Validatie ECTemp algoritme bij Nederlandse militairen

Bij Nederlandse militairen komen met regelmaat hitteletsels voor, soms leidend
tot ziekenhuisopname of zelfs tot overlijden. De meeste gevallen van ernstige
hitteletsels vinden plaats bij militairen in opleiding. De militaire uitrusting
(uniform, rugzak, helm) die de mechanismen om efficiënt te kunnen koelen
beperkt, de hoge druk om een activiteit voort te zetten (groepsdruk, druk van
de militaire instructeur maar ook de druk die een militair zichzelf oplegt) en
de onbekendheid met het gevoel van oververhitting lijken factoren die hieraan
ten grondslag liggen.
Hoewel de militaire instructeurs zijn geschoold in het kunnen herkennen van
hitteletsels, blijkt het in de praktijk moeilijk om hitteletsels te
onderscheiden van andere vormen van onwelwording. Objectieve informatie over de
warmtebelasting van de individuele militair zou de instructeurs in staat
stellen hitteletsels vroegtijdig en juist te kunnen herkennen.

Er bestaat een aantal methoden om warmtebelasting tijdens en na inspanning te
kunnen schatten, gebruikmakend van zowel fysiologische als omgevingsfactoren1.
Al deze factoren vereisen een directe meting van de kerntemperatuur. Hoewel
meerdere gevalideerde technieken bestaan om kerntemperatuur te meten2, zijn de
meeste van deze technieken niet geschikt voor gebruik tijdens militaire
activiteiten vanwege hun invasieve karakter, gewicht of kosten. Verschillende
onderzoekers hebben hierom met wisselend succes geprobeerd technieken te
ontwikkelen waarmee de kerntemperatuur geschat kan worden, uit minder invasieve
variabelen als hartslagfrequentie en huidtemperatuur. Huidtemperatuur wordt
echter beïnvloed door vele factoren, waardoor de correlatie met de
kerntemperatuur laag is3. Tympanische temperatuur wordt beïnvloed door de
temperatuur van het hoofd en is ongeschikt voor het meten van kerntemperatuur
tijdens inspanning4,5.

Enkele jaren geleden heeft het USARIEM (United States Army Research Institute
of Environmental Medicine) een algoritme ontwikkeld om kerntemperatuur te
kunnen schatten uit metingen van de hartslagfrequentie6. Dit algoritme, met de
naam ECTemp (Estimated Core Temperature), maakt gebruik van een Kalman filter
dat veel toegepast wordt in de procesindustrie7. Hoewel hartslagfrequentie
beïnvloed wordt door veel factoren (leeftijd, geslacht, stemming en
fitheidniveau8) reflecteert het zowel de energieleverantie (bloedtoevoer naar
de spieren) als de bloedstroom naar de huid. Hiermee geeft hartslagfrequentie
zowel informatie over de warmteproductie (afkomstig van de energieleverantie)
als over de warmteafgifte. Het ECTemp algoritme is gevalideerd bij Amerikaanse
militairen onder diverse condities (van koel tot zeer warm), verschillende
inspanningsniveaus (van slaap tot zware inspanning), in verschillende kleding
en uitrusting (van sportkleding tot gevechtsuniform) en in verschillende stadia
van acclimatisatie7. Vervolgens is aangetoond dat ECTemp valide is in
vergelijking met het direct meten van de kerntemperatuur (gemeten met
kerntemperatuurpillen) tijdens drie veldexperimenten met proefpersonen die NBC
beschermende kleding droegen9. Over alle condities werd een RMSE van 0.30 ±
0.13°C gevonden met een Bias van -0.03 ± 0.32°C en een LoA ± 0.63°C.

Defensie (afdeling TGTF/CLAS) heeft samen met het Amsterdamse bedrijf Evalan bv
een meetinstrument ontwikkeld dat gebruik maakt van de mogelijkheden die het
ECTemp algoritme biedt voor toepassing bij militairen. Dit instrument (de
*ARMOR hittemonitor*) geeft een continue schatting van de warmtebelasting van
elke individuele militair tijdens inspanning. De gegevens over de
warmtebelasting worden weergegeven op een tablet die gedragen wordt door de
militaire instructeur. De ARMOR hittemonitor bestaat uit een commerciële
hartslagmeter en een klein kastje (*ARMOR node*) dat de hartslagdata verzamelt
en via bluetooth verstuurt naar de tablet.

Als uitkomstmaat wordt op de tablet niet alleen voor elk individu de met het
ECTemp algoritme geschatte kerntemperatuur weergegeven, maar tevens de PSI
(Physical Strain Index) waarde. De PSI is ontwikkeld door Moran et al.10 en is
een maat voor de warmtebelasting. De PSI is gebaseerd op de hartslagfrequentie
en op de kerntemperatuur (beide met een zelfde gewicht in de formule). De index
loopt van 0 tot 10 (0=geen hittebelasting, 10=zeer hoge warmtebelasting).
Onderzoek1,11 heeft aangetoond dat de PSI in staat is onderscheid te maken
tussen verschillende niveaus van warmtebelasting. Naast de geschatte
kerntemperatuur en de PSI waarde wordt in de ARMOR hittemonitor de mate van
warmtebelasting ook aangegeven met een kleur (groen=weinig, oranje=matig en
rood=veel warmtebelasting).

Hoewel de VS het ECTemp algoritme heeft ontwikkeld en getest, zijn zij nog niet
in staat geweest om het als toepassing te gebruiken bij hun militairen. Voordat
de ARMOR warmtemonitor binnen de Nederlandse defensie geïmplementeerd kan
worden dient daarom vastgesteld te worden of het instrument voldoet in de
militaire praktijk (technisch, comfort deelnemers, gebruiksgemak instructeurs
etc). Daarnaast moet er zekerheid bestaan dat het ECTemp algoritme ook in de
omstandigheden waarin Nederlandse militairen trainen en opereren voldoende
nauwkeurig de kerntemperatuur schat. Niet alleen in klimaatomstandigheden, maar
ook in de kleding & uitrusting en het soort activiteiten bestaan verschillen
tussen Amerikaanse en Nederlandse militairen. In dit onderzoek wordt het ECTemp
algoritme getest bij Nederlandse militairen.

Het doel van dit onderzoek is het ECTemp algoritme te valideren voor gebruik
bij Nederlandse militairen.

Deze studie betreft een cross-sectioneel onderzoek naar de criteriumvaliditeit
van het ECTemp algoritme. Bij Nederlandse militairen wordt tijdens een
reguliere mars of een snelmars (afstand 3-25 km, met een bepakking van 15-40
kg) die ze in het kader van hun opleiding moet uitvoeren de kerntemperatuur
continue gemonitord. De geschatte kerntemperatuur van het ECTemp algoritme
wordt vergeleken met de gemeten kerntemperatuur. De studie wordt uitgevoerd in
de periode feb-mei 2019.

De fysiek belasting is een (snel)mars met bepakking, welke eeen reulier
onderdeel is van het opleidingsprogramma van de deelnemende miitairen. De
belasting van het dragen van de meetinstrumenten wordt als nihil gezien. Het
enige risico voor de proefpersonen is het doorslikken van de thermometerpil. Om
deze risico''s te verkleinen zijn proefpersonen met maagdarm of
slokdarmaandoeningen geexcludeerd van het onderzoek. Verder is bij elke meting
en bij het dooorslikken van de thermemeterpil een arts aanwezig.