Потери тепла. Кровоток кожи в регуляции теплообмена

Потери тепла. Кровоток кожи в регуляции теплообмена

Нарушение терморегуляции — это отклонение показателей температуры тела от нормальных значений, которое обычно сопровождается общим недомоганием, ломотой в теле, головными болями. Симптом вызывают различные причины: внешние температурные факторы, инфекционные процессы, системные воспалительные болезни, патология эндокринных органов, злокачественные опухоли. Для выявления этиологического фактора, вызвавшего терморегуляторные нарушения, назначают клинические и серологические исследования крови, бактериологический метод, инструментальную диагностику. До установления причины расстройства жаропонижающие средства применяют с осторожностью.

Температура может повышаться постепенно или резко, в течение нескольких часов. Зачастую сначала возникают продромальные явления в виде ломоты в суставах и мышцах, головной боли, затем развивается сильный озноб, человека трясет. Кожа холодная на ощупь и очень бледная.

Отмечается характерный блеск в глазах. При переходе во вторую фазу и развитии стойкой гипертермии озноб сменяется чувством жара, кожные покровы приобретают ярко-розовую окраску. Пациент сбрасывает с себя одеяла, появляется сильная жажда.

На щеках — интенсивный румянец, губы сухие и потрескавшиеся.

Повышенная температура сохраняется от нескольких дней до нескольких месяцев в зависимости от причины нарушения терморегуляции. При снижении лихорадки появляется гипергидроз, стихают головные и мышечные боли.

При быстром падении цифр наблюдается бледность кожи, резкая слабость вплоть до коллапса. У пациентов с аномально низкой температурой развивается вялость, акроцианоз, мышечная дрожь. По мере прогрессирования состояния появляется сонливость, проблемы с памятью и концентрацией.

Любые нарушения терморегуляции являются достаточным поводом для обращения к врачу.

Механизм развития

В норме система терморегуляции, центральное звено которой расположено в гипоталамусе, поддерживает постоянный тепловой баланс, не зависящий от температурного режима окружающей среды.

Высокая температура обусловлена повышением процессов теплопродукции — усилением распада жиров и углеводов с выделением энергии, сократительным мышечным термогенезом. Ситуация усугубляется в случае присоединения расстройств теплоотдачи: нарушения выделения пота, сужения сосудов кожи.

Для гипотермии характерны противоположные изменения: повышение теплоотдачи, снижение теплопродукции.

Лихорадка, как особая реакция организма на инфекционные и неинфекционные причины, имеет уникальный механизм развития.

Для ее возникновения необходимо накопление в кровеносном русле пирогенов — особых химических соединений, которые действуют на центр терморегуляции и провоцируют подъем температуры.

К таким веществам принадлежат экзогенные факторы — продукты распада микробных клеток и экзотоксины, а также эндогенные цитокины — особые белки сыворотки крови, которые являются провоспалительными медиаторами. При этом сохраняется баланс между продукцией и отдачей тепла.

Потери тепла. Кровоток кожи в регуляции теплообмена

Классификация

Нарушения в системе терморегуляции бывают эндогенными и экзогенными. Эндогенные обусловлены патологическими процессами, происходящими в организме: изменениями водно-электролитного баланса и объема циркулирующей крови, эндокринными патологиями, воспалением.

Причины экзогенных нарушений — влияние температурных показателей окружающей среды, несоответствие одежды погоде, воздействие химических и радиационных факторов, продуктов жизнедеятельности бактерий.

Широко используется классификация по патогенетическому механизму и клиническим проявлениям:

  • Гипотермия. Низкая температура тела — менее 35° С. Симптом чаще возникает под действием внешней причины: переохлаждения, купания в холодной воде. Пониженная температура встречается при тяжелых кровопотерях, шоке и коме. Отдельно выделяют терапевтическую гипотермию, которую применяют в неврологии и кардиохирургии для снижения потребности тканей в кислороде.
  • Гипертермия. Подъем температуры более 37° С из-за срыва механизмов терморегуляции. Для этого состояния характерен длительный неконтролируемый рост температурных показателей. Абсолютные значения иногда достигают 43° С. Состояние наблюдается при перегревании и тепловом ударе, патологиях щитовидной железы, истерии, длительном психоэмоциональном перенапряжении.
  • Лихорадка. Особый вид повышенной температуры тела, для которого характерно сохранение теплового баланса, но на более высоком уровне, чем обычно. Причины лихорадки бывают инфекционными (при всех вирусных, бактериальных и грибковых заболеваниях) и неинфекционными (при черепно-мозговых травмах, злокачественных новообразованиях, аутоиммунных процессах).

По абсолютным показателям нарушения терморегуляции классифицируют на субфебрильную температуру тела — 37-38° С, фебрильную — 38-39° С, пиретическую (высокую) — до 41° С и гиперпиретическую — свыше 41° С.

Гипотермия имеет 3 степени: легкая (32-35° С), умеренная (28-32° С) и тяжелая — ниже 28° С.

При длительности симптоматики до 2 дней говорят о кратковременной лихорадке, от 2 дней до 2 недель — острой лихорадке, до 6 недель — подострой, в случае подъема температуры более 6 недель диагностируют хронические нарушения терморегуляции.

По колебаниям температурных показателей в течение суток выделяют несколько типов температурной кривой: постоянную, послабляющую, гектическую и др.

В отдельную категорию нарушений терморегуляции относят озноб, который возникает как при гипотермии, так и в начальной стадии лихорадки.

