Tepelné hospodárstvo organizmu za normálnych podmienok
Transport tepla v organizme
Tepelné hospodárstvo organizmu pri plávaní a potápaní sa
Zásady pre plavcov a potápačov
Zásady poskytovania prvej pomoci pri podchladení
Omrzliny
Chladnokrvné živočíchy nemajú stálu teplotu tela. Teplota ich tela závisí od okolia a fyzikálnych yákonov. Teplokrvné živočíchy, medzi ktoré patrí aj človek, si udržujú stálu teplotu tela regulačnými mechanizmami pri látkovej premene. Tieto mechanizmy riadia tvorbu tepla a výdaj tepla z organizmu pri výkivoch vonkajšej teploty. Nazývame ich termoreguléciou. Nie všetky procesy termoregulácie sú vedecky objasnené.
Ľudský organizmus si udržuje stálu teplotu vlastnou tvorbou a odovzdávaním tepla. Fyziologické hranice tela 36.6-37°C sú stále. Dôležité riadiace centrum sa nachádza v hypotalme (časť mozgu). Toto centrum registruje odchýľky telesnej teploty a podľa potreby spúšťa termoreguláciu. V mozgovom kmeni (medzi veľkým mozgom a predĺženou miechou) sa nachádza centrum, nazývané podľa Krehla a Isenschmodta. Prijíma impulzy od chladových receptorov v koži a spúšťa produkciu tepla v organizme. Tieto dve hlavné centrá spolu s ostatnými sprostredkujúcimi centrami termoregulácie spôsobujú stav, pri ktorom sú produkcia a výdaj tepla z organizmu v rovnováhe. Poruchy termoregulácie spôsobujú hromadenie tepla v organizm, čo sa prejavuje úpalom alebo úžehom organizmu, na opačnej strane podchladením. Úpal sa prejavuje pocitom smädu, zvracaním, bolesťami hlavy až kolapsom (závrat až odpadnutie). Príznakmi podchladenia sú triaška, zmena farby kože, excitácia (zvýšenie psychickej činnosti až predráždenie), svalový tras, neskôr závraty, bolesti hlavy, strata orientácie, poruchy dýchania až zástava srdca.
Tepelné hospodárstvo organizmu za normálnych podmienok
Ak hovoríme o termoregulácii ľudskáho organizmu, najprv si musíme ozrejmiť termoreguláciu v podmienkach na vzduchu.
Ľudské telo pozostáva z jadra, ktoré produkuje teplo, a z obalu, ktorý odovzdáva resp. prijíma teplo. Orgány s intenzívnym metabolizmom sú v lebke, v trupe, v bruchu a predstavujú
"JADRO". Orgány jadra (mozog, pľúca, srdce, pečeň, yzžívací trakt, obličky) predstavujú asi 3% hmotnosti tela, ale v podmienkach pokoja spotrebujú až 70% tepla. Obal tela - svalstvo a pokožka - spotrebujú iba asi 18% tepla.
Pri telesnej práci prudko stúpa produkcia tepla v organizme, môže byť až niekoľko násobná. Pritom sa takmer úplne menia tepelné pomery v organizme. Pri telesnej práci sa tvori 75% tepla v obale a zostatok v jadre. Prednosťou tohto procesu je to, že teplo tvorené v obale sa môže rýchlo odstrániť. Pri svalovej práci prebieha odstraňovanie tepla v smere obal- okolie, v stave pokoja v smere jadro-obal-okolie. Inak povedané, v pokoji sú podmienky, ktoré zaručujú, že teplo vytvorené v jadre ostáva v jadre, čím sú priaznivo ovplyvnené metabolické procesy vnútra tela. Odvod tepla prebieha prostredníctvom tkanív, ktoré obklopujú jadro, z nich prechádza do vonkajšieho prostredia. Odvod tepla výrazne zaťažuje organizmus. Pri telesnej práci je transport v smere jadro-obal výrazne obmedzený, lebo teplo tvoriace sa v obale sa odovzdáva bezprostredne do okolia. To znamená, že organizmus hospodári s teplom pri telesnej práci ekonomicky.
