运动与热压力

運動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燃機，在食物轉變為有用的化學能之過程中，約有80~85%以熱能的形式釋出，因而導致體溫的升高，故必須有體溫調節的機轉，以維持體溫的恆定。中心溫度(coretemperature)：指身體內部的溫度，為產熱和散熱作用的動態平衡結果；較不易測量，通常以肛溫或耳溫為代表(範圍37.2~37.3˚C)。表面溫度(shelltemperature)：指皮膚表面的溫度，較容易測量(範圍24~35˚C)。2體熱的來源基礎代謝(basicmetabolism)：休息狀態約為1仟卡／公斤體重．小時，產熱率相當於80仟卡／小時。食物的特殊動力作用(specificdynamicaction)：蛋白質＞脂肪＞醣類，產生的熱量用於升高體溫。3熱量的平衡產熱散熱4體熱的來源(續)運動(exercise)：劇烈運動時，肌肉的收縮可使基礎代謝率增加20~25倍，產熱率相當於1,000~1,600仟卡／小時，中心溫度將可高達40˚C。環境的熱量(environmentalheat)：戶外運動時，體表吸收陽光的輻射熱。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)的加權平均值，計算方式為：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熱量轉移的途徑傳導(conduction)：互相接觸的兩物體的分子間之熱量轉移對流(convection)：流體分子(氣體、液體)藉自由移動來轉移固體表面的熱量輻射(radiation)：熱量以紅外線的形式經由空間來轉移，不須藉由媒介物。蒸發(evaporation)：水分吸收熱量後轉變為水蒸氣而散失＊前三個途徑，熱量轉移的方向皆自高溫至低溫，故當氣溫高於體溫時，將會停止轉移，此時僅能依賴蒸發一途。78各種散熱機能對體溫平衡的貢獻散熱方式百分率(%)散熱量(卡/日)體表的輻射60.01,800體表與空氣接觸(傳導與對流)10.0300呼吸道對吸入氣加溫(傳導與對流)2.575排尿與排便1.545汗水蒸發14.5435呼吸道的無感蒸泄8.0240二氧化碳的釋出3.5105總計100.03,0009體溫調節的機轉中樞溫覺接受器(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，為一些裸露的神經末梢，經由感覺神經將溫覺傳至下視丘和大腦皮質。體熱藉由皮膚的血管擴張(血液量增加)、出汗、和增加呼吸率(排出水蒸氣)等方式來散失。為了避免出汗導致身體脫水，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汗水蒸發人體體表約有2~4百萬條汗腺，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的腎上腺素性纖維所支配汗水蒸發時對皮膚有冷卻作用，為最有效的散熱途徑(水的蒸發熱為580卡／公克)，但受到相對溫度(relativehumidity)的影響；當氣溫接近體溫，相對濕度大於90%，將妨礙汗水的蒸發。11熱天運動的生理反應一、心跳率增快皮膚血流量必須減少活動肌肉的血流量，以致影響運動的持續能力。運動時，皮膚血流量的增加，出汗引起的脫水，以及活動肌肉壓擠微血管所導致的水份外滲等(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償心搏量，心跳率逐漸增加，此現象約為心臟血管轉移(cardiovascularshift).。1213熱天運動的生理反應(續)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，故運動時的攝氧量增加。活動的肌肉將消耗較多的肝醣和產生較多的乳酸，此乃令人感到疲憊的原因。14熱天運動的生理反應(續)三、體液平衡輕度出汗時，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(激烈運動)時，汗液的分泌速率很快，故其中的鹽分來不及被管腺再吸收，形成高張性的汗液。在熱天運動，出汗速率可高達2~3公升/小時，長跑的運動員可能脫水達到體重的6~10%。15汗液的分泌16熱天運動的生理反應(續)三、體液平衡過度出汗導致的脫水將會限制後續的出汗，此乃刺激腎上腺皮質分泌留鹽激素(aldosterone)和刺激腦垂體後葉分泌抗利尿激素(ADH)之結果。留鹽激素亦稱為醛固酮，作用於腎小管的遠側曲管，促進Na+的再吸收(被動吸收Cl-和水)。抗利尿激素作用於遠側曲管和集尿管，促進水分的再吸收和形成濃尿。17助長熱壓力的因素氣溫：當外界的溫度太高，將減少對流和輻射的散熱效應。溫度：相對溫度太高時將增加空氣中水蒸氣的飽和度，以致降低汗水的蒸發速率。風速：無風時，皮膚表面的空氣層滯留不動，影響熱量的對流作用。輻射熱：烈日下，輻射熱將會助長體溫的升高。18熱壓力的測量評估熱壓力的危險性，通常採用溼球黑球溫度(WBGT)，亦稱為綜合溫度。