Причина появления этого симптома — спазм поверхностных кровеносных сосудов и усиленные некоординированные сокращения мелких мышечных групп (дрожь). Помимо вышеназванных факторов, проявление могут вызывать колебания женских половых гормонов, сердечно-сосудистые нарушения.

Теплообмен — международный журнал прикладных и фундаментальных исследований (научный журнал)

1

Адибаев Б.М. 1

Алмабаева Н.М. 1

Абдрасилова В.О. 1
1 Казахский национальный медицинский университет им. С.Д. Асфендиярова
В данной статье приводяться законы теплообмена: теплопроводность, конвекция, излучения и их формулы.

Рассматривается влияния видов теплопередачи на живой организм: кожу и подкожную жировую клетчатку. Большое значение для температурной чувствительности имеют также физиологические свойства организма – адаптация.

1. Тиманюк В.А., Животова Е.Н. Биофизика.

– Харьков, 2003.
2. Ремизов А.Н. Медицинская и биологическая биофизика. – М., 2012.
3. Адибаев Б.М., Абирова М.А., Алмабаева Н.М. Биофизика. Т. 1. – Алматы, 2015.

Теплообменом (теплопередачей) называется передача внутренней энергии от одного тела к другому без совершения работы. Рассмотрим виды теплообмена:

1. Теплообмен посредством теплопроводности происходит между любыми телами – твердыми, жидкими или газообразными, одинаковой или различной природы, при непосредственном соприкосновении. Передача теплоты путем теплопроводности подчиняется закону Фурье:

где kТ – коэффициент теплопроводности, зависящий от природы тела. Единица измерения в СИ – Дж/(м с К); если количество теплоты выражается в калориях, то кал /(см с °С).

При неравномерном процессе

Теплопроводность различных веществ отличается. Наиболее высокую теплопроводность имеют металлы, диэлектрики – невысокую. Наименьшую имеют газы (воздух); влажность значительно повышает теплопроводность. Вещества с низкой теплопроводностью называют теплоизолирующими (пробка, шерсть, войлок и др.) [1].

Теплопроводность тканей организма различна. У жидких частей организма (тканевая жидкость, плазма крови и др.) она близка к теплопроводности воды.

Теплопроводность плотных тканей значительно ниже, особенно у жировой ткани и наружного рогового слоя кожи. Кожа и подкожная жировая клетчатка являются для организма теплоизолирующим слоем.

Поэтому температура поверхности кожи ниже температуры глубоких тканей.

Большое значение для сохранения теплоты тела имеет также слой среды, непосредственно примыкающий к коже, в котором происходит основной теплообмен тела с окружающей средой. У человека это – слой воздуха, который находится между поверхностью кожи и одеждой и вместе с воздухом, находящимся в порах самой одежды, является основной тепловой изоляцией для организма.

Передача теплоты путем теплопроводности ускоряется при взаимном перемещении (перемешивании) нагретых и холодных масс среды. Это явление называется теплопередачей при конвекции. Тепловой поток Фк, передаваемый от нагретой поверхности к омывающей ее среде:

Потери тепла. Кровоток кожи в регуляции теплообмена

где kk – коэффициент теплоотдачи при конвекции; единицы измерения Дж/(м2•с•К) и кал/(см2•с•°С).

2. Теплообмен посредством излучения. Атомы или молекулы нагретого тела, находись в интенсивном тепловом движении, излучают электромагнитные волны, которые уносят энергию, в результате чего тело охлаждается.

Если тело поглощает падающие на него электромагнитные волны, то за счет их энергии интенсивность теплового движения атомов или молекул тела повышается и тело нагревается.

Каждое тело излучает и одновременно поглощает волны, падающие на него со стороны других тел [1].

Тепловое излучение свойственно всем телам без исключения и происходит при любых температурах, отличных от абсолютного нуля. В частности, тепловое излучение происходит и с поверхности тела человека (при длине волны в пределах 5–50 мкм, максимум при 9,5 мкм).Согласно закону Стефана-Больцмана тепловой поток:

где kИ – приведенный коэффициент излучения, единицы измерения Дж/(м2•с•К4) и кал/(м2 •с•К4).

Прибор, в котором поддерживается постоянная температура, называется термостатом. Термостаты имеют большое распространение в клинической лабораторнойпрактике.Термостат, не имеющий подогрева, но долго сохраняющий температуру помещенного в него тела, обычно жидкости, называют термосом. Основу термоса составляет сосуд Дьюара.

3. Энергетический баланс организма. Энергия, необходимая для жизнедеятельности организма, доставляется с пищей в виде энергии химических связей высокомолекулярных пищевых веществ. В организме эти вещества окисляются до более простых, и освобождающаяся при этом энергия превращается в другие виды энергии.

Вместе с тем в организме происходит также и образование новых сложных соединений с частичным поглощением освободившейся энергии. Например, в мышцах, где в период восстановления после сокращения происходит ресинтез АТФ (адезинтрифосфат) с образованием макроэргических связей.

В этих связях запасается значительная энергия, которая затем в процессе сокращения путем распада АТФ на АДФ (адезиндифосфат) и фосфат с освобождением энергии (8÷10) ккал/моль затрачивается на работу, совершаемую мышцей, а также в значительной мере переходит в теплоту (мышцы являются основным источником теплопродукции в организме).

Таким образом, в организме происходят колебания количества внутренней энергии, содержащейся в различных его частях, обусловленные, например, периодичностью процессов приема и усвоения пищи или различием в деятельности организма (сон, покой, работа).