Nasledujúca tabuľka poskytuje prehľad najdôležitejších miest tvorby tepla v percentách v pokoji a pri práci:
| | v pokoji | pri práci |
| Mozog | 16% | 3% |
| Trup a brucho | 56% | 22% |
| koža a svalstvo | 18% | 73% |
| ostatné (kosti. atď.) | 10% | 2% |
Transport tepla v organizme
Teplo sa v tele zvnútra - z jadra - prenáša do obalu v podstatnej miere krvným obehom. Je to prenos prostredníctvom konvekcie. Pod konvekciou rozumieme prenos tepla prostredníctvom častí v pohybe. Malá časť tepla sa prenáša kondukciou, priamym šírením sa tepla z jedného tkaniva do druhého. Prostredníctvom krvného obehu má organizmus viacero možností regulácie tepla. Ak sa má pri prehriatí preniesť viac tepla z jadra do obalu, transport zabezpečujú také časti tela, ktoré pri relatívne malom priemere disponujú veľkým povrchom a tým uľahčujú odovzdávanie tepla. Orgány s malým priemerom a veľkým povrchom sú končatiny. Predovšetkým ruky a nohy (hlavne prsty) a šľachy sa vyznačujú tým, že veľkosť ich prekrvenia je premenlivá. V krajných polohách pri stiahnutí a roztiahnutí ciev sa môže do končatín privádzať rozdielne množstvo krvi. Týmto má organizmus možnosť prostredníctvom konvektívneho tepelného transportu krvou meniť transport podľa potreby - pri podchladení stiahnutím ciev v končatinách obmedziť transport, a tým šetriť telu teplo, pri hroziacom prehriatí v horúcom prostredí sa roztiahnutím ciev v končatinách zvyšuje ich prekrvenie a možnosť odovzdávať nadbytočné teplo z organizmu do okolia. Termoregulačné vlastnosti končatín zvýrazňuje ich anatomická zvláštnosť. Tepny a žily v rukách a nohách prebiehajú paralelne vedľa seba v dlhých úsekoch, takto si môžu odovzdávať teplo. Cez žily sa vracajúca krv z končatín je chladnejšia ako tepnová krv tečúca z jadra do končatín. Takto vzniknutý tepelný rozdiel medzi tepnami a žilami a ich paralelný priebeh v dlhých úsekoch umožňuje lepšie odovzdávanie tepla medzi nimi. Zložité regulačné mechanizmy a zmeny prúdenia krvi medzi žilami a tepnami spôsobujú, že prostredníctvom tejto protiprúdovej výmeny tepla dochádza buď k zvýšenému odovzdávaniu tepla do okolia alebo k jeho úspore v tele.
Odovzdávanie tepla z tela do okolia prebieha jeho sálaním, vedením, odparením a konvekciou. Pri normálnych vonkajších podmienkach sú tepelné straty organizmu sálaním medzi pokožkou a okolím proporčne vyvážené. Odparovanie vody z povrchu tela odoberá organizmu 580 kalórií tepla za minútu. Na odovzdávaní tepla vedením a konvekciou sa podieľa v podstatnej miere kožu obklopujúca vrstva vzduchu. Túto vrstvu vzduchu nazývame hraničnou. Pri hrubej hraničnej vrstve sa odovzdáva málo tepla,pri tenkej veľa. Na vonkajšej strane hraničnej vrstvy začína konvektívne odovzdávanie tepla pohybom vzduchu medzi hraničnou vrstvou vzduchu a ostatným vzduchom.
Pri podmienkach priemerných teplôt prostredia, pri slabom pohybe vzduchu a pri 50 % vlhkosti vzduchu sa rozdeľuje odovzdávanie tepla nasledovne:
45 % tepla sa odovzdáva sálaním z kože a svalstva
20 % tepla sa odovzdáva odparovaním cez kožu
25 % tepla sa odovzdáva vedením cez kožu
10 % tepla sa odovzdáva dýchacími cestami
Tieto hodnoty sú premenlivé á závisia od teploty vonkajšieho prostredia. Pri teplotách nad 35 stupňov Celzia sa odovzdáva najväčšia časť tepla sálaním, pri nižších teplotách sa zvyšuje podiel dýchacích ciest na viac ako 30 %.
Ústrednú úlohu pri chemickej termoregulácii organizmu zohrávajú pľúca. Podľa K. S. Trintschera sú pľúca najdôležitejším orgánom chemickej termoregulácie. P. A. Korchujev hovorí v týchto súvislostiach o multifunkcii pľúc.
Krv privádzaná do pľúc z periférie, chudobná na kyslík, zintenzívňuje vnútropľúcne oxidačné procesy. Tým sa zvyšuje chemická produkcia tepla v pľúcach a uvoľňuje sa veľké množstvo energie.
Tepelné hospodárstvo organizmu pri plávaní a potápaní sa
Opísané pomery tepelného hospodárstva organizmu na vzduchu platia aj vo vode, no majú isté osobitosti.
