שימוש בגלולת טמפרטורת Ingestible telemetric להערכת טמפרטורה במערכת העיכול במהלך תרגיל
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
החמצון של מצעים בהתכווצויות שרירים, יש צורך לבצע פעילות גופנית ופעילות גופנית, חשוב השפעות מערכת thermoregulatory כמו שרק 20% משמש לכוח השרירים 1, בעוד מרבית האנרגיה משתחרר כחום (80%) 2,3. כתוצאה מכך, ייצור חום מטבולים הגבוה במהלך פעילות ופעילות גופניות בדרך כלל עולה על קיבולת פיזור חום 4,5, וכתוצאה מכך עלייה בטמפרטורת גוף ליבה (TC). בהתאם לכך, TC עולה מעל נקודת סט ההיפותלמוס, אשר מוגדרת כהיפרתרמיה 6, ואף עלול לגרום ל5,7,8 ביצועי תרגיל מוחלשים ו / או ההתפתחות של הפרעות הקשורות לחום 4,6. מסיבה זו חשוב למדוד במדויק Tc במהלך פעילות גופנית ממושכת ובמיוחד בתנאי סביבה מאומצים.
ספרות מתארת כי שיטה אידיאלית למדידת Tc צריך: 1) להיות יישום קלlicable, 2) לא להיות מוטה על ידי תנאים סביבתיים, 3) יש לי רזולוציה גבוהה זמנית כדי לפקח על מהירות שינויים בTC, ו -4) יש את היכולת לזהות שינויים קטנים (Δ0.1 מעלות צלזיוס) בטמפרטורת גוף ליבת 9,10. סקירה של השיטות השונות למדידת Tc ניתנה על ידי הארגון הבינלאומי של תקינה (ISO 9886) 11. נקבע כי טמפרטורת הוושט ברמה של הפרוזדור השמאלי מספקת את הסכם הקרוב ביותר עם טמפרטורת דם מרכזית, ואילו מדד זה הוא מסוגל לזהות במהירות שינויים (קטין) בטמפרטורה 12. למרות שמדידות טמפרטורת הוושט הם מקובלים כתקן הזהב להקליט TC, הטבע פולשנית שלה מגביל את השימוש המעשי של שיטה זו. אמצעים חלופיים כדי לפקח Tc להסתמך על הקלטות טמפרטורה של קרום חיצוני התוף, פה, פי הטבעת או 12. אתרי מדידה אלה אינם אופטימליים כדי למדוד את TC, נתנו האופי פולשני שלהם, methodologקשיי iCal ו / או ההטיה הפוטנציאלית על ידי תנאים סביבתיים 9,12-14 (טבלה 1). זה מדגיש את הצורך לבחון אסטרטגיות חלופיות לניטור (שינויים ב) Tc.
מחקרים קודמים תיארו את השימוש בגלולה לבליעת טמפרטורת telemetric כשיטת ישימה בקלות, אמינה ותקפה למדידת TGI, המהווה להערכת נציג של Tc 9,15. נוסף, חשוב, יתרון של גלולת הטמפרטורה הוא ההתאמה במצבים מבוסס שדה, שהוא בעל חשיבות רבה שכן גבהים מושרה תרגיל בTc הם בדרך כלל גבוהים יותר בתחום מאשר בהגדרות מעבדה 16. נכון לעכשיו, את גלולת הטמפרטורה היא מסוגלת למדוד TGI כל 10 שניות עם דיוק של ± 0.1 ° C, מה שהופך את טכניקה זו מתאימה מאוד למדידת TGI במהלך אירוע תרגיל או משחק חשוב. יתר על כן, במחקר על ידי אל סטיבנס et. 17 הוא הראה שגם גלולת טמפרטורת telemetric ניתן להשתמש כדי לעקוב אחר טמפרטורת intragastric. גלולת טמפרטורת הבליעה מתוארת ראשונה בשנת 1961 18, ופיתוח נוסף באוניברסיטת ג'ונס הופקינס (בולטימור, ארה"ב) בשיתוף עם המעבדה לפיזיקה יישומית של נאס"א. התוצאה היא כמוסת 20 x 10 מ"מ עם מערכת טלמטריה, סוללה מיקרו וחיישן טמפרטורת גביש קוורץ. חיישן הגביש רוטט בתדירות היחסית לטמפרטורה של החומר שמסביב. אות רדיו טמפרטורה זו מועברת דרך הגוף, שניתן למדוד על ידי מקליט חיצוני (איור 1). לכל כדור טמפרטורה מספר סידורי וכיול ייחודי, אשר יכול להיות בשימוש על ידי המקליט להמיר את אות הרדיו ולמדוד את TGI המקביל.
פס מגנטי קטן מחובר לחלק החיצוני של כדור הטמפרטורה, אשר מנטרל את הסוללה. כאשר פס מגנטי זה מוסר, הגלולה היא Activated מייד ומתחיל מדידת TC (איור 2). Casa ועמיתים, 19 השתמשו בשש טכניקות שונות (במערכת העיכול, פי הטבעת, שמיעתי, זמני, צירי ומצח) כדי למדוד TC, עם הטמפרטורה רקטלית המוגדרת כערך ההתייחסות. הם הראו שהמדידה במערכת העיכול של Tc עם גלולת הטמפרטורה היא הטכניקה היחידה שמראה הסכם טוב עם ההתייחסות TC. אחרים חקרו את הקשר בין TGI וטמפרטורה רקטלית והראו הטיה קטנה אך משמעותית החל 0.07 ° C עד 0.20 מעלות צלזיוס 9,15,20,21. למרות שהכיוון והעצמה של ההטיה שונה בין מחקרים, גבולות 95% בלנד ואלטמן ההסכם היו ± 0.4 ° C, שהוא 9,22 מקובלים. בנוסף, בביקורת על ידי בירן ואח '. 9 TGI הוא בהשוואה לטמפרטורה רקטלית וושט (תקן זהב) כאמצעי לTC. הם מראים כי TGI נמדד עם teגלולת mperature היא מדד תקף לTc המבוסס על ההסכם הטוב בין טמפרטורת מעיים וושט. יתר על כן, את הגבולות בלנד ואלטמן 95% מסכם היו מוגבלים ל- ± 0.4 ° C 22, ואילו לא הטיה מובהקת בין שתי המדידות 9,20,21. תוצאות אלו מצביעות על כך שTGI הוא מדד תקף לTC.
היבט חשוב נוסף של טכניקת מדידת TC / TGI טוב הוא רזולוציה גבוהה זמנית כדי לפקח על מהירות שינויים בTC. המחקרים קודמים הראו כי TGI נמדד עם גלולת הטמפרטורה מגיב לאט יותר על שינויים בTc בהשוואה למדידת הוושט 15,20,23, אשר יכול להיות מוסברת עקב הקיבולת הנמוכה החום של הוושט והקרבה ללב 10 . במדידת טמפרטורת הוושט, thermistor ממוקם ברמה של הפרוזדור השמאלי 10. ברמה זו, עורק הריאה והוושט נמצא בקשרובידוד תרמי 24, אשר מגרה זמן תגובה מהיר לשינויים בטמפרטורה של מדידת הוושט. לעומת זאת, במעיים ובפי הטבעת פחות מרוססים בהשוואה לוושט, וכתוצאה מכך עיכוב במדידת שינויי טמפרטורה במקומות אנטומיים אלה. עם זאת, יש לו את גלולת טמפרטורת telemetric בליעת דיוק של ± 0.1 ° C, והוא מסוגל למדוד TGI כל 10 שניות. מחקר קודם דיווח כי טמפרטורת גוף ליבה יכולה לעלות במקסימום של 1 ° C כל 5 דקות אם אין חום מוסר במהלך התרגיל 25. לכן, ההחלטה הזמנית של גלולת הטמפרטורה מתאימה למדידת שינויים בTGI במהלך פעילות גופנית. בהתבסס על ממצאים אלה, ניתן להסיק כי גלולת הטמפרטורה היא טכניקה אמינה ותקפה למדידת TGI. למרות השימוש בגלולת טמפרטורת telemetric במספר רב של מחקרים, תיאור ברור על אופן שימוש בטמפרטורת הכדור חסר.
לכן, לאהוא מטרה של מחקר זה היא לספק תיאור מפורט של פרוטוקול המדידה באמצעות גלולת טמפרטורת telemetric בליעה. שנית, היישום של גלולת טמפרטורת telemetric בשני פרוטוקולי מחקר שונים מתוארים, שבעיצוב חתך (מדידה כל 5 קילומטר עם מקליט שונה) ופרוטוקול שברציפות רשומות TGI ביחידים משמשים.
Protocol
Representative Results
Discussion
יש גלולה לבליעת טמפרטורת telemetric היכולת לספק מדידה רציפה, בתוקף ולא פולשנית של TGI. יתר על כן, יתרון של גלולת הטמפרטורה הוא העובדה שבלע פעם אחת, הנושאים אינם מודעים לנוכחותו של הגלולה בגוף או שהמדידות מבוצעות. לכן, שיטה זו היא בקלות ישימה בתנאי מנוחה, כמו גם בזמן פעילות גו?…
Divulgazioni
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/ |
Riferimenti
- 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).