В применении к живому организму закон сохранения энергии (первое начало термодинамики): количество теплоты Q, освобождающееся в организме при усвоении пищи, затрачивается на компенсацию потери теплоты Sв окружающую среду и на совершаемую организмом работу А, то есть

  • Это есть уравнение энергетического баланса для организма человека, на основании которого определяется необходимая калорийность пищевого рациона.
  • Потеря теплоты организмом в окружающую среду представляет собой физический процесс и может происходить путем:
  • • теплопроводности и конвекции;
  • • излучения;
  • • при испарении.
Читайте также:  Развитие фолликула. Последовательность развития яйцеклетки

Потеря теплоты путем теплопроводности и конвекции в обычных условиях происходит через воздух. Воздух обладает очень низкой теплопроводностью, однако конвекция в нем может значительно усиливать отдачу теплоты.

Кроме того, конвекция воздуха усиливает испарение влаги с поверхности кожи. Для уменьшения конвекции стараются ограничить возможность движения окружающего тело воздуха.

Для этого тело покрывают одеждой, а стены жилища изолируют пористыми материалами.

Потеря теплоты путем излучения происходит главным образом с наружной поверхности одежды и некоторых открытых поверхностей тела. Излучаемая теплота поглощается окружающими телами, которые имеют более низкую температуру.

Испарение происходит с поверхности кожи и легочных альвеол. В среднем за сутки человек выделяет с выдыхаемым воздухом около 350 г. водяного пара.

С поверхности кожи при нормальном потоотделении (при температуре окружающей среды (16–18)°С в сутки испаряется 500 г. пота.

Так как удельная теплота испарения λ = 2,42•106 Дж/кг = 580 кал/г, то потеря теплоты составляет в целом R = 2•106 Дж = =433 ккал.

  1. Считается, что теплопотеря организмом человека в условиях умеренного климата составляет 1700 ккал в сутки, которые распределяются примерно следующим образом:
  2. а) теплопроводностью и конвекцией 20 % (540 ккал);
  3. б) излучением 50 % (850 ккал);
  4. в) испарением 30 % (500 ккал).
  5. Если к этому прибавить 600–800 ккал, эквивалентных совершаемой организмом механической работе, то получится суточный расход энергии порядка 2300–2500 ккал.
  6. Теплота, теряемая организмом в окружающую среду, может быть непосредственно измерена с помощью калориметрической камеры, называемой биокалориметра [2].
  7. Интенсивность потока теплоты зависит не только от разности температур поверхности кожи и соприкасающихся с ней тел, но и от других физических свойств этих тел: теплопроводимости, теплоемкости, массы, площади поверхности соприкосновения, а также от возможности конвекции, скорости испарения влаги и др.

Большое значение для температурной чувствительности имеют такжефизиологические свойства организма – адаптация, т.е. понижение чувствительности нервных окончаний при длительном тепловом раздражении, а также терморегуляция, которая в зависимости от внешних условий изменяет температуру поверхности кожи (и ее теплоотдачу). Что дает возможность различных «температурных обманов».

  • Например, если подержать одну руку в сосуде с горячей водой, а другую – в сосуде с холодной, а затем обе руки перенести в один и тот же сосуд со средней температурой, то первая рука будет ощущать холод, а вторая – тепло.
  • Теплолечение с помощью нагретых сред могут быть разделены на три группы:
  • • контактное приложение нагретых сред;
  • • светотепловое облучение;
  • • использование теплоты, образующейся в тканях при прохождении высокочастотного электрического тока.
  • Для теплолечения в основном применяют воду, торф, лечебные грязи, парафин и др.

Вода при тепловых процедурах применяется в виде общих и местных ванн с температурой до 400С. Вода может содержать значительный запас теплоты, но сравнительно быстро его отдает вследствие относительно высоких теплопроводности и конвекционной способности.

Торф и лечебные грязи обладают не только тепловым, но и биохимическим действием вследствие всасывания из них некоторых веществ через кожу [3].

Весьма распространенной местной тепловой процедурой является аппликация парафина. Расплавленный и нагретый до (60–65)°С парафин с помощью кисти наносят слоями на поверхность подлежащей воздействию области тела, которую затем укутывают сверху одеялом.

Парафин обладает благоприятными тепловыми свойствами: достаточно высокой теплоемкостью, низкой температурой плавления (50°С), низкой теплопроводностью, отсутствием конвекции, значительной удельной теплотой отвердевания (39 кал/г). Прилежащий к коже слой парафина, охлаждаясь, отвердевает и защищает кожу от действия массы расплавленного парафина с более высокой температурой.

При постепенном отвердевании остальной массы парафина выделяется теплота отвердевания, а она дольше сохраняет относительно высокую температуру.

Для тепловых процедур применяют также песок и глину, свойства и способ применения которых близки к торфу или грязи.

Библиографическая ссылка

Адибаев Б.М., Алмабаева Н.М., Абдрасилова В.О. ТЕПЛООБМЕН // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2017. – № 1-2. – С. 215-217;
URL: https://applied-research.ru/ru/article/view?id=11170 (дата обращения: 02.05.2022). Потери тепла. Кровоток кожи в регуляции теплообмена

Физиологические основы медицинского тепловидения

В основе тепловидения лежит дистантная визуализация ИК излучения тканей, осуществляемая с помощью специальных оптико-электронных приборов – тепловизоров. Интенсивность ИК излучения, регистрируемого тепловизорами, характеризует тепловое состояние тканей, их температуру.