Tepelné straty dýchaním pri potápaní sa závisia od teploty vdýchnutého plynu a jeho hustoty. Dýchaním stráca človek 10 % teploty tvorenej látkovou premenou pri tlaku 1 atm. Tieto straty sa zvyšujú na 28 % pri dýchaní zmesi hélium-kyslík pri tlaku 7 atm. Pri tlaku 21-26 atm. sa zvyšujú navyše 50 %.
Tepelná produkcia organizmu sa znižuje pri zvýšení pomeru kyslíka v dýchacej zmesi. Preto dýchaním zmesi bohatšej na kyslík spomaľuje podchladzovanie organizmu dýchaním.
Tepelné straty povrchom tela pri potápaní sa prebiehajú prostredníctvom vedenia tepla a konvekcie. Hlavnými faktormi pri tejto strate sú:
1. tepelná vodivosť vody
2. priama hraničná vrstva
3. rýchlosť prúdenia vody
4. veľkosť povrchu tela
Tepelná vodivosť vody je 25-krát vyššia ako na vzduchu. Hraničná vrstva u neodetého človeka vo vode predstavuje len asi 10 % hraničnej vrstvy na vzduchu. Týmito sa tepelné straty organizmu vo vode zvyšujú až 250-krát.
Napriek tejto enormne zvýšenej vodivosti predstavujú straty tepla z organizmu vo vode len asi 2- až 3-násobok strát na vzduchu. Pri rýchle prúdiacich tokoch studených horských riečok sa táto strata zvyšuje na 4- až 5-násobok. Skutočnosť, že vodivosť je znížená až do tejto miery, spôsobuje tepelná kapacita vody a organizmu a najmä reakcia organizmu na chlad stiahnutím ciev. Týmto sa znižuje prekrvenie povrchu tela a znižuje sa odovzdávanie tepla z organizmu. Toto vysvetľuje, prečo potápači a zimní plavci vydržia pobyt v ľadovej vode bez ujmy na zdraví bez zvýšenej tepelnej ochrany organizmu. Túto skutočnosť si však treba bližšie vysvetliť. Pod pojmom kritickej teploty organizmu rozumieme bod tepelnej stupnice, pri ktorom by pri rovnakej produkcii tepla organizmus vychladol. Táto teplota je v pokoji u neoblečeného človeka 33 stupňov Celzia. Kritická teplota je závislá od výšky bazálneho metabolizmu a od izolačnej schopnosti povrchu tela. Izolačná schopnosť závisí od prekrvenia povrchu tela a od hrúbky podkožného tuku. Bazálny metabolizmus závisí aj od vylučovania žliaz s vnútorným vylučovaním (hypofýza, štítna žľaza, nadobličky). Čím väčšmi sa obmedzí prekrvenie kože a podkožia, o to väčšia je izolačná schopnosť podkožného tuku. O čo je vyššia izolačná schopnosť kože, o to je nižšia teplota jej povrchu a nižšie sú tepelné straty. Tým viac tepla sa môže uchovávať v jadre. V praxi to znamená, že osoby s hrubšou vrstvou podkožného tuku sú menej náchylné na podchladenie. Pri telesnej práci sa 75 % tepla produkuje v svalstve, preto osoby s vyvinutejším svalstvom vydržia v chladnej vode dlhšie a neskôr sa podchladia.
Procesy pri telesnej práci v chladnej vode treba širšie objasniť, lebo majú veľký význam v praxi. V momente, keď plavec alebo potápač vstúpia do vody a začnú plávať alebo pracovať, enormne stúpnu ich tepelné straty. Preto sa v krátkej dobe prudko zvyšuje tvorba teploty ich tela svalstvom. Znížením prekrvenia kôry sa obmedzuje strata tepla. Preto sa pri súčasne vyššej tvorbe tepla svalstvom zvyšuje teplota jadra. Nazývame to paradoxným vzostupom teploty jadra. Kôra sa však rýchle ochladzuje a stráca zásoby svojho vlastného tepla. Hrúbka podkožného tuku vo zvýšenej miere ovplyvňuje ochladzovanie organizmu. Preto je podchladzovanie rôzne u chudších a obéznejších ľudí. V okamihu, keď sa vyčerpajú termoregulačné mechanizmy, čo znamená, že tvorba tepla prácou svalstva a jej úbytok cez kôru sú v nerovnováhe, nastáva deficit tepla a triaška. Triaška je vonkajším prejavom zvýšenej látkovej premeny v svalstve. Podchladením sa dostáva do kompenzačnej fázy. Kompenzačná fáza je charakteristická zvýšenou tvorbou tepla, zrýchlením pulzu a krvného tlaku, zvýšeným vylučovaním adrenalínu, zvýšením tonusu sympatického nervstva, zvýšením hladiny krvného cukru, zvýšeným spaľovaním uhľohydrátov a zvýšeným prekrvením životne dôležitých orgánov (mozog, pľúca, srdce, pečeň, obličky).
