FYZIKÁLNÍ TERAPIE Mgr. Petr Pospíšil, Ph.D. Katedra podpory zdraví Fakulta sportovních studií TERMOTERAPIE I. Tělesná teplota Homoiotermie (endotermie) Poikilotermie (ektotermie) 500px-21-7 Teplota tělesného jádra & teplota prostředí Normální teplota jádra Smrt Smrt Neutrální prostředí Arktické prostředí Tropické prostředí Chladné prostředí Variabilita těl. teploty §denní cyklus graph Hodiny aktivity a práce Hodiny odpočinku a spánku § §Axila 36.7± 0.5 °C §Rektum 37,2 ± 0.5 °C § §v závislosti na dalších rytmech... Cirkadiánní fluktuace teploty tělesného jádra Měření teploty jádra: REKTÁLNÍ, ORÁLNÍ, TYMPANICKÉ 26 28 30 32 34 36 38 22 24 26 28 30 32 34 Ambient temperature °C Feet rectal head trunk hands Teplota „slupky“ osciluje mezi 20 - 40°C (0°C – 50 °C) rektum nohy ruce trup hlava Variabilita těl. teploty §menstruační cyklus basal_body_temperature-chart_ovulation [USEMAP] Variabilita těl. teploty §roční cyklus ... §hibernace ... §sociální hmyz ... dave_bear italian_wall_lizard [USEMAP] 1-bee Patologie ... § chronophen-fig3a Normální cirkadiánní kolísání těl. teploty Cirkadiánní kolísání tělesné teploty u pacientů s karcinomem Regulace tělesné teploty §řídící centrum (hypotalamus) §způsoby řízení §nervové řízení §látkové řízení §výkonné orgány §produkce tepla §konzervace tepla area preoptica area hypothalamica ant. termosenzory pro teplo termosenzory pro chlad Řídící centrum - Hypotalamus nejvyšší senzitivita termosenzorů kolem optimální teploty § 500px-21-14 Hypotalamický termostat Somatomotorický nervový systém Sympatický nervový systém Povrchové senzory Senzory těl. jádra Termální aference Vasomotorický systém Sekrece potu Kůra ledvin Štítná žláza Netřesová termogeneze Behaviorální Oblečení, … Třesová termogeneze Somatomotorický a sympatický nervový systém § 16FF1 Vzrůst teploty těl. jádra Vstup z chladových receptorů v kůži Vazodilatace v kůži Pocení Vazokonstrikce v kůži Netřesová termogeneze Třesová termogeneze Chladová ochranná odpověď Tepelná ochranná odpověď Další způsoby řízení oÚprava viskozity krve (dehydratace/zvýšení produkce moči) oSekrece vazoaktivních substancí (bradykinin, ATP aj.) oa další ... °C DRG SG hypotalamus + e – e VIP § 500px-21-12 Inhibiční interneurony Efektory Efektory Lidská termoregulace Ztráty tepla: Evaporace Konvekce Radiace Produkce tepla: Třes Zkřížená inhibice Preop- tický region HYPOTHALAMUS (integrátor a termostat) Kutánní Receptory tepla: > 37°C Receptory chladu: Nereagují pod 33°C Fluktuace teploty dána fluktuací nastavení řízení v hypotalamu § body_temp_hour Čas (hod) REGULAČNÍ MECHANIZMY §PRODUKCE A KONZERVACE TEPLA § §ZTRÁTY TEPLA PRODUKCE TEPLA §vedlejší produkt metabolizmu § (cca 80 % odpadní teplo) §tělesná hmota §intenzita metabolizmu při dokonalé tepelné izolaci, fyzické inaktivitě (80 W) a specifické tepelné kapacitě (3.47 kJ.kg-1.°C-1) se za 50 minut zvýší tělesná teplota o 1 °C KONZERVACE TEPLA §periferní vasokonstrikce §zvýšení viskozity krve §piloerekce §inhibice sudomotoriky §... § 500px-21-5 Protiproudový výměnný mechanizmus Krev Krev Chladd Teplo 60 120 180 0 5 10 15 20 25 30 35 0 Čas (min) stav imerze ISCHÉMIE REPERFÚZE Lewisova reakce Piloerekce § piloerection 200px-Gaensehaut KONZERVACE TEPLA §behaviorální kontrola §ovlivnění expozice chladu (oblečení, schování se před větrem, deštěm, ...) §expozice teplému prostředí §zvýšení fyzické aktivity §... § VÝMĚNA TEPLA S OKOLÍM ZTRÁTY TEPLA 500px-21-1 respiračně-evaporační mechanizmus Konvekce Radiace Teplota vzduchu 19°C Teplota vzduchu 35°C Evaporace Kondukce potní žláza vývod pór – ústí potní žlázy dermis epidermis