Метод позволяет тонко улавливать даже начальные стадии воспалительных, сосудистых и некоторых опухолевых процессов. В зависимости от повышения или понижения местной температуры на фоне привычных очертаний органа или конечности усиливается или, напротив, ослабевает свечение тканей в области патологии.

Тепловидение дает одновременное представление об анатомо-топографических и функциональных изменениях в пораженной зоне.

Теплоизлучение человеческого тела, согласно закону Стефана-Больцмана, пропорционально четвертой степени температуры его поверхности. Следовательно, теплоизлучение тела, прежде всего, связано с температурой его кожи. Ее значения могут меняться в широких пределах и зависят от многих факторов.

При нормальных условиях температура кожи ниже температуры внутренних органов и измеряется в пределах 30,5-35,5оС.

Так как кожа является покровом, отделяющим внутренние органы от окружающей среды, ее температура должна изменяться в зависимости от состояния как внутренних органов, так и внешней среды.

Такое представление лишь в общей форме характеризует факторы, от которых зависят колебания кожной температуры. Среди этих факторов:

  • 1) скорость кровотока;
  • 2) сосудистые реакции;
  • 3) метаболические процессы;
  • 4) наличие локальных или общих источников тепловой энергии;
  • 5) регуляция теплообмена испарением, конвекцией, радиацией.

Температура кожи является результатом взаимодействия всех указанных факторов. Именно поэтому исследование температуры кожи невозможно без их учета.

Стандартизации условий обследования можно достичь адаптацией кожных покровов к температурным условиям помещения – удалением с исследуемого одежды, пребыванием в покое в течение 10-15 минут при постоянной окружающей температуре (19-21оС) без воздушных потоков, с исключением источников теплопродукции (батареи, тепловентиляторы, лампы накаливания) и охлаждения.

Известно, что организм человека обладает свойствами гомойтермности. В 1972 году Комиссия по термофизиологии Международного союза физиологов определила гомойтермию как способность организма сохранять температуру тела постоянной в пределах ±2оС независимо от температуры внешней среды (Hensel  Н., 1973).

Температурным гомеостазом обладает только ядро организма, то есть головной мозг и внутренние органы. Температура ядра равна 37,5±0,5оС, а температура оболочки (поверхностные ткани и конечности) ниже.

Средневзвешенная температура кожи в условиях комфорта составляет 32,0±1,0оС и весьма изменчива в зависимости от температуры окружающей среды (Иванов К.П. и соавт., 1984). Это обусловлено терморегуляторной функцией кровообращения в покровных тканях.

Сама по себе оболочка обладает высокой теплоизоляцией. Возрастание кровенаполнения и усиление кровообращения в ней делают ее более теплопроводной.

Сужение сосудов в ответ на охлаждающее влияние внешней среды снижает температуру кожи и увеличивает теплоизоляцию оболочки, уменьшая тем самым как конвективную, так и прямую (кондуктивную) передачу тепла от глубоких тканей на поверхность.

Ткани дистальных отделов конечностей (кисти и стопы) и поверхность лица являются специализированными областями физической теплоотдачи (теплорегуляции). При изменении внешних и внутренних условий теплообмена раньше и значительнее, чем в других областях, изменяется температура кожи дистальных отделов конечностей (В.А.Лихтенштейн,1967).

Центральные терморегуляторные механизмы в человеческом организме управляются гипоталамусом. Реакции, которые увеличивают теплопотери, регулируются передним гипоталамусом (они вызывают потоотделение, расширение периферических сосудов, глубокое дыхание).

Реакции, направленные на образование и сохранение тепла, осуществляются за счет сужения сосудов и обусловлены действием заднего гипоталамуса. Возникновение тех или иных реакций связано со стимуляцией двух групп рецепторов: периферических и центральных. Центральные расположены в самом гипоталамусе и рядом с ним.

От них импульсы идут по афферентным путям в гипоталамус, а оттуда по соматическим и автономным путям распространяются к исполнительным органам, осуществляя регуляцию потоотделения, сосудистого и мышечного тонуса. Корковое воздействие может при определенных условиях вызвать неадекватные (извращенные) сосудистые реакции.

При торможении высших отделов ЦНС включаются терморегуляторные процессы, направленные против перегрева организма. При возбуждении – усиление теплообразовательных процессов.

Местные механизмы терморегуляции. Кожа, имеет густую сеть капилляров, находящихся под контролем вегетативной нервной системы.

Благодаря вегетативной иннервации, которая контролирует расширение или сужение  просвета капилляров, вплоть до полного их закрытия, обеспечивается регуляция температуры отдельных участков кожи и всего организма в целом.

Нервные связи между кожей и внутренними органами реализуются через висцеро-кожные рефлексы, протекающие по типу аксон-рефлексов, либо сегментарных, либо проекционных рефлексов.

Импульсы из внутренних органов идут по афферентным путям в передние и боковые рога спинного мозга, а оттуда передаются на поверхность тела через эфферентные преганглионарные и постганглионарные симпатические волокна.

Наиболее отчетливо это проявляется при патологии, когда возникают стойко существующие кожные зоны с измененной чувствительностью, трофикой, нарушенными сосудистыми и секреторными реакциями. При внутренней патологии формируются многообразные сосудистые и трофические эффекты. В результате кожа человека превращается в обширную зону, отражающую в той или иной степени процессы, совершающиеся во внутренних органах. Следует обратить внимание на разветвленность подкожной сосудистой сети, препятствующую контактному пути передачи термических аномалий как вглубь тела, так и в обратном направлении.           