Pri triaške sa zlepšuje prekrvenie kôry. To spôsobuje zvýšený výdaj tepla z organizmu. Má to za následok prudké zníženie teploty jadra. Pri nastupujúcej triaške musí plavec alebo potápač urýchlene opustiť vodu. V tomto štádiu vznikajú bolesti rúk, nôh,kolien a genitálií. Dlhšie trvajúca triaška vyčerpáva energetické rezervy organizmu. Svalstvo, pečeň a srdce strácajú rezervný glykogén.
Podchladenie prechádza do fázy dekompenzácie. Pri strate množstva glykogénu sa zhoršuje celkový stav organizmu. Dochádza k preťaženiu sivej mozgovej kôry v dôsledku vyčerpania energetického glykogénu, k jej zhoršenej funkcii. Mozgová kôra pôsobí na podriadené nervové centrá. Narušeným a spomaleným pôsobením na tieto centrá dochádza k poruchám dýchania až k jeho zastaveniu.
Nasleduje ospalosť, apatia, poruchy činnosti srdca, pokles tlaku krvi a napokon smrť v dôsledku zástavy srdca.
U osôb s malými rezervami glykogénu (vyčerpanie, prekonané ochorenia, nedostatočná výživa a podobne) môže nastať smrť zástavou srdca náhle. Pri teplote jadra približne 30°C stráca človek vedomie a pod 27°C nastáva smrť pre nenávratné zabrzdenie životne dôležitých centier a pre fibriláciu srdca až zástavu srdca.
Znova treba zdôrazniť, že pri nastúpení triašky musí plavec alebo potápač urýchlene opustiť vodu. Musí myslieť na to, že po opustení chladnej vody teplota ešte klesá vtedy, keď sa snažíme zahriať sa behom alebo cvičením. Pri týchto činnostiach prúdi viac krvi z jadra do kôry, ktorá je ochladená a krvi odovzdáva chlad. Spätným prúdením ochladenej krvi sa ochladzuje jadro. Tento paradoxný pokles teploty jadra môže viesť až k životu nebezpečnému podchladeniu. Toto paradoxné podchladenie jadra nastáva veľmi rýchlo.
Zásady pre plavcov a potápačov
1. venovať zvýšenú pozornosť profylaxii podchladenia (zvyšovať trénovanosť na chlad, nepreceňovať svoje sily)
2. nezabúdať na to, že vo vode sa organizmus podchladzuje oveľa rýchlejšie ako na vzduchu
3. čím nižšia je teplota vody a čím väčšie je jej prúdenie, tým rýchlejšie dochádza k podchladeniu
4. osoby s menšou vrstvou podkožného tuku sa podchladzujú rýchlejšie aj pri dostatočnom pohybe
5. svalnaté osoby sa môžu pri rovnakej telesnej činnosti dlhšie zdržiavať v chlade
6. pri nástupe triašky musí plavec alebo potápač okamžite vyjsť z vody
ZÁSADY POSKYTOVANIA PRVEJ POMOCI PRI PODCHLADENÍ
Pobyt človeka vo vode je vždy spojený s úbytkom tepla z organizmu. Podchladenie závisí od teploty vody, od času, ktorý človek vo vode strávil a od toho, čím sa proti chladu chránil (plavky, obuv, čiapka, neoprén a podobne). Rozoznávame 3 fázy podchladenia.
1 .fáza - ľahké podchladenie
Telesná teplota meraná v ústach 37-34°C. Príznaky: triaška, husia koža, modro-červené sfarbenie tváre, prstov rúk a nôh, najmä špičiek, neskôr vyhladenie kože, strnulý výraz tváre, svalová triaška, celková psychická čulosť, čisté vedomie až bezstarostnosť.
Liečba je potrebná len ojedinele. Príznaky 1. fázy odstraňujeme pohybom - rozcvičkou, ľahkým behom a podobne. Pijeme teplé, sladené nápoje a keď sa usušíme, vojdeme do vykúrenej miestnosti, oblečieme si suchý odev a postihnuté miesta trieme suchým uterákom, pričom sme stále v pohybe. Asi po polhodine sa môžeme osprchovať vo vlažnej vode, po chvíli v teplej, prípadne sa okúpeme vo vani vo vlažnej vode, do ktorej postupne pripúšťame teplú vodu.