Sympatická cholinergní vlákna Vasoaktivní intestinální peptid (VIP) izotonická tekutina hypotonická tekutina (abs. Na + Cl) Velké žlázy jsou výhodnější než malé SLOŽENÍ POTU §± plazma bez obsahu proteinů §Složení potu v oblasti duktu závislé na intenzitě pocení §Nízká produkce potu §$ Na+ a Cl- x # K+, laktátu a urey §Vysoká produkce potu §# Na+ a Cl- x $ K+, laktátu a urey POTNÍ AKLIMATIZACE §↑ produkce potu § §$ obsah Na+, Cl-, K+, laktátu a urey § § § §(aldosteron-dependentní mechanismus) TEPELNÝ TRANSPORT §nejintenzivněji výměnou krevního média mezi tělesným jádrem a periferií §viskozita krve (tepelná kapacita) §průtok § 1. radiace (R) - elektromagnetické záření přímé vyzařování tepelné energie z povrchu kůže do okolního prostředí R = ε . σ . A r . (T4sk-T4r) ε = emise (infračervené spektrum) σ = Boltzmannova konstanta A r = povrchová oblast radiace Mechanismy tepelných ztrát 2. kondukce (K) – přímý kontakt odvádění tepla pomocí přímého fyzického kontaktu těla s chladnějším médiem v okolí (např.ponoření do vody) K = hk . Ak (Tsk-Ta ) hk = koeficient konduktivního tepelného transportu hk je závislý na vodivosti a síle dělícího prostoru (pásu) = λ / Δx (λ je 25x vyšší pro vodu než pro vzduch) Velký význam pro popáleniny ! T1 T2 Dx l 3. Konvekce (C) – transport tepla proudícím médiem teplo je odváděno z těla proudící tekutinou nebo vzduchem hc= koeficient konvektivního tepelného transportu Je závislý na: morfologickém uspořádání rychlosti proudu proudícím médiu C = hc . Ac . (Tsk-Ta ) 4. Evaporace jde o konverzi vody (potu) na páru na tělesném povrchu; okolí absorbuje teplo z kůže a tím dochází k ochlazení E = he .Awet [p(Tsk ) -p(Ta )] Je závislá na množství potu, ale limitována vlhkostí vzduchu he = koeficient evaporačního tepelného transportu § 500px-21-6 Teplota v průběhu fyzické zátěže Průměrná teplota kůže Maximální transportní kapacita kyslíku (%) Teplota svalů Rektální teplota Intenzita cvičení 5. Respirace - evaporace (ER) ER = 0.0023 . M [(PR - Pa) + 0.65 (TR - Ta)] Pa = obsah vodních par v prostředí Ta = teplota prostředí 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% 21°C 10°C 20°C 30°C iradiace konvekce a kondukce evaporace tělesný klid jogging – 140 W solární radiace, 60% relativní vlhkost respirace § 500px-21-10 Fyziologické mechanismy termoregulace Udržení tepelné rovnováhy metabolická tepelná odpověď (pod 23 °C teploty okolí) ▼ vasomotorická reakce (při 23 - 30 °C teploty okolí) ▼ evaporační reakce (nad 30 °C teploty okolí) § 500px-21-8 Hypotermie Normotermie Teplota prostředí Zóna normotermie Metabolická Termo-neutrální Insenzibilní perspirace Aktivní pocení Metabolické teplo Maximální pocení Evaporační ztráty tepla Příjem tepla Komfortní teplota Wattů °C Ztráty suchého tepla: Radiace, konvekce, kondukce § HYPOTERMIE ZÓNA NORMOTERMIE HYPERTERMIE teplota prostředí úroveň bazálního metabolismu normotermický dospělý tepelně adaptovaný Inuit watty metabolické teplo TEPELNÉ ADAPTACE §alkohol – inhibice termoregulačního centra §nesvědčí pro poškození termo-regulačních mechanizmů § §přenastavení řídícího centra v hypotalamu na vyšší úroveň pod vlivem tzv. pyrogenů HOREČKA – FEBRIS Použité zdroje informací: §http://www.pharmpedia.com/Physiology_And_Pathophysiology_text_book/Thermoregulation,_temperature_a nd_disorders §Capko, J. Základy fyziatrické léčby. 1. vyd. Praha: Grada, 1998. 394 s. ISBN 80-7169-341-3 §Poděbradský, J. - Poděbradská, R. Fyzikální terapie: manuál a algoritmy. Praha: Grada, 2009. 200 s. ISBN 978-80-247-2899 §Fyzikální terapie 2. Ed. Jiří Poděbradský - Ivan Vařeka. 1. vyd. Praha: Grada, 1998. 