  1. Факторы, влияющие на термопаттерн кожных покровов человека:
  2. 1) температура воздуха;
  3. 2) радиационная температура;
  4. 3) влажность воздуха;
  5. 4) скорость обдува;
  6. 5) теплопроводность тканей;
  7. 6) конвекция системного кровотока;
  8. 7) конвекция кожного кровотока;
  9. 8) интенсивность обменных процессов в подлежащих тканях.

Тепло, вырабатываемое организмом в процессе жизнедеятельности, от центральных областей через кожные покровы отводится в окружающую среду. Кожа – это граница раздела между телом и средой.

Читайте также:  Гигантский коллоидный зоб с распространением в средостение

К коже тепло передается за счет теплопроводности (способности к прогреванию), которая действует в направлении от центра последовательно через все слои оболочки, и за счет конвекции благодаря кровотоку по сосудистым структурам разного калибра: от магистральных сосудов к участкам с развитой капиллярной сетью.

Влияние внешних факторов. При повышении скорости обдува кожных покровов относительная доля радиационных теплопотерь снижается (при повышении скорости обдува на 4 м/с потери снижаются на 20%).

Имеется прямая зависимость радиационной температуры фона (окружающей среды) и радиационных теплопотерь кожных покровов. При 12оС окружающей среды радиационные теплопотери возрастают до 80% от всех теплопотерь.

Влияние внутренних факторов. Прямой фактор, определяющий формирование температурных полей кожи, – особенности ее кровоснабжения: скорость кровотока, объем протекающей крови и состояние артерий, артериол и капилляров.

Величина кожного кровотока нестабильна и меняется как при изменении температуры окружающей среды, так и при изменениях внутренней температуры. По расчетным данным, изменения кожного кровотока от 2 до 5 мл/см2/мин.

ведут к изменению температуры кожи на 2оС.

Оценка вклада магистрального и кожного кровотока показывает, что изменение величины магистрального кровотока проявляется сравнительно медленно и приводит к маловыраженным изменениям поверхностной температуры. Рефлекторные же реакции сосудов кожи ведут к быстрым изменениям этих значений.

Второй фактор – уровень обменно-метаболических процессов в коже и подлежащих тканях.

Основной фактор, блокирующий передачу тепла на поверхность, – жировая ткань, обладающая высокими изолирующими свойствами. Результаты экспериментальных исследований (О.Л.Перцов, 1981) показали, что при увеличении толщины жировой прослойки в два раза длительность переходных процессов при температуре среды 18-24оС увеличивается почти в два раза.

  • Основные причины нарушения нормальной термотопографии:
  • 1) врожденная сосудистая патология, включая сосудистые опухоли;
  • 2) вегетативные расстройства, приводящие к нарушениям регуляции сосудистого тонуса;
  • 3) нарушения кровообращения в связи с травмой, тромбозом, эмболией или склерозом магистральных сосудов;
  • 4) венозный застой, ретроградный ток крови при недостаточности клапанов, вен;
  • 5) воспалительные процессы и опухоли, вызывающие местное усиление обменных процессов;
  • 6) изменение теплопроводности тканей в связи с отеком, увеличением или снижением слоя подкожно-жировой клетчатки.
  • Очаги патологической теплопродукции могут формировать несколько вариантов патологических термопаттернов: а) локально-проекционный; б) нервно-рефлекторный; в) в зонах биологически активных точек.

Локально-проекционный вариант – это прямой путь передачи тепла от области патологии на кожные покровы над пораженным органом. В частности, при поражении щитовидной железы зона повышения свечения формируется на передней поверхности шеи, при опухоли молочной железы – в квадранте, где расположен узел.

На первый план при данном варианте выступают изменения локального кровоснабжения или уровня обменных процессов.

Например, повышение ИК излучения области правого подреберья при гепатитах, острых холециститах или кожных покровов грудной клетки над очагом воспаления в легком, что можно объяснить усилением кровоснабжения как в висцеральной, так и в париетальной серозной оболочках и усилением обменных процессов в самих пораженных органах.

При нервно-рефлекторном варианте основную роль в передаче теплового потока от пораженного органа на поверхность играет механизм с вовлечением рефлекторных зон Захарьина-Геда. Еще в конце прошлого века выдающимся русским ученым Г.А.

Захарьиным и английским невропатологом Гедом были установлены и описаны определенные участки кожи, в которых при заболевании того или иного внутреннего органа появляются отраженные боли, а также болевая и температурная гиперестезия.

Согласно существующему мнению, появление зон Захарьина-Геда связано с иррадиацией раздражения, идущего от патологически измененного органа и проводимого через нервные волокна, выходящие из этого органа, к спинальным центрам. Возбуждение же спинальных центров проявляется болевыми ощущениями и гиперестезией в определенных зонах.

Границы этих зон соответствуют дерматомам – корешковым распределениям чувствительности. Можно представить себе следующий механизм проявлений: вследствие идущих из пораженного органа нервных импульсов в соответствующих сегментах спинного мозга возникают очаги возбуждения, от которых по эфферентным волокнам идут сигналы в соответствующие им зоны поверхности тела.