Poznámka: táto fáza sa najčastejšie vyskytuje u otužilcov podoplávaní.
2.fáza - stredné podchladenie
Telesná teplota meraná v ústach 34-27°C. Príznaky: ústup triašky, strnulosť svalstva, precitlivenosť hlavy a krku, silná bolesť svalstva a kibov končatín, bolesť v oblasti genitálií, porucha reči až neschopnosť hovoriť, porucha dýchacieho rytmu, nástup periodického dýchania (niekoľko plytkých vdychov a výdychov, ktoré sa striedajú bez zjavných známok dýchania), spomalený pulz pod 40 tepov za minútu, nepravidelný až slabo hmatný pulz, strata orientácie a pocit nadmernej únavy.
Liečba ako pri 3. fáze.
Poznámka: dobre trénovaný otužilec, ktorý nepreceňuje svoje sily a schopnosti, by nikdy nemal dospieť do 2. a 3. Fázy podchladenia.
3.fáza - ťažké podchladenie
Telesná teplota meraná v ústach pod 27°C. Príznaky: strata vedomia, kóma (stav hlbokého spánku), ojedinelé zášklby svalov, vytrácajú sa známky života, dýchanie je povrchné alebo minimálne, až nastane zástava dýchania. Pulz nehmatateľný, zástava srdca, úplná strata psychických funkcií, bezvedomie.
Liečba: 2. a 3. fáza podchladenia vyžaduje špeciálne opatrenia pri poskytovaní prvej pomoci, preto vždy voláme rýchlu zdravotnícku pomoc. Do jej príchodu robíme tieto opatrenia: ihneď začneme s obnovovaním základných životných funkcií. Pri zástave dýchania a srdca poskytujeme dýchanie z úst do úst alebo z úst do nosa a masáž srdca podľa všeobecne známych zásad. Postihnutého osušíme a zabalíme do teplých, suchých prikrývok a trieme. Čo najrýchlejšie zabezpečíme prehriatie organizmu. Najvhodnejší spôsob je kúpeľ vo vode, ktorá má teplotu 30-35° C. Do vody ponoríme len trup - hlava, krk a končatiny ostávajú mimo vody. Telesnú teplotu sledujeme meraním v ústach. Pri jej vzostupe pridávame teplú vodu, až kým nemá 40°C. Ak stúpne postihnutému telesná teplota, môžeme mu ponoriť do vody aj končatiny, ale nikdy nie hlavu, pretože pri vzostupe prekrvenia mozgu by mohlo nastať krvácanie do mozgu v dôsledku zvýšenia krvného tlaku. Pri dosiahnutí telesnej teploty 35,5°C nameranej v ústach musíme rýchle prehrievanie organizmu prerušiť.
Postihnutého osušíme a zabalíme do teplých prikrývok. Stav je ešte stále vážny a životu nebezpečný, preto postihnutého v žiadnom prípade nenechávame samého, ani vtedy, ak sa preberal z bezvedomia. Ak nemáme možnosť ponoriť ho do teplého kúpeľa, postihnutému dáme teplé, najlepšie mokré zábaly, ktoré majú teplotu asi 40°C, hlavne na trup, na brucho, na genitálie, neskôr aj na končatiny a na krk, nikdy nie na hlavu. Po dosiahnutí telesnej teploty 35,5°C meranej v ústach postihnutého osušíme a zabalíme do teplých prikrývok. Ak je pri vedomí, podávame mu teplé,sladené nápoje a meníme teplé prikrývky, ktoré sa medzitým ochladili od jeho tela.
Poznámka: aj pri dosiahnutí telesnej teploty 35,5°C meranej v ústach musíme stále počítať s poruchami krvného obehu a termoregulácie. U postihnutého môže nastať náhly vzostup telesnej teploty, až horúčka, preto ho do príchodu rýchlej zdravotníckej pomoci nenechávame samého.
Omrzliny
Postihnuté bývajú predovšetkým uši, nos, nohy a ruky.
1. stupeň - zblednutie pokožky, neskôr sčervenanie, bolestivosť prstov, hlavne pod nechtami.
2. stupeň - vyhladenie pokožky, strata citlivosti, modro-červené sfarbenie pokožky a tvorba pľuzgierov.
3. stupeň - biela, vyhladená, mramorovitá pokožka, neskôr badateľné odumieranie tkaniva kože a hlbších tkanív, zhnednutie až sčernanie.
zostavil: otužilec MUDr. Jozef Makai