運(yùn)動(dòng)與熱壓力

運(yùn)動(dòng)與熱壓力副教授溫德生1體熱與體溫人體有似一部效率不高的內(nèi)燃機(jī)，在食物轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏玫幕瘜W(xué)能之過(guò)程中，約有80~85%以熱能的形式釋出，因而導(dǎo)致體溫的升高，故必須有體溫調(diào)節(jié)的機(jī)轉(zhuǎn)，以維持體溫的恆定。中心溫度(coretemperature)：指身體內(nèi)部的溫度，為產(chǎn)熱和散熱作用的動(dòng)態(tài)平衡結(jié)果；較不易測(cè)量，通常以肛溫或耳溫為代表(範(fàn)圍37.2~37.3?C)。表面溫度(shelltemperature)：指皮膚表面的溫度，較容易測(cè)量(範(fàn)圍24~35?C)。2體熱的來(lái)源基礎(chǔ)代謝(basicmetabolism)：休息狀態(tài)約為1仟卡／公斤體重．小時(shí)，產(chǎn)熱率相當(dāng)於80仟卡／小時(shí)。食物的特殊動(dòng)力作用(specificdynamicaction)：蛋白質(zhì)＞脂肪＞醣類，產(chǎn)生的熱量用於升高體溫。3熱量的平衡產(chǎn)熱散熱4體熱的來(lái)源(續(xù))運(yùn)動(dòng)(exercise)：劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)，肌肉的收縮可使基礎(chǔ)代謝率增加20~25倍，產(chǎn)熱率相當(dāng)於1,000~1,600仟卡／小時(shí)，中心溫度將可高達(dá)40?C。環(huán)境的熱量(environmentalheat)：戶外運(yùn)動(dòng)時(shí)，體表吸收陽(yáng)光的輻射熱。5皮膚溫度與平均溫度皮膚溫度(Ts)因受到蒸發(fā)和氣溫的影響，故較中心溫度低。皮膚溫度為臂部溫度(Ta)，軀幹溫度(Tt)、腿部溫度(Te)、和頭部溫度(Th)的加權(quán)平均值，計(jì)算方式為：Ts=(0.1×Ta)+(0.6×Tt)+(0.2×Te)+(0.1×Th)身體的平均溫度為(0.4×Ts)+(0.6×Tr)，其中Tr為肛溫(中心溫度)。6熱量轉(zhuǎn)移的途徑傳導(dǎo)(conduction)：互相接觸的兩物體的分子間之熱量轉(zhuǎn)移對(duì)流(convection)：流體分子(氣體、液體)藉自由移動(dòng)來(lái)轉(zhuǎn)移固體表面的熱量輻射(radiation)：熱量以紅外線的形式經(jīng)由空間來(lái)轉(zhuǎn)移，不須藉由媒介物。蒸發(fā)(evaporation)：水分吸收熱量後轉(zhuǎn)變?yōu)樗魵舛⑹В叭齻€(gè)途徑，熱量轉(zhuǎn)移的方向皆自高溫至低溫，故當(dāng)氣溫高於體溫時(shí)，將會(huì)停止轉(zhuǎn)移，此時(shí)僅能依賴蒸發(fā)一途。78各種散熱機(jī)能對(duì)體溫平衡的貢獻(xiàn)散熱方式百分率(%)散熱量(卡/日)體表的輻射60.01,800體表與空氣接觸(傳導(dǎo)與對(duì)流)10.0300呼吸道對(duì)吸入氣加溫(傳導(dǎo)與對(duì)流)2.575排尿與排便1.545汗水蒸發(fā)14.5435呼吸道的無(wú)感蒸泄8.0240二氧化碳的釋出3.5105總計(jì)100.03,0009體溫調(diào)節(jié)的機(jī)轉(zhuǎn)中樞溫覺接受器(centralthermalreceptors)：位於下視丘的前部，可直接被血液的溫度升高所刺激(敏感度為0.01?C)。周邊溫覺接受器(peripheralthermalreceptors)：位於皮膚表面，為一些裸露的神經(jīng)末梢，經(jīng)由感覺神經(jīng)將溫覺傳至下視丘和大腦皮質(zhì)。體熱藉由皮膚的血管擴(kuò)張(血液量增加)、出汗、和增加呼吸率(排出水蒸氣)等方式來(lái)散失。為了避免出汗導(dǎo)致身體脫水，腦垂體後葉將分泌抗利尿激素(ADH)，減少尿液的排泄(保留水分)。10汗水蒸發(fā)人體體表約有2~4百萬(wàn)條汗腺，其分泌的汗液為低張性(含0.2~0.4%NaCl)。汗腺的分泌受副交感神經(jīng)的腎上腺素性纖維所支配汗水蒸發(fā)時(shí)對(duì)皮膚有冷卻作用，為最有效的散熱途徑(水的蒸發(fā)熱為580卡／公克)，但受到相對(duì)溫度(relativehumidity)的影響；當(dāng)氣溫接近體溫，相對(duì)濕度大於90%，將妨礙汗水的蒸發(fā)。11熱天運(yùn)動(dòng)的生理反應(yīng)一、心跳率增快皮膚血流量必須減少活動(dòng)肌肉的血流量，以致影響運(yùn)動(dòng)的持續(xù)能力。運(yùn)動(dòng)時(shí)，皮膚血流量的增加，出汗引起的脫水，以及活動(dòng)肌肉壓擠微血管所導(dǎo)致的水份外滲等(血液容積↓)，均將減少靜脈的回心血量，以致影響心室舒張末期的體積(end-diastolicvolume)和心搏量。為了維持心輸出量和補(bǔ)償心搏量，心跳率逐漸增加，此現(xiàn)象約為心臟血管轉(zhuǎn)移(cardiovascularshift).。1213熱天運(yùn)動(dòng)的生理反應(yīng)(續(xù))二、能量消耗增加心跳率的增加和汗液的分泌皆需要較多的能量，故運(yùn)動(dòng)時(shí)的攝氧量增加?；顒?dòng)的肌肉將消耗較多的肝醣和產(chǎn)生較多的乳酸，此乃令人感到疲憊的原因。14熱天運(yùn)動(dòng)的生理反應(yīng)(續(xù))三、體液平衡輕度出汗時(shí)，汗液的分泌速度較慢，使得其中的鹽分(NaCl)被管腺吸收，形成低張性的汗液。重度出汗(激烈運(yùn)動(dòng))時(shí)，汗液的分泌速率很快，故其中的鹽分來(lái)不及被管腺再吸收，形成高張性的汗液。在熱天運(yùn)動(dòng)，出汗速率可高達(dá)2~3公升/小時(shí)，長(zhǎng)跑的運(yùn)動(dòng)員可能脫水達(dá)到體重的6~10%。15汗液的分泌16熱天運(yùn)動(dòng)的生理反應(yīng)(續(xù))三、體液平衡過(guò)度出汗導(dǎo)致的脫水將會(huì)限制後續(xù)的出汗，此乃刺激腎上腺皮質(zhì)分泌留鹽激素(aldosterone)和刺激腦垂體後葉分泌抗利尿激素(ADH)之結(jié)果。留鹽激素亦稱為醛固酮，作用於腎小管的遠(yuǎn)側(cè)曲管，促進(jìn)Na+的再吸收(被動(dòng)吸收Cl-和水)。抗利尿激素作用於遠(yuǎn)側(cè)曲管和集尿管，促進(jìn)水分的再吸收和形成濃尿。17助長(zhǎng)熱壓力的因素氣溫：當(dāng)外界的溫度太高，將減少對(duì)流和輻射的散熱效應(yīng)。溫度：相對(duì)溫度太高時(shí)將增加空氣中水蒸氣的飽和度，以致降低汗水的蒸發(fā)速率。風(fēng)速：無(wú)風(fēng)時(shí)，皮膚表面的空氣層滯留不動(dòng)，影響熱量的對(duì)流作用。輻射熱：烈日下，輻射熱將會(huì)助長(zhǎng)體溫的升高。18熱壓力的測(cè)量評(píng)估熱壓力的危險(xiǎn)性，通常採(cǎi)用溼球黑球溫度(WBGT)，亦稱為綜合溫度。

WBGT=0.1×TDB+0.7×TWB+0.2×TGTDB為乾球度(水銀溫度計(jì)所標(biāo)示者)TWB為濕球溫度，考量空氣的濕度或蒸發(fā)作用。(TWB<TDB)TG為黑球溫度，考量太陽(yáng)的輻射熱。19乾球溫度溼球溫度黑球溫度20WBGT對(duì)戶外運(yùn)動(dòng)的限制溫度範(fàn)圍(℃)限制26.5~28.8體能不佳或熱適應(yīng)不良者須注意29.5~30.5避免在陽(yáng)光下做劇烈運(yùn)動(dòng)31.2避免出操或體能訓(xùn)練＊Murphy&Ashe,196521熱病暴露於熱壓力的環(huán)境和身體散熱不良將會(huì)引起熱病(heat-relateddisorders)，共有下列三型：1.熱痙攣(heatcramps)患者的體溫仍屬正常，癥狀為運(yùn)動(dòng)中使用最多的肌肉發(fā)生痙攣。原因可能是流汗時(shí)喪失過(guò)多的鹽份處置的方法為將患者移至蔭涼處休息，並給予0.2~0.5%的鹽水飲用。22熱病(續(xù))2.熱衰竭(heatexhaustion)患者的體溫仍屬正常(偶爾升至39.5℃)，癥狀包括出現(xiàn)快而弱的脈搏，低血壓、頭暈、呼吸困難、和皮膚濕冷等原因是大量出汗導(dǎo)致血液容積降低；若此，皮膚將無(wú)法獲得充足的血流量來(lái)散熱，極易發(fā)展為更嚴(yán)重的中暑。患者多為體能不佳或不耐熱的人處置的方法為將患者移至蔭涼處休息，將雙腳抬高，避免休克，並多補(bǔ)充水分(包括靜脈灌流)。23熱病(續(xù))3.中暑(heat

stroke)患者的體溫顯著地升高(中心溫度>40℃)，癥狀包括皮膚乾熱(停止流汗)，潮紅，高血壓(血中正腎上腺素和腎上腺素的濃度↑)，並伴有中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能失常，如譫妄、心神混沌，若不及時(shí)救治，恐會(huì)喪失意識(shí)和死亡。原因是下視丘的體溫調(diào)節(jié)機(jī)轉(zhuǎn)被高溫抑制，以致出汗減少，並形成惡性循環(huán)，使調(diào)節(jié)功能每況愈下。多發(fā)生在悶熱的天氣，患者為肥胖或體適能不佳者。處置的方法為立即對(duì)身體沖水(特別是頸部、腋下、鼠蹊部)、酒精擦浴、冰敷，直到體溫回升到38.5℃，並補(bǔ)充飲水。24體溫過(guò)熱的主觀癥狀肛溫(℃)癥狀40.0~40.5冷感(胃部、背部)40.5~41.1肌肉衰弱、意識(shí)模糊失去平衡能力41.1~41.7出汗減少、喪失意識(shí)≧41.2死亡25運(yùn)動(dòng)時(shí)的熱病預(yù)防務(wù)必確認(rèn)自己的體能狀況和熱環(huán)境的適應(yīng)能力適應(yīng)性的訓(xùn)練的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度不宜超過(guò)50%VO2max當(dāng)WBGT超過(guò)28℃，不宜作戶外的運(yùn)動(dòng)，可改在清晨和傍晚來(lái)實(shí)施。運(yùn)動(dòng)時(shí)必須每20分鐘補(bǔ)充水分一次，避免含有糖分的飲料(延長(zhǎng)胃排空的時(shí)間)，以10℃的純水最宜。26運(yùn)動(dòng)時(shí)的熱病預(yù)防(續(xù))必須注意熱病的早期癥狀，如發(fā)冷、疲憊、頭暈、顳部的搏動(dòng)性頭痛、和視力糢糊，這些癥狀較體溫的測(cè)量更具有意義。最近曾經(jīng)罹患有發(fā)燒癥狀的疾病，雖已痊癒，但不宜在熱天運(yùn)動(dòng)，最近常喝酒者亦然。運(yùn)動(dòng)前2小時(shí)，先預(yù)飲600毫升的飲料，15分鐘前再補(bǔ)充400毫升，此因運(yùn)動(dòng)時(shí)胃腸道的血液量減少，水分吸收緩慢。27熱天運(yùn)動(dòng)的服裝運(yùn)動(dòng)服裝宜輕薄、寬鬆、透氣，不致妨礙出汗。服裝的顏色宜淺淡，以利反射陽(yáng)光。切勿為了「減重」，穿著膠布在烈日下跑步，高溫和高溼度將會(huì)導(dǎo)致出汗停止的危險(xiǎn)；同樣的情形，也發(fā)生在美式足球員。28熱適應(yīng)*人體反覆和延長(zhǎng)暴露於炎熱的環(huán)境，例如每日從事戶外活動(dòng)1~1.5小時(shí)，持續(xù)約10日，將逐漸獲得如下的熱適應(yīng)(he