WBGT=0.1×TDB+0.7×TWB+0.2×TGTDB為乾球度(水銀溫度計所標示者)TWB為濕球溫度，考量空氣的濕度或蒸發作用。(TWB<TDB)TG為黑球溫度，考量太陽的輻射熱。19乾球溫度溼球溫度黑球溫度20WBGT對戶外運動的限制溫度範圍(℃)限制26.5~28.8體能不佳或熱適應不良者須注意29.5~30.5避免在陽光下做劇烈運動31.2避免出操或體能訓練＊Murphy&Ashe,196521熱病暴露於熱壓力的環境和身體散熱不良將會引起熱病(heat-relateddisorders)，共有下列三型：1.熱痙攣(heatcramps)患者的體溫仍屬正常，症狀為運動中使用最多的肌肉發生痙攣。原因可能是流汗時喪失過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)2.熱衰竭(heatexhaustion)患者的體溫仍屬正常(偶爾升至39.5℃)，症狀包括出現快而弱的脈搏，低血壓、頭暈、呼吸困難、和皮膚濕冷等原因是大量出汗導致血液容積降低；若此，皮膚將無法獲得充足的血流量來散熱，極易發展為更嚴重的中暑。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，並多補充水分(包括靜脈灌流)。23熱病(續)3.中暑(heat

stroke)患者的體溫顯著地升高(中心溫度>40℃)，症狀包括皮膚乾熱(停止流汗)，潮紅，高血壓(血中正腎上腺素和腎上腺素的濃度↑)，並伴有中樞神經系統功能失常，如譫妄、心神混沌，若不及時救治，恐會喪失意識和死亡。原因是下視丘的體溫調節機轉被高溫抑制，以致出汗減少，並形成惡性循環，使調節功能每況愈下。多發生在悶熱的天氣，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℃，並補充飲水。24體溫過熱的主觀症狀肛溫(℃)症狀40.0~40.5冷感(胃部、背部)40.5~41.1肌肉衰弱、意識模糊失去平衡能力41.1~41.7出汗減少、喪失意識≧41.2死亡25運動時的熱病預防務必確認自己的體能狀況和熱環境的適應能力適應性的訓練的運動強度不宜超過50%VO2max當WBGT超過28℃，不宜作戶外的運動，可改在清晨和傍晚來實施。運動時必須每20分鐘補充水分一次，避免含有糖分的飲料(延長胃排空的時間)，以10℃的純水最宜。26運動時的熱病預防(續)必須注意熱病的早期症狀，如發冷、疲憊、頭暈、顳部的搏動性頭痛、和視力糢糊，這些症狀較體溫的測量更具有意義。最近曾經罹患有發燒症狀的疾病，雖已痊癒，但不宜在熱天運動，最近常喝酒者亦然。運動前2小時，先預飲600毫升的飲料，15分鐘前再補充400毫升，此因運動時胃腸道的血液量減少，水分吸收緩慢。27熱天運動的服裝運動服裝宜輕薄、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，高溫和高溼度將會導致出汗停止的危險；同樣的情形，也發生在美式足球員。28熱適應*人體反覆和延長暴露於炎熱的環境，例如每日從事戶外活動1~1.5小時，持續約10日，將逐漸獲得如下的熱適應(he