Именно здесь возникают и стойко удерживаются изменения трофики, связанные с нарушениями микроциркуляции. Несомненно, что помимо спинальных механизмов существенную роль в этом процессе играет и центральная нервная система, включая кору головного мозга. Не исключено и влияние аксон-рефлекторных механизмов.

Определенное «представительство» внутренних органов на поверхности тела, отмечаемое при патологии на термограммах, было установлено уже в первые годы развития термографии (Вильямс, 1961, Хаберман, 1963).

Оценка по биологически активным точкам – изменение теплового потока кожных покровов на небольших по площади участках кожи, где расположены точки конкретных меридианов, ответственных за функцию конкретной системы или органа.

Глава 2. Механизмы теплоотдачи

Тепло,
производимое в организме, адсорбируется
кровотоком и передаётся к коже, где оно
теряется в воздухе и окружающей среде.
Скорость теплоотдачи зависит от двух
факторов — скорости проведения тепла
(в основном с кровотоком) от мест его
образования к коже и скорости отдачи
тепла кожей в окружающую среду.

• Кожа
как теплоизолятор. Кожа, особенно
подкожная жировая ткань, — тепловые
изоляторы. Теплопроводность жировой
ткани составляет лишь одну треть от
теплопроводности других тканей. Поэтому
кожа эффективно поддерживает постоянную
внутреннюю температуру, даже если
температура на поверхности кожи близка
к температуре среды.

• Кожа
как теплообменная система. Величина
кровотока в коже варьирует от 0 до 30%
всего сердечного выброса. Кожа —
эффективная управляемая теплообменная
система, в которой ток крови — основной
механизм переноса тепла от тела к коже.

Если
температура тела превышает температуру
среды, то тело будет отдавать тепло в
среду. Отдача тепла в окружающую среду
осуществляется излучением, теплопроведением,
конвекцией и испарением.

Теплоизлучение.
Потеря тепла посредством теплоизлучения
означает теплоотдачу с помощью
инфракрасного излучения, — разновидности
электромагнитных волн. Большая часть
инфракрасного излучения, испускаемого
телом человека, обладает длиной волны
от 5 до 20 мкм, т.е. в 10-30 раз большей, чем
длина волны луча света.

Температура
любых предметов окружающей среды не
равна абсолютному нулю, поэтому они
тоже испускают такое излучение. Тепловые
лучи испускают стены комнаты и находящиеся
в ней предметы по направлению к телу
человека. Тело человека путем инфракрасного
излучения отдает тепло во всех
направлениях.

Если температура тела
выше температуры окружающих предметов,
тело отдает большее количество тепла,
чем получает.

Теплопроведение.
Проведение
— контактная передача тепла при
соприкосновении поверхности тела с
какими-либо физическими телами (стул,
пол, подушка, одежда и др.).

Конвекция.
Конвекция
— потеря тепла путём переноса движущимися
частицами воздуха или воды.

Количество
тепла, теряемого конвекционным способом,
возрастает с увеличением скорости
движения воздуха (вентилятор, ветер).

В
воде величина отдачи тепла путём
проведения и конвекции во много раз
больше, чем на воздухе. В условиях
комнатной температуры человек теряет
26% отдаваемого тепла посредством
конвекции и проведения.

Испарение.
Испарение — необходимый механизм
выделения тепла при высоких температурах.
Испарение воды с поверхности тела
приводит к потере 0,58 ккал тепла на каждый
грамм испарившейся воды.

Даже без
видимого потоотделения вода испаряется
с поверхности кожи и лёгких в пределах
от 450 до 600 мл в день, вызывая потерю тепла
порядка 12-16 ккал/ч.

Неощутимое испарение
— результат непрерывной диффузии молекул
воды через кожу и дыхательные поверхности,
оно не контролируется системой
температурной регуляции.

Повышение
температуры среды выше температуры
тела приводит к приросту температуры
тела за счёт действия излучения и
проведения из окружаюшей среды. В этих
условиях освобождение от излишков тепла
и охлаждение осуществляются только за
счёт потоиспарения. Движение воздуха
около кожи усиливает скорость испарения
и тем самым увеличивает эффективность
потери тепла (охлаждающий эффект
вентилятора).

Потоотделение
— один из важных приспособительных
механизмов организма к изменениям
условий внешней среды. В повседневной
жизни встречаются два вида потоотделения
— терморегуляторное (возникает на всей
поверхности тела в ответ на повышение
температуры окружающей среды и при
физической нагрузке) и психогенное (в
ответ на эмоциональный стресс, обычно
локально, но иногда генерализованно).

• Эккриновые
потовые железы (20 млн по всей поверхности
кожи) выделяют раствор хлорида натрия,
они равномерно распределены по поверхности
тела и обеспечивают терморегуляцию.

• Апокриновые
потовые железы (подмышечные и паховые)
выделяют феромоны и участвуют в создании
запаха тела.

• Секреторный
отдел потовой железы образует первичный
секрет, по составу аналогичный плазме
крови, но без белков. По мере движения
секрета по направлению к коже большая
часть электролитов реабсорбируется.
Активация потовых же- лёз вызывает
усиленное образование секрета, но
интенсивность реабсорбции остаётся
без изменений. Это приводит к потерям
электролитов (прежде всего, хлорида
натрия).

Выделение
пота варьирует в зависимости от вида
работы и окружающей температуры.

• Потоотделительный
механизм начинает работать при температуре
32-34 ?C, у новорождённых доношенных — при
35-37 ?C, у недоношенных механизм потоотделения
не сформирован.

• Механизм
потоотделения адаптируется к температурным
условиям среды. У неакклиматизированных
людей, пребывающих в жарком климате,
выделяется около 1 л пота в час, у
акклиматизированных — 2-3 л/ч.

При высоком
уровне потоотделения возрастают потери
тепла с испарением, благодаря чему
поддерживается нормальная температура.

Высокий уровень потоотделения при
акклиматизации сопровождается уменьшенным
содержанием хлорида натрия в поте, что
способствует сохранению электролитного
баланса (регулятор — альдостерон, который
стимулирует реабсорбцию натрия из
выводных протоков потовых желёз).

Терморегуляция и тепловой баланс

Окончание. См. № 4/2008

Читайте также:  Стадийность развития нервной системы ребенка. Влияние среды на развитие нервной системы

Рис. 5. Схема нервного контроля терморегуляторных эффекторных элементов

Регуляция температуры тела

Как образование, так и отдача тепла находятся в прямой зависимости от температуры окружающей среды и регулируются весьма чувствительными механизмами, управляемыми центральной нервной сис- темой.

Только при долгосрочной адаптации в регуляцию этих функций включаются и гормональные процессы. В терморегуляции участвуют два отдела центральной нервной системы – соматомоторная и симпатическая (рис. 5).

Главный центр терморегуляции находится в гипоталамической области головного мозга, в так называемом сером бугре.

Регуляция термогенеза

Дрожь индуцируется и поддерживается с помощью двигательной системы. Так называемый центральный дрожательный путь связывает центральную терморегуляторную область с ядрами двигательной системы, расположенными в среднем и продолговатом мозге. Недрожательный термогенез регулируется с помощью симпатической нервной системы.

Процесс потоотделения у человека регулируется исключительно с помощью холинергических симпатических волокон, и может быть выключен атропином. Выделение пота индуцируют ацетилхолин, пилокарпин и другие парасимпатические вещества.

В определенных условиях (например, при сильном психическом напряжении) сужение кровеносных сосудов в коже кистей рук и стоп сопровождаться выделением пота на поверхности ладоней и стоп.

С точки зрения терморегуляции, это случай эмоционального, а не теплового потоотделения.

Кровеносные сосуды непосредственно реагируют на изменения температуры. Обычной реакцией является холодовое расширение сосудов.

Когда человек попадает на сильный холод, у него вначале сосуды максимально суживаются, что проявляется в бледности и ощущении холода и часто сопровождается болевыми ощущениями в акральных областях.

Однако через некоторое время кровь устремляется в сосуды охлажденных частей тела, что сопровождается покраснением и согреванием кожи. Если воздействие холода продолжается, последовательность событий повторяется.

Считается, что холодовое расширение сосудов служит защитным механизмом для предотвращения обморожений и некрозов, связанных с недостаточностью кровоснабжения. Однако из опыта известно, что на сильном морозе значительные локальные поражения возникают несмотря на расширение сосудов, а защитное действие холодового расширения сосудов проявляется обычно у людей, адаптированных к холоду.

Вместе с тем этот механизм может ускорить летальный исход от общего переохлаждения у тех, кто оказался за бортом судна и вынужден находиться в холодной воде в течение продолжительного времени.

Терморецепция

В гипоталамус по нервным волокнам непрерывно поступают сигналы об изменениях температуры в самом организме и в окружающей его среде. Поставляют эту информацию терморецепторы: тепловые, которые сигнализируют о повышении температуры, и холодовые – о ее понижении.

Особенно много рецепторов на поверхности кожи (около 30 тыс. тепловых и примерно 250 тыс. холодовых!) и в гипоталамусе. Термочувствительные структуры были обнаружены также в нижней части ствола головного мозга (среднем и продолговатом мозге).

Рецепторы, расположенные в мозге и других внутренних органах, реагируют на температуру крови, а кожные – на температуру воздуха.

Высокой термочувствительностью обладает спинной мозг. У собак и других животных при повышении температуры спинного мозга по всей его длине лишь на несколько десятых долей градуса наблюдаются одышка, расширение кровеносных сосудов и угнетение термогенеза. Охлаждение спинного мозга вызывает дрожь, но для этого требуется значительное изменение температуры.

Онтогенетические и адаптивные изменения терморегуляции

Новорожденные особи млекопитающих разных видов (суслики, хомяки) не способны к терморегуляторной выработке тепла. Интенсивность обменных процессов у них изменяется в зависимости от температуры так же, как у пойкилотермных животных.

Лишь через несколько недель после появления на свет соответствующие механизмы этих новорожденных начинают реагировать на температурные стимулы.

У других видов, включая человека, все терморегуляторные реакции (усиленный термогенез, вазомоторные реакции, выделение пота, поведенческие реакции) могут включаться сразу после рождения; это относится даже к недоношенным младенцам, вес которых при рождении составляет около 1000 г.

У новорожденных детей, как правило, термогенез обеспечивается не за счет механизма дрожи, а другим путем, так что его можно обнаружить только с помощью специальных методов. Выработка тепла у младенцев может повышаться без участия механизма дрожи на 100–200% по сравнению с уровнем в условиях покоя. Только в случае предельного холодового стресса механизм термогенеза дополняется дрожью.

Малые размеры новорожденного ребенка неблагоприятны с точки зрения терморегуляции. Отношение поверхности к объему тела даже у доношенного новорожденного примерно в три раза больше, чем у взрослого.

Кроме того, поверхностный слой тела и изолирующая прослойка весьма тонки.

