Уравнение теплового комфорта гипотермия гипертермия
Наряду с эндогенными процессами для поддержания нормальной температуры тела важнейшим механизмом является изменение характера поведения, или поведенческая терморегуляция.
Для холоднокровных животных этот механизм является определяющим. Поддерживающими постоянную температуру факторами являются изменение позы, поиск укрытия, по возможности выбор более теплой или холодной среды и т. п. Человек для поддержания оптимальной температуры тела нередко прибегает к усиленным мышечным движениям, особенно для согревания на холоде. При ходьбе теплопродукция увеличивается в 2 раза, а при беге или интенсивной работе — в 4—5 раз. Повышение температуры тела при этом даже на несколько десятых градуса способствует ускорению окислительных процессов, в частности — окислению продуктов белкового катаболизма. Кроме того, для человека не менее важными факторами поддержания оптимальной температуры тела является ношение одежды, соответствующей температуре окружающей среды, и оборудование жилища (утепление жилища зимой и использование кондиционеров в жаркое время года).
Регуляция температуры тела. Восприятие организмом температурных воздействий (терморецепция).
Изменение температуры внутренней среды («ядра») и поверхностных отделов («оболочки») тела человека воспринимается организмом с помощью терморецепторов. Температурная рецепция осуществляется окончаниями тонких чувствительных нервных волокон типа С и А (8), которые представлены в коже, слизистых оболочках, мышцах, сосудах, во внутренних органах (периферические терморецепторы). Холодо- и теплочувствительные нейроны располагаются в медиальной преоптической области переднего гипоталамуса (центральные терморецепторы).
Восприятие температурных раздражений из внешней среды и формирование температурных ощущений у человека осуществляется с помощью терморецепторов кожи и слизистых оболочек, среди которых имеются холодовые рецепторы (повышают частоту передачи нервных импульсов по афферентным нервным волокнам к терморегуляторному центру при их охлаждении и снижают эту частоту при их нагревании) и тепловые рецепторы (реагируют на изменение температуры тела противоположным образом). В коже и на слизистых оболочках человека больше холодовых рецепторов (около 250 000), чем тепловых (около 30 000). Кроме того, холодовые рецепторы кожи расположены более поверхностно, на глубине 0,17 мм, а тепловые — более глубоко, на глубине 0,3 мм. Эта особенность расположения терморецепторов обусловливает более раннее восприятие организмом человека холода, чем тепла. Другая особенность терморецепторов — их неравномерное распределение в коже по площади, что определяет различный уровень чувствительности к холоду и теплу разных участков тела. Наибольшей чувствительностью обладает кожа лица, наименьшей — кожа нижних конечностей.
Афферентный поток нервных импульсов от периферических терморецепторов поступает через задние корешки спинного мозга к вставочным нейронам задних рогов. Затем по спиноталамическому тракту этот поток импульсов достигает передних ядер таламуса и далее проводится в сомато-сенсорную кору больших полушарий головного мозга. Поступление нервных импульсов от периферических терморецепторов в соматосенсорную кору обеспечивает возникновение и топическую локализацию субъективных температурных ощущений, таких как «тепло», «холодно», «прохладно», «жарко», «температурный комфорт» или «дискомфорт». На их основе формируются поведенческие терморегуляторные реакции. Значительная часть афферентных импульсов от периферических рецепторов кожи и внутренних органов поступает из спинного мозга по волокнам спиноталамическо-го тракта к нейронам гипоталамического центра терморегуляции.
Охрана труда. Микроклимат производственных помещений
Описание презентации по отдельным слайдам:
Микроклимат производственных помещений Выполнил: Шведова Г.Ю., преподаватель спецдисциплин Охрана труда
Классификация производственного микроклимата 1. Микроклимат производственных помещений, в которых технология производства не связана со значительными тепловыделениями. Микроклимат этих помещений в основном зависит : • климата местности, • отопления • вентиляции.
2. Микроклимат производственных помещений со значительными тепловыделениями. • Подобные производственные помещения, называемые горячими цехами: • котельные, • кузнечные, • мартеновские и доменные печи, • хлебопекарни, • цеха сахарных заводов и др. В горячих цехах большое влияние на микроклимат оказывает тепловое излучение нагретых и раскаленных поверхностей.
3. Микроклимат производственных помещений с искусственным охлаждением воздуха. К ним относятся различные холодильники. 4. Микроклимат открытой атмосферы, зависящий от климато-погодных условии (например, сельскохозяйственные, дорожные и строительные работы).
Основная роль в теплообменных процессах у человека принадлежит физиологическим механизмам регуляции отдачи тепла. • В обычных климатических условиях теплоотдача осуществляется: • излучение 45%, • конвекции — 30% • испарения — 25%
2.1. Микроклимат Микроклимат оценивают сочетанием четырёх факторов: 1. Температура воздуха tв, 0С. 2. Скорость движения воздуха Vв, м/с. 3. Относительная влажность φ, %. 4. Радиационная температура излучающих стен tрад., 0С. Организм человека постоянно находится в состоянии теплообмена с окружающей средой. Вследствие белкового, углеводного и жирового обмена в организме вырабатывается тепло (теплопродукция) Qт., количество которого зависит от рода деятельности и интенсивности выполняемой работы. Это тепло для спокойного состояния человека составляет 80 — 100 вт. 2
Отдача тепла от тела человека Теплопродукция организма отдаётся в окружающую среду посредством конвекции, излучением тепла и испарением влаги с поверхности кожи. Тепло, передающееся конвекцией Qк (вт) определяется: где α — коэффициент теплоотдачи, который зависит от скорости движения воздуха, вт/(м2*град.); F — площадь поверхности тела, м2; tт, tв — температура тела и воздуха. Конвективная отдача тепла зависит от скорости движения и температуры воздуха. Отдача тепла излучением Qизл. (вт) происходит, если температура тела больше температуры стен. 3
Отдача тепла от тела человека Теплоотдача за счёт испарения влаги Qисп. (вт) с поверхности кожи зависит от влажности воздуха, а для открытых участков тела ещё и от скорости его движения. Абсолютная влажность воздуха (А, г/кг) — это количество водяного пара, содержащегося в 1кг воздуха при данной температуре и давлении. Максимальная влажность (F, г/кг) — это количество водяного пара, которое может содержаться в 1кг воздухе при тех же условиях. Относительная влажность φ определяется: 4
Уравнение теплового комфорта Нормальные для определённого вида деятельности теплоощущения человека характеризуются уравнением теплового комфорта: Qт = Qк + Qизл. + Qисп. В организме человека имеется психофизиологическая система терморегуляции, позволяющая ему адаптироваться к изменениям климатических факторов и поддерживать нормальную постоянную температуру тела. Терморегуляция осуществляется двумя процессами: выработкой тепла и теплоотдачей, течение которых регулируется ЦНС. При нарушении этого уравнения возможно ухудшение самочувствия, переохлаждение или перегрев организма. 5
Влияние параметров микроклимата на самочувствие человека. 1. Обезвоживание организма Считается допустимым для человека снижение его массы на 2. 3 % путем испарения влаги—обезвоживание организма. Обезвоживание на 6% влечет за собой нарушение умственной деятельности, снижение остроты зрения; испарение влаги на 15. 20 % приводит к смертельному исходу.
Вместе с потом организм теряет значительное количество минеральных солей (до 1 %, в том числе 0,4. 0,6 №С1). При неблагоприятных условиях потеря жидкости может достигать 8—10 л за смену и в ней до 60 г поваренной соли (всего в организме около 140 г солей). Потеря соли лишает кровь способности удерживать воду и приводит к нарушению деятельности сердечно-сосудистой системы. При высокой температуре воздуха легко расходуются углеводы, жиры, разрушаются белки.
Для восстановления водного баланса работающих в горячих цехах устанавливают пункты подпитки подсоленной (около 0,5 %) газированной питьевой водой из расчета 4. 5 л на человека в смену. На ряде заводов для этих целей применяют белково-витаминный напиток. В жарких климатических условиях рекомендуется пить охлажденную питьевую воду или чай.
Терморегуляция это — процессы регулирования тепловыделений для поддержания постоянной температуры тела человека, что позволит сохранить температуру внутренних органов около 36.6 град. Способы терморегуляции: 1. Биохимический – за счет изменения окислительных процессов в организме; Мышечная дрожь при переохлаждении; 2. Изменение интенсивности кровообращения; 3. Изменение интенсивности потовыделения (до 90% на данный фактор); Если терморегуляция нормальная и не перенапряжена, то состояние человека комфортное, если нет, то дискомфортное.
Гипотермия Гипотермия (переохлаждение) начинается, когда теплопотери становятся больше теплопродукции организма, а система терморегуляции не справляется с этими изменениями. Нарушается кровоснабжение, что вызывает такие простудные заболевания, как невриты, радикулиты, заболевания верхних дыхательных путей. В результате гипотермии наблюдается отклонение от нормального поведения, а затем апатия, усталость, ложное ощущение благополучия, замедленные движения, угнетение психики, а в тяжёлых случаях — потеря сознания и летальный исход. 6
Производственно–обусловленные заболевания при гипотермии Рост: Заболеваний ССС на 50% Артериальной гипертонии на 30–90% Ишемической болезни сердца в 3–4 раза Лёгочных заболеваний в 1,5–3 раза Болезней уха, горла, носа в 2 раза Болезней эндокринной системы Язвенной болезни желудка Облитерирующий эндартериит Вегетативно–сенсорная полиневропатия (ангионевроз)
Профилактика переохлаждения организма 1.Архитектурно–планировочные мероприятия: Строительство зданий с учетом сторон света, розы ветров Устройство ворот, проемов–завес, шлюзов, двойное – тройное застекление окон Теплоизоляция полов, стен, окон, дверей Напольная система обогрева Эффективная система отопления
Системы отопления Потери теплоты в помещении Qп складываются из потерь на ограждениях Qогр. и на остеклении Qост.. Система отопления должна иметь теплопроизводительность не меньше, чем величина теплопотерь. где Fогр. , Fост. — площадь ограждений и остекления, м2; Когр. , Кост. — коэффициенты теплопередачи, вт/(м2*град.); tвн. , tнар. — температура внутреннего и наружного воздуха, 0С. 2
Улучшение микроклимата достигается: В холодный период года применением теплоизолирующих материалов и систем отопления.
2.Организационные мероприятия Обеспечение СКЗ и СИЗ Рациональный режим труда и отдыха: перерывы для согревания В бытовке температура 23°С, Местный лучистый обогрев для рук +35 °С, для ног +45 °С. Прием горячего чая, горячей пищи Сушилки для обуви и одежды
3. Лечебно–профилактические мероприятия Закаливание УФО, физические упражнения, витаминотерапия Предварительные мед. Осмотры Противопоказания к работе: заб. эндокринной системы, б–ни обмена веществ, органов кроветворения, хр. заб. дыхательных путей, печени, почек, периферических сосудов, нервов, суставов. Периодические осмотры 1 раз в 2 года
Гипертермия Гипертермия (перегрев) наблюдается при нарушении уравнения теплового комфорта, когда внешняя теплота Qв.т суммируется с теплопродукцией организма, и эта сумма превышает величину теплопотерь. При гипертермии возникает головная боль, учащённый пульс, снижение артериального давления, поверхностное дыхание, тошнота. При тяжёлом поражении возможна потеря сознания. Эти симптомы характерны для теплового и для солнечного удара. Повышенная влажность воздуха более 75% ускоряет развитие гипертермии и гипотермии. 7
Производственно–обусловленные заболевания при гипертермии Язвенная болезнь желудка и 12 п. кишки Рост заболеваний органов дыхания и мочеполовой системы на 30–50%, Судорожные состояния на фоне обезвоживания, Тепловой удар Солнечный удар Катаракта под воздействием инфракрасных излучений
Профилактика перегревания организма 1.Архитектурно–планировочные мероприятия: Строительство с учетом сторон света Учет санитарно–защитных зон (50см от нагревательных приборов и >) Жалюзи, занавеси, козырьки на окнах
2. Инженерно–технологические мероприятия Изменение технологии с уменьшением количества источников тепла, физических усилий, напряжения внимания Уменьшение времени контакта с нагреваемой поверхностью Ограничение источников тепла Механизация тяжелого физического труда Дистанционное управление Роботизация процессов Локализация тепловыделений (экраны) Правильно организованная рациональная вентиляция
2.2. Улучшение микроклимата Улучшение микроклимата достигается: В тёплый период года использованием вентиляции и систем кондиционирования воздуха (СКВ).
Естественная вентиляция Естественная вентиляция осуществляется гравитационным давлением за счёт разности плотностей холодного и тёплого воздуха, а также ветровым напором. Организованная естественная вентиляция — аэрация. Естественная вентиляция дефлекторами 3
Рис. 14 Дефлекторы а — с плавным раструбом; б — эжекционный; в — трёхгранный; г — круглый. 4
Искусственная вентиляция При искусственной вентиляции воздух подаётся осевыми или центробежными (радиальными) вентиляторами. Вентилятор характеризуется: Производительностью (подачей) L, м3/ч. Развиваемым давлением p, Па. Электрической мощностью N, квт. Коэффициентом полезного действия η. Производительность вентилятора определяется: где F — площадь сечения вентиляционного патрубка, м2; V — скорость движения воздуха, м/с. Осевые вентиляторы применяют, когда требуется получить значительную производительность, а центробежные — для обеспечения высокого давления. 5
Рис. 15 Осевой вентилятор Рис. 16 Центробежный вентилятор 1 — корпус; 2 — крылатка; 3 — электродвигатель. 1 — электродвигатель; 2 — кожух; 3 — крылатка; 4 — станина. 6
Поглощение избыточной теплоты Qизб. Количество воздуха L, которое надо подать в помещение для поглощения избыточной теплоты определяется: где С- удельная теплоёмкость воздуха, вт/кг*град.; ρ — плотность воздуха, кг/м3. Избыточная теплота определяется теплом, излучаемым от людей Qлюд., оборудования Qобор., освещения Qосв., солнечной радиации Qрад., и теплом, выходящим через ограждения Qогр. 7
Рис. 17 Местная приточная вентиляция — воздушное душирование 8
Система кондиционирования воздуха (СКВ) Система кондиционирования воздуха (СКВ) СКВ обеспечивает для человека оптимальный микроклимат 9
3. Организационные мероприятия Обеспечение средствами СКЗ и СИЗ Рациональный режим труда и отдыха (при +25°С перерыв 10 мин через 50 мин; +35 °С перерыв 15 мин через 45 мин; >+35 °С работают утром и вечером) Организация питания и питьевого режима Комнаты отдыха Тепловая тренировка
4. лечебно–профилактические мероприятия Предварительные медосмотры Противопоказания к работе: органические заболевания ССС, почек, желудка, кожи, эндокринных желез, онкозаболевания) Периодические осмотры 1 раз в 2 года
Нормирование микроклимата Климатические факторы действуют на человека комплексно. В то же время установлены комфортные значения для каждого фактора: Температура воздуха 20 — 23 0С. Относительная влажность 40 — 60 %. Скорость движения воздуха для лёгкой работы 0,2 — 0,4 м/с. Для производственных помещений факторы микроклимата (tв, Vв, φ) нормируют как оптимальные и допустимые в зависимости от периода года (тёплый, холодный) и от категории работы по степени тяжести (лёгкая, средней тяжести и тяжёлая). Для судовых помещений в тёплый период года (система вентиляции) нормируют скорость движения воздуха и перепад внутренней и наружной температуры. 8
ОПТИМАЛЬНЫЕ ВЕЛИЧИНЫ ПОКАЗАТЕЛЕЙ МИКРОКЛИМАТА НА РАБОЧИХ МЕСТАХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЙ Период года Категория работ по уровням Энерго–затрат, Вт Температура воздуха, °C Температура поверх–ностей, °C Относитель ная влажность воздуха, % Скорость движения воздуха, м/с Холодный Iа (до 139) 22 — 24 21 — 25 60 — 40 0,1 I б (140 — 174) 21 — 23 20 — 24 60 — 40 0,1 II а (175 — 232) 19 — 21 18 — 22 60 — 40 0,2 II б (233 — 290) 17 — 19 16 — 20 60 — 40 0,2 III (более 290) 16 — 18 15 — 19 60 — 40 0,3
ОПТИМАЛЬНЫЕ ВЕЛИЧИНЫ ПОКАЗАТЕЛЕЙ МИКРОКЛИМАТА НА РАБОЧИХ МЕСТАХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЙ Период года Категория работ по уровням энергозатрат, Вт Температура воздуха, °C Температура поверхностей, °C Относитель ная влажность воздуха, % Скорость движения воздуха, м/с Теплый I а (до 139) 23 — 25 22 — 26 60 — 40 0,1 I б (140 — 174) 22 — 24 21 — 25 60 — 40 0,1 II а (175 — 232) 20 — 22 19 — 23 60 — 40 0,2 II б (233 — 290) 19 — 21 18 — 22 60 — 40 0,2 III (более 290) 18 — 20 17 — 21 60 — 40 0,3
ДОПУСТИМЫЕ ВЕЛИЧИНЫ ПОКАЗАТЕЛЕЙ МИКРОКЛИМАТА НА РАБОЧИХ МЕСТАХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЙ (холодный период года) Категория работ по Уровню энерготрат, Вт Температура воздуха, °C Темпе- ратура Поверхнос тей, °C Относи тельная Влажность воздуха, % Скорость движения воздуха, м/с диапазон ниже опти- мальных величин диапазон выше опти- мальных величин для диапазона Температур воздуха ниже оптимальных величин, не более для диапазона Температур воздуха выше оптимальных величин, не более Iа (до 139) 20,0 — 21,9 24,1 — 25,0 19,0 — 26,0 15 — 750,1 0,1 Iб (140 — 174) 19,0 — 20,9 23,1 — 24,0 18,0 — 25,0 15 — 75 0,1 0,2 IIа (175 — 232) 17,0 — 18,9 21,1 — 23,0 16,0 — 24,0 15 — 75 0,1 0,3 IIб (233 — 290) 15,0 — 16,9 19,1 — 22,0 14,0 — 23,0 15 — 75 0,2 0,4 III (более 290) 13,0 — 15,9 18,1 — 21,0 12,0 — 22,0 15 — 75 0,2 0,4
ДОПУСТИМЫЕ ВЕЛИЧИНЫ ПОКАЗАТЕЛЕЙ МИКРОКЛИМАТА НА РАБОЧИХ МЕСТАХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЙ (теплый период года) Категория работ Iа (до 139) Температура воздуха, ниже оптим.°C 21,0 — 22,9 Температура воздуха, выше оптим.°C 25,1 — 28,0 20,0 — 29,0 Относи-тельная влажность воздуха, % 15 — 75Скорость движения воздуха, м/с 0,1 Скорость движения воздуха, м/с 0,2 Iб (140 — 174) 20,0 — 21,9 24,1 — 28,0 19,0 — 29,0 15 — 750,1 0,3 IIа (175 — 232) 18,0 — 19,9 22,1 — 27,0 17,0 — 28,0 15 — 750,1 0,4 IIб (233 — 290) 16,0 — 18,9 21,1 — 27,0 15,0 — 28,0 15 — 750,2 0,5 III (более 290) 15,0 — 17,9 20,1 — 26,0 14,0 — 27,0 15 — 750,2 0,5
ДОПУСТИМЫЕ ВЕЛИЧИНЫ ИНТЕНСИВНОСТИ ТЕПЛОВОГО ОБЛУЧЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ ТЕЛА РАБОТАЮЩИХ ОТ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ИСТОЧНИКОВ Облучаемая поверхность тела, % Интенсивность теплового облучения, Вт/кв. м, не более 50 и более 35 25 — 50 70 не более 25 100
4. Гипоксия Удовлетворительное самочувствие человека при дыхании воздухом сохраняется до высоты около 4 км. Выше наступает кислородное голодание- гипоксия. Основные признаки гипоксии — головная боль, головокружение, замедленная реакция, нарушение нормальной работы органов слуха и зрения, нарушение обмена веществ. При длительных полетах на летательных аппаратах на высоте более 4 км применяют либо кислородные маски, либо скафандры, либо герметизацию кабин. При нарушении герметизации давление в кабине резко снижается. Часто этот процесс протекает так быстро, что имеет характер своеобразного взрыва и называется взрывной декомпрессией. При декомпрессии надеть кислородную маску себе
4. Гипоксия Эффект воздействия взрывной декомпрессии на организм зависит от начального значения и скорости понижения давления, от сопротивления дыхательных путей человека, общего состояния организма. • В общем случае чем меньше скорость понижения давления, тем легче она переносится. В результате исследований установлено, что уменьшение давления на 385 мм рт. ст. за 0,4 с человек переносит без каких-либо последствий. Однако новое давление, которое возникает в результате декомпрессии, может привести к высотному метеоризму и высотным эмфиземам.
5. Высотный метеоризм — это расширение газов, имеющихся в свободных полостях тела. Так, на высоте 12 км объем желудка и кишечного тракта увеличивается в 5 раз.
6. Высотные эмфиземы или высотные боли — это переход газа из растворенного состояния в газообразное.
7. Декомпрессионная (кессонная) болезнь возникает при переходе из области высокого атмосферного давления в условия нормального. Сущность ее состоит в том, что в период компрессии и пребывания при повышенном атмосферном давлении организм через кровь насыщается азотом. Полное насыщение организма азотом наступает через 4 ч пребывания в условиях повышенного давления. Если декомпрессия производится форсированно, в крови и других жидких средах образуются пузырьки азота, которые вызывают газовую эмболию и как ее проявление — декомпрессионную болезнь.
Тяжесть декомпрессионной болезни определяется массовостью закупорки сосудов и их локализацией. Развитию декомпрессионной болезни способствует переохлаждение и перегревание организма. Понижение ‘температуры приводит к сужению сосудов, замедлению кровотока, что замедляет удаление азота из тканей и процесс десатурации. При высокой температуре наблюдается сгущение крови и замедление ее движения.
ЖЕЛАЕМ КОМФОРТНЫХ УСЛОВИЙ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ!
Уравнение теплового комфорта гипотермия гипертермия
Рис.1. Межпороговый промежуток в норме и во время анестезии. Горизонтальная шкала — центральная температура, наклонные линии — терморегуляторный ответ. В нормальных условиях (вверху) начало изменений в ответ на тепло (потоотделение, вазодилятация) и холод (вазоконстрикция, дрожь, недрожательный термогенез) — разделены лишь десятыми долями градуса (межпороговый промежуток). Во время анестезии (внизу) оба порога сдвинуты таким образом, что межпороговый промежуток значительно расширен.
Нижний предел опускается примерно до 34.5, а верхний поднимается до 39.5 . То есть в достаточно широких пределах за нормальным пороговым промежутком гипоталамус не включает компенсаторные механизмы. Центральная температура изменяется как функция, зависящая от продукции тепла и теплопотерь (см. уравнение). Порог вазоконстрикции уменьшается примерно на 2.5 град. под воздействием галотана, а изофлюран снижает его на 3 град. при каждом увеличении его концентрации на 1% в конечном выдыхаемом объеме. Вазоконстрикция, если все же она возникает, по интенсивности является такой же в сравнении с группами неанестезируемых в равных условиях. Общее потребление кислорода существенно не увеличивается у взрослых анестезируемых. Это является показателем того, что недрожательный термогенез не играет существенной роли в их терморегуляции. Напротив, у детей с появлением вазоконстрикции увеличивается и потребление кислорода.
Во время регионарной анестезии гипоталамическая регуляция остается интактной. Однако периферический вазоконстрикторный ответ нивелируется за счет симпатической блокады, а мышечная дрожь — за счет моторной блокады. Спинальные терморегуляторные центры могут угнетаться при спинальной или эпидуральной блокадах и наркозе. Периферические терморецепторы также могут быть блокированы.
Вывод: гипотермия так же вероятна при регионарной, как и при общей анестезии и, быть может , с ней труднее бороться.
Интраоперационная гипотермия.
Интраоперациооная гипотермия имеет три различимых стадии.
Первая (1) возникает рано и протекает бытро. В течение первых 40 минут от начала анестезии центральная температура снижается примерно на 1°С. В течение последующих 2-3 часов протекает более мягкое последовательное снижение температуры примерно на 0.5 — 1 °С/час. В конце концов, центральная температура стабилизируется через несколько часов, если потери тепла остаются минимальными.
Во время идукции сразу же отмечается быстрое снижение температуры.
Рис.2. Снижение температуры тела после начала анестезии. Индукция (в течение 30 мин) сопровождается быстрым снижением тимпанической температуры примерно на 1.2 °С в течение последующих 45 мин. (нижняя шкала). Чистые потери тепла при этом минимальны (верхняя шкала), что говорит о перераспределении как причине падения центральной температуры.
Моррис с соавторами (9) заключил, что это является следствием быстрых потерь тепла из-за градиента между температурой тела и окружающей среды. Однако Сесслер с соавторами (10) показали, что это не столько потеря тепла во внешнюю среду, сколько перераспределение между периферией и центром со снижением центральной температуры. Практически все препараты для общей анестезии вызывают вазодилятацию, способствующую перемещениею тепла от периферии к центру. Гипотермия за счет перераспределения более выражена, когда перед операцией больной находится в прохладной среде и его кожа охлаждается. Согревание кожи перед операцией может явиться мерой профилактики.
Следующая стадия (2) интраоперационного снижения температуры является следствием наружных потерь. Потеря тепла ведет к увеличению теплопродукции и в конце концов к чистым потерям в окружающее пространство.
Орошение растворами
Инфузии холодной крови и жидкостей
Подогревать растворы
для инфузий и орошения
Инфузии холодных растворов
Вентиляция холодным, сухи газом
Большой поток газа
Согревание-увлажнение дыхательной смеси, уменьшение потока (закрытый контур)
Радиационные потери идут за счет инфракрасного излучения и пропорциональны четвертой степени разницы температур между двумя поверхностями, разделенными воздухом. Потери тепла (или согревание) зависят от разницы температуры кожи и ближайших поверхностей (например, стены операционной). Радиационные потери зависят от объема кровотока в коже и экспонируемой поверхности ( в норме 85% поверхности тела). Новорожденные имеют большую поверхность тела относительно его массы. Это увеличивает потери тепла относительно его продукции всеми путями, преимущественно за счет радиации. Радиация является основным путем теплопотерь в операционной ( более 60% всех потерь!).
При испарении происходит переход молекул с высокой энергией из жидкости в газ, при этом энергия молекул оставшихся в жидком состоянии становится меньше и жидкость ожлаждается. Потери увеличиваются с увеличением температуры жидкости, увеличением движения газа над поверхностью жидкости и снижением влажности этого газа. Этот механизм является вторым по его вкладу в интраоперационные потери тепла. В отличие от других механизмов, за счет него тепло может только теряться. Потери тепла за счет потоотделения во время наркоза нельзя назвать существенными, но вот применение холодных растворов для обработки кожи с последующим их испарением — это существенный фактор. Во время наркоза потоотделение часто интерпретируется как недостаточный уровень анестезии. Но при ИК, в частности вовремя согревания больного, это не является показателем неадекватности анестезии. Это просто гипоталамический ответ на перфузию охлажденного организма согретой кровью (рецепторы реагируют на градиент температур). Испарение с поверхности брюшины или плевры при открытых полостях является огромным источником теплопотерь и усиливается применением холодных растворов для ирригации.
Невидимые потери через легкие и дыхательные пути редко сотавляют более 10-15% общих потерь, но могут увеличиваться у лихорадящих больных или при использовании больших потоков холодной, сухой дыхательной смеси. Один литр холодного сухого газа требует 63 кДж для своего увлажнения и согревания от 20 до 37°С.
Кондуктивные потери тепла пропорциональны разнице температур между прилегающими поверхностями. При этом нет перемещения молекул из поверхности в поверхность. Степень потерь также зависит от кровотока в прилегающей поверхности тела. Потери за счет этого механизма в операционной не существенны.
Конвекционные потери пропорциональны градиенту температуры между кожей и окружающим воздухом, который обычно составляет до 15°С и квадратному корню скорости воздуха («охлаждение ветром»). Те же законы касаются и движения водной среды, что используется для теплообмена в экстракорпоральных конвекторах. Потери за счет конвекции сокращаются путем создания слоя неподвижного воздуха над кожей путем изоляции (укрывание).
Конечная стадия (3) интраоперационной гипотермии характеризуется сглаживанием кривой снижения температуры в результате вновь возникшей вазоконстрикции.
Рис.3. Вазоконстрикция способствует поддержанию центральной температуры. Температура конечностей (треугольники и ромбы) продолжает снижаться во время общей анестезии, тогда как снижение температуры головы и туловища (квадратики) замедляется.
Если не производится вливание охлажденных жидкостей или гипотермия не проводится намеренно, то вазоконстрикция сводит к минимуму дальнейшие потери тепла. Хотя центральная температура на этой стадии может стабилизироваться, восстанавливается градиент между центром и периферией, но реальные потери тепла продолжаются (нижение температуры кожи). Эти потери тепла в третьей стадии могут остаться невидимыми, если производится измерение только центральной температуры.
Технология мониторинга температуры.
» Необходимо иметь