171 s. ISBN 80-7169-661-7 Hypertermie Badwater ultramarathon §Dan Orálek, r. 2010, 100 km, 31 hod, 40-47°C Horké klima a / vs. výkonnost §Přesun krve ze svalů do kůže §Ztráty vody a iontů intenzivním pocením §Psychická únava, … §Zhoršení zásobení svalů okysl. krví §Porucha řízení sv. kontrakce (křeče; hypohydratace, hyponatrémie) §Ztráta motivace §Omezení sportovní výkonnosti Vliv teploty okolí na nástup únavy při pohybové činnosti Hypohydratace §Pokles objemu extracelulárních tekutin popř. relativní pokles objemu při vazodilataci způsobené vysokou teplotou Pokles TK / pokles produkce potu Stimulace baroreceptorů a kompenzační zvýšení SF Přetížení cirkulace a hrozící šokový stav Selhání ledvin, jater, edém mozku Hyperhydratace intoxikace H2O §Pokles natrémie pod 135 mmol/l §Excesivní příjem hypotonických elektrolytů (iontové nápoje) v horkém prostředí při intenzivních ztrátách elektrolytů perspirací §Šokový stav - edém mozku, … § §Ter.: infúzní (100 ml bolus 3 % hypertonické soli) AKLIMATIZACE růst intenzity pocení pokles vnímání intenzity zátěže snížení tělesné teploty expanze plazmatického objemu snížení SF Tepelná aklimatizace §Aldosteron dependentní mechanizmus §zvýšení reabsorbce NaCl a zvýšení sekrece K+ potem) §Zvýšení obsahu NaCl v plazmě §Zvýšení osmolarity extracelulární tekutiny a plazmy → intenzivnější pocit žízně § §Potní kapacita: 0,1 - 8 litrů / den Hypotermie §Hypotermie §Pokles teploty těl. jádra < 35°C § §Těžká hypotermie §Pokles teploty těl. jádra < 32°C § §Nemožná spontánní remise §Pokles teploty těl. jádra < 30°C § §Zástava srdeční činnosti - fibrilace komor §Pokles teploty těl. jádra ± 28°C Adaptace na chlad §Hypothalamus → produkce „Thyrotropin Releasing Hormone“ § §Adenohypofýza → produkce „Thyroid Stimulating Hormone“ § §Štítná žláza → produkce thyroxinu a trijodtyroninu § §Tělo → zvýšení intenzity metabolizmu § §Zvýšení tělesné teploty Hnědá tuková tkáň §Netřesová termogeneze (novorozenci, hibernace) §Větší množství menších tukových kapének §Větší kapilarita §Větší množství mitochondrií (netvoří ATP, ale uvolňují teplo) §Lokalizace u dospělých na horní části hrudníku a na krku §Zpracovávají energii i z bílé tukové tkáně Vliv hypotermie na vlastnosti krve §falešné zvýšení pO2 a pH a snížení pCO2 §vazba CO2 - karbaminohemoglobin vede ke snížení vazby s O2 § §nižší silová, rychlostně - koordinační i vytrvalostní sportovní výkonnost Terapie celkového podchlazení §Ohřívání – velké žíly (axila, inquina) §Ne vasodilatace, alkohol, ... § ... Lokální účinky chladu §vznik extracellulárních krystalků ledu v tkání §↓ §vzniká hyperosmolární prostředí §↓ §dehydratace buněk §↓ §buněčná smrt frostbite pic230 omrzliny („frostbite“) Aspirin – snížení viskozity krve Ibuprofen – protizánětlivé účinky Wobenzym 3x7-10 Hrozí-li opětovné zmrznutí – nerozehřívat! § HYPOTERMIE ZÓNA NORMOTERMIE HYPERTERMIE teplota prostředí úroveň bazálního metabolismu normotermický dospělý tepelně adaptovaný Inuit watty metabolické teplo TEPELNÉ ADAPTACE 20 Kombinace vlivu teploty s vysokohorským prostředím změny REAKTIVNÍ změny ADAPTAČNÍ ↓O2 reaktivní změny ↑ viskozity krve HYPERVENTILACE ↑SF ↑Q ↑TK alkalóza ↑pH ↓ dráždivosti DC ↑ výdej CO2 DEHYDRATACE + vysoušení sliznic HYPOVENTILACE ↓O2 greffe_rein heartani rbc adaptační změny ↓O2 animation of lungs during breathing biceps mitochondrion photo_molecules růst svalového myoglobinu růst počtu mitochondrií růst aktivity oxidačních enzymů růst utilizace VMK zvýšení počtu erytrocytů a Hb úprava pH ↓SF ↓TK ↑VC Kombinace vlivu teploty s pobytem v hloubce změny REAKTIVNÍ změny ADAPTAČNÍ