В связи с этим даже при максимальном сужении сосудов у новорожденного перенос тепла из организма во внеш-нюю среду не может уменьшиться в такой степени, как у взрослого человека.

Однако в ограниченном диапазоне температура тела у новорожденного регулируется так же точно, как и у взрослого, поскольку пороговые температуры для реакции сужения сосудов и для термогенеза «подстроены» в соответствии с размерами тела. У очень маленьких недоношенных новорожденных терморегуляция неэффективна; до тех пор, пока они не прибавят достаточно в весе, их следует держать в термостатируемых боксах (инкубаторах).

Адаптация к условиям окружающей среды

Регуляторные механизмы – термогенез, сосудодвигательные реакции, потоотделение – всегда готовы к действию и могут включиться в течение нескольких секунд или минут после наступления температурного стресса. Кроме них существуют и другие механизмы, обеспечивающие продолжительную адаптацию к климатическим изменениям в окружающей среде.

Соответствующие процессы, называемые также физиологической адаптацией, или акклиматизацией, основаны на таких модификациях органов и функциональных систем, которые развиваются только под влиянием продолжительных (в течение дней, недель или месяцев) постоянных или повторяющихся температурных стрессов.

Тепловая адаптация.

Способность людей адаптироваться к теплу играет решающую роль для выживания в условиях тропиков и пустыни, а также для выполнения тяжелой работы при высокой температуре на производстве. Наиболее важный сдвиг, возникающий в ходе тепловой адаптации, – это изменение интенсивности потоотделения, которая может возрастать в два раза и у хорошо тренированных людей составлять 1–2 л/ч. Кроме этого, выделение пота начинается при более низкой средней кожной и внутренней температурах; следовательно, снижается температурный порог активации регуляторных механизмов. Благодаря этим изменениям уменьшается средняя температура тела при данной тепловой или рабочей нагрузке, что служит защитой теплового удара. Адаптация связана также со значительным уменьшением концентрации солей в поту, благодаря чему уменьшается вероятность шока из-за их потери.

При увеличении тепловой нагрузки изменяется состав крови: снижается объем плазмы и концентрация гемоглобина. В ходе тепловой адаптации происходит компенсация этих неблагоприятных изменений.

По мере развития тепловой адаптации усиливается чувство жажды; если потери воды не восполня-ются, может наступить летальная гипертермия.

Такие приспособительные изменения вызываются кратковременными сильными тепловыми нагрузками.

Другая форма приспособления существует у жителей тропиков, круглосуточно находящихся в условиях высокой окружающей температуры.

Температурный порог потоотделения у них сдвинут в сторону более высокой температуры тела, в результате чего они меньше потеют при ежедневной тепловой нагрузке. Этот механизм называют толерантной адаптацией.

Холодовая адаптация. Многие виды животных адаптируются к холоду очень просто: благодаря отрастанию меха у них усиливается термоизоляция. У мелких животных развивается недрожательный термогенез и бурая жировая ткань.

У взрослого человека, подолгу находящегося на сильном морозе, не может увеличиться волосяной покров или достаточно развиться недрожательный термогенез, поэтому часто можно слышать мнение, что взрослые люди не способны к какой-либо физиологической адаптации к холоду – они должны рассчитывать на поведенческую адаптацию (одежда, теплые жилища). Однако данные, полученные в последнее время, свидетельствуют, что в условиях продолжительного воздействия холода у людей развивается толерантная адаптация. Температурный порог дрожи и параметры терморегуляторных реакций смещаются в область более низких температур, вследствие чего может возникать умеренная гипотермия.

Подобного рода толерантная адаптация впервые была отмечена у аборигенов Австралии; они могут провести целую ночь почти раздетыми при температуре воздуха, близкой к нулю, и при этом не испытывать дрожи. Подобная способность хорошо развита также у корейских и японских женщин – искательниц жемчуга, по нескольку часов в день ныряющих на глубину, где температура воды составляет около 10 °С.

Температурный порог дрожи может быть сдвинут в сторону более низких значений всего за несколько дней, если периодически подвергать испытуемых холодовому стрессу в течение 30–60 мин. При этом температурные пороги механизмов, ответственных за выведение из организма излишков тепла (например, выделение пота), остаются неизменными.

При длительном пребывании на холоде такая форма адаптации, по-видимому, непригодна. Действительно, у индейцев племени алакалуф (о-ва Западной Патагонии) выработался другой приспособительный механизм.

У этих людей, постоянно подвергающихся воздействию холодного воздуха, дождя и снега, интенсивность основного обмена на 25–50% выше нормы. Подобная метаболическая адаптация была обнаружена также у эскимосов.

Локальная адаптация. Если руки тепло одетого человека регулярно подвергаются воздействию холода, то болевые ощущения в руках уменьшаются. Эффект частично обусловлен тем, что холодовое расширение сосудов возникает при более высокой кожной температуре. При этом действуют и другие механизмы, способствующие снижению болевых ощущений.

…Во всех людях природой заложены одни и те же механизмы терморегуляции. Но далеко не у всех они действуют одинаково эффективно. Индивидуальные реакции на холод и тепло создаем мы сами, потому что либо тренируем, либо не тренируем их.

А именно тренировка и только тренировка с использованием любых методов закаливания – от сухих и влажных растираний до холодного душа – совершенствует работу аппарата терморегуляции и расширяет возможности приспособления организма к изменяющейся температуре окружающей среды.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector