A 級應用科學/能量傳遞系統/體溫
身體在化學反應過程中產生熱量。能量不斷以熱量的形式從身體表面透過皮膚流失。少量的熱量也會隨著撥出的空氣、尿液和糞便流失。
身體流失熱量（能量）的速率取決於周圍環境的溫度、暴露的皮膚面積以及身體活動量等因素。
通常，體溫由穩態機制調節，並保持在或多或少恆定的值。體溫偏離正常值可能意味著這些機制出現故障，並可能存在健康問題。但是，身體可以對發燒等情況產生生理反應，並提高體溫以幫助恢復。
口腔測量的體溫範圍：正常 36.8 °C ; 範圍 36.5.37.2 °C，低於 25 °C 為體溫過低，32 °C 為發燒，高於 37.2 °C 為發燒，在沒有感染的情況下，高於 38 °C 可能出現熱衰竭或中暑，導致死亡的高溫高於 43 °C
19. 神經系統、迴圈系統和皮膚如何控制和調節體溫。你應該能夠描述出汗、血管擴張、血管收縮和發抖的體溫調節機制；20. 在哪些情況下，某些人可能面臨體溫過低、熱衰竭或中暑的風險。
體溫調節是指生物體保持體溫在一定範圍內，即使周圍環境溫度變化很大也是如此。這個過程是穩態的一部分：動物內部環境與其外部環境之間的一種動態穩定狀態。
如果身體無法維持正常體溫，並且體溫顯著高於正常值，就會出現一種稱為體溫過高的疾病。相反，體溫低於正常水平的疾病稱為體溫過低。
身體不同部位的產熱和散熱量差異很大，但血液迴圈往往會帶來內部器官的平均溫度。因此，確定最接近內部器官溫度的部位的溫度至關重要。此外，為了使這些結果具有可比性，必須在相同的情況下進行測量。直腸最準確地反映內部器官的溫度。偶爾，尿液離開尿道時的溫度可能也很有用。通常，體溫是在口腔、腋窩或腹股溝處測量的。
- 傳導 - 熱量從你的身體中流失或進入你的身體，例如當你躺在冰冷或灼熱的表面上時。
- 對流 - 較冷的氣流帶走皮膚表面的熱量，較熱的氣流會使皮膚更熱。
- 蒸發 - 當水（來自汗液或游泳）從皮膚表面以蒸汽的形式離開時，就會發生蒸發冷卻，從而帶走身體的熱量，降低體溫。
- 輻射 - 例如，從太陽輻射中獲取熱量或從皮膚中流失熱量。
動物使用兩種型別的體溫調節
- 生理調節：內溫性 - 這是指生物體改變其生理機能以調節體溫。例如，許多哺乳動物為了降低體溫而流汗。另一個例子是當人類感到寒冷時，肌肉可能會發抖以產生熱量。
- 行為調節：外溫性 - 這是指生物體改變其行為以改變其體溫。例如，當動物在陽光直射下變暖時，它們可能希望找到陰涼處以降溫。
幾乎所有鳥類和哺乳動物的體溫都較高，並且幾乎恆定，與周圍空氣的溫度無關。這被稱為恆溫性。
為了調節體溫，生物體可能需要在乾旱環境中防止熱量增加。水分的蒸發，無論是透過呼吸表面，還是透過擁有汗腺（哺乳動物）的動物的皮膚，都有助於將體溫冷卻到生物體所能忍受的範圍內。
皮膚通常在真皮下方有一層連續的絕緣脂肪層——在鯨魚等海洋哺乳動物中，這被稱為鯨脂。生物體在調節體溫時，不僅具有行為、生理和結構上的適應性，還具有一個反饋系統來觸發這些適應性，以相應地調節體溫。該系統的主要特徵是：刺激、受體、調節器、效應器，然後是現在調整後的溫度反饋給刺激。這個迴圈過程有助於穩態。
在寒冷的環境中，哺乳動物採用以下適應性和策略來最大限度地減少熱量流失
- 使用附著在毛幹上的小平滑肌（豎毛肌）；這種顫抖產熱會隨著毛幹變得更加直立（稱為雞皮疙瘩或丘疹）而扭曲皮膚表面
在溫暖的環境中，鳥類和哺乳動物採用以下適應性和策略來最大限度地減少熱量流失
- 行為適應
- 通過出汗進行蒸發冷卻
如上所述，溫血動物的體溫保持在微小的變化範圍內。在健康且正常情況下，人類的體溫在 36.5 °C 到 37.5 °C 之間，或者如果將體溫計放在腋窩下，則在 36.25 °C 到 37.5 °C 之間。在口腔中，讀數將比這高 0.25 °C 到 1.5 °C；在直腸中，讀數將再高約 0.9 °C。嬰兒和幼童的體溫範圍要大得多，並且容易受到微小原因的影響而發生較大波動。
平均體溫從嬰兒期到青春期略微下降，從青春期到中年再次下降，但過了中年後，體溫開始再次上升，到大約 80 歲時，與嬰兒期一樣高。
在人類中，已觀察到與休息和活動時間相關的晝夜變化，最大值範圍為上午 10 點到下午 6 點，最小值範圍為晚上 11 點到凌晨 3 點。這些觀察表明體溫部分受晝夜節律調節。
在卵泡期（從月經第一天到排卵日），女性的平均基礎體溫在 36.45-36.7 °C 之間。在排卵後 24 小時內，女性的體溫會升高 0.15-0.45 °C，這是由於孕激素水平急劇升高導致的代謝率升高。基礎體溫在黃體期維持在 36.7-37.3 °C 之間，並在月經前幾天下降到排卵前的水平。女性可以記錄這種現象來確定自己是否以及何時排卵，或者幫助受孕或避孕。
發燒是由免疫系統產生的迴圈熱原引起的，是下丘腦核心體溫設定點被調節升高。對於患者來說，由於發燒引起的體溫升高，可能會導致他們在不發燒的人感到舒適的環境中感覺寒冷。實際上，體溫設定點比平時更高。
溫血動物能夠承受的熱和冷都有極限。
極度寒冷的影響是降低新陳代謝，從而減少熱量的產生。分解代謝和合成代謝變化都參與了抑制，儘管能量消耗減少了，但能量產生也減少了。這種代謝下降首先會影響中樞神經系統，尤其是大腦和與意識有關的部分。心率和呼吸頻率都降低，嗜睡出現，逐漸加深，直到進入死亡睡眠。然而，偶爾在臨終前可能會出現抽搐，死亡方式有點類似於窒息。
另一方面，過高的溫度會加速各種組織的新陳代謝，以至於它們的儲備很快就耗盡了。過熱的血液會引起呼吸困難，並很快耗盡呼吸中樞的代謝儲備。心率加快，然後心跳變得不規則，最後停止。中樞神經系統也受到嚴重影響，意識可能會喪失，患者陷入昏迷狀態，或者出現譫妄和抽搐。所有這些變化都可以在任何患有急性發燒的患者身上觀察到。人類能夠承受的最低溫度取決於許多因素，但沒有人能長時間忍受 45 °C 或更高的溫度。哺乳動物肌肉在約 50 °C 時會因熱僵直而變硬，顯然，如果達到這個溫度，全身突然變硬會導致生命無法維持。
發燒不要與中暑混淆。在發燒時，即使體溫很高，人也會感覺寒冷，因為感染微生物會影響體溫調節中樞，使身體誤以為自己很冷。實際上，體溫設定點比平時更高。
- 37 °C (98.6 °F) - 正常體溫（在約 36.12-37.5 °C (96.8-99.5 °F) 之間變化）
- 38 °C (100.4 °F) - 出汗，感覺很不舒服，輕微飢餓。
- 39 °C (102.2 °F) (發熱) - 出汗嚴重，臉紅且非常紅。心率快，呼吸急促。還可能伴有疲勞。兒童和癲癇患者在這個時候很可能出現抽搐。
- 40 °C (104 °F) - 可能會出現暈倒、脫水、虛弱、嘔吐、頭痛和頭暈，以及大量出汗。
- 41 °C (105.8 °F) - (醫療緊急情況) - 可能會出現暈倒、嘔吐、嚴重頭痛、頭暈、意識模糊、幻覺、譫妄和嗜睡。還可能出現心悸和呼吸急促。
- 42 °C (107.6 °F) - 患者可能臉色蒼白或仍然臉紅。他們可能會出現昏迷、嚴重譫妄、嘔吐，並可能出現抽搐。血壓可能高或低，心率會非常快。
- 43 °C (109.4 °F) - 通常會導致死亡，或者可能造成嚴重腦損傷、持續抽搐和休克。會發生心肺功能衰竭。
- 44 °C (111.2 °F) 或更高 - 幾乎肯定會死亡；但是，據報道，患者在體溫高達 46.5 °C (115.7 °F) 時倖存下來。[1]
- 36 °C (97.0 °F) - 正常體溫（在約 36-37.5 °C (96.8-99.5 °F) 之間變化）
- 36 °C (96.8 °F) - 輕度到中度顫抖（睡眠時會降到這個溫度）。可能是正常的體溫。
- 35 °C (95.0 °F) - (體溫過低) 低於 35 °C (95.0 °F) - 劇烈顫抖，皮膚麻木和發藍/發灰。心臟可能會出現不規則跳動。
- 34 °C (93.2 °F) - 劇烈顫抖，手指失去活動能力，發藍和意識模糊。可能會出現一些行為變化。
- 33 °C (91.4 °F) - 中度到重度意識模糊，嗜睡，反射減弱，顫抖逐漸消失，心跳緩慢，呼吸淺表。顫抖可能會停止。患者可能對某些刺激沒有反應。
- 32 °C (89.6 °F) - (醫療緊急情況) 幻覺，譫妄，完全意識模糊，逐漸陷入昏迷的極度嗜睡。沒有顫抖（患者甚至可能認為自己很熱）。反射可能消失或非常微弱。
- 31 °C (87.8 °F) - 昏迷，很少有意識。沒有或只有微弱的反射。呼吸非常淺表，心率緩慢。可能出現嚴重的心律問題。
- 28 °C (82.4 °F) - 嚴重的心律失常很可能發生，呼吸隨時可能停止。患者可能看起來已經死亡。
- 24-26 °C (75.2-78.8 °F) 或更低 - 通常會導致心律不齊或呼吸停止而死亡；但是，據報道，一些患者在體溫低至 14.2 °C (57.5 °F) 時倖存下來。[1]
體溫過低是指身體溫度降至低於正常代謝和/或身體功能所需的水平的任何情況。在溫血動物中，核心體溫透過生物穩態維持在或接近一個恆定水平。然而，當身體暴露於更冷的溫度時，其內部機制可能無法補充因身體周圍環境而散失的熱量。
體溫過低與體溫過高相反。由於這兩個詞聽起來很像，因此很容易混淆。
人體體溫過低的階段
[edit | edit source]- 第一階段
- 體溫下降 1 °C - 2 °C 低於正常溫度。出現輕微至強烈的寒戰。無法用雙手執行復雜的任務；雙手變得麻木。外周肢體血管收縮，減少熱量向外界空氣散失。呼吸變得急促而淺。出現雞皮疙瘩，使身體上的毛髮豎立，試圖在身體周圍形成一層絕緣的空氣層（一種退化的反應，但在其他物種中有用）。
- 第二階段
- 體溫下降 2 °C - 4 °C。寒戰變得更加劇烈。肌肉協調失衡變得明顯。動作緩慢而吃力，伴有步履蹣跚和輕度意識模糊，儘管受害者可能看起來很清醒。由於身體將剩餘的資源集中用於保持重要器官溫暖，所以表面血管進一步收縮。受害者臉色蒼白。嘴唇、耳朵、手指和腳趾可能變藍。
- 第三階段
- 體溫降至約 32 °C 以下（正常值為 37 °C）。寒戰通常在 32 °C 以下停止；開始出現說話困難、思維遲緩和記憶喪失；雙手無法使用和步履蹣跚通常也存在。細胞代謝過程停止。在 30 °C 以下，暴露的皮膚會變藍且腫脹，肌肉協調性極差，行走幾乎不可能，受害者表現出語無倫次/不理智的行為，包括末期挖掘行為甚至昏迷。脈搏和呼吸頻率明顯下降，但可能會出現快速心率（室性心動過速、心房顫動）。主要器官衰竭。臨床死亡發生。由於第三階段體溫過低導致細胞活動下降，身體實際上需要更長時間才能發生腦死亡。
體溫過高
[edit | edit source]體溫過高（高熱），在嚴重的情況下被稱為熱射病或中暑，是一種急性病症，當身體產生的熱量或吸收的熱量超過其散熱能力時就會發生。它通常是由於過度暴露於熱量引起的。身體的體溫調節機制最終會不堪重負，無法有效地應對熱量，體溫會失控地攀升。這是一種嚴重的醫療緊急情況，需要立即關注。
體溫過高與體溫過低相反。由於這兩個詞聽起來很像，因此很容易混淆。
進展
[edit | edit source]體溫超過 40 °C 會危及生命。在 41 °C 時，腦死亡開始，在 45 °C 時，死亡幾乎是確定性的。內部溫度超過 50 °C 會導致肌肉僵硬，並立即導致死亡。
熱射病可能突然發作，但通常在一種不太嚴重的疾病之後發生，這種疾病通常被稱為熱衰竭或中暑。
症狀和體徵
[edit | edit source]中暑或熱衰竭的特點是意識模糊、肌肉痙攣，而且經常伴有噁心或嘔吐。在這個階段，受害者可能不會出汗。如果持續暴露在環境熱量中，有時還會伴有意識模糊，體溫可能會升至 39 到 40 °C 範圍內，並導致完全的熱射病。
身體最重要的體溫調節方法之一是出汗。這個過程將內部的熱量帶出，使其能夠透過輻射和/或對流帶走。汗液的蒸發進一步促進了降溫過程，因為這是一個吸熱過程，從身體中帶走了更多的熱量。當身體脫水到足以阻止出汗時，這種降溫方法就會停止。當身體不再能夠出汗時，核心體溫開始迅速上升。
受害者可能會感到困惑、敵意，經常會頭痛，並且可能看起來像喝醉了。由於脫水，血壓可能會顯著下降，導致可能昏倒或頭暈，特別是如果受害者突然站起來。隨著血壓下降，心率和呼吸頻率會加快（心動過速和呼吸急促），因為心臟試圖為身體提供足夠的氧氣。由於血管擴張試圖增加散熱，皮膚會變紅。隨著熱射病的進展，血壓下降會導致血管收縮，導致皮膚顏色蒼白或發藍。感到熱的抱怨可能隨後出現寒戰和發抖，就像發燒時一樣。有些受害者，尤其是幼童，可能會出現抽搐。與熱射病相關的急性脫水會導致噁心和嘔吐；也可能觀察到暫時性失明。最終，隨著身體器官開始衰竭，就會導致昏迷和昏迷。
參考文獻
[edit | edit source]- ↑ a b 摘錄：人類，身體極限. 吉尼斯世界紀錄，2004. 最後訪問時間：2006 年 11 月 27 日。
- 生理學手冊，Kirkes，（費城，1907）
- Simpson, S. & Galbraith, J.J. (1905) 關於猴子正常體溫及其晝夜變化，以及日常作息變化對此變化影響的觀察。愛丁堡皇家學會學報 45: 65-104.