation of a new telemetric core temperature monitor. J Therm Biol. 29, 605-611 (2004).
- Palit, S., Lunniss, P. J., Scott, S. M. The physiology of human defecation. Dig Dis Sci. 57, 1445-1464 (2012).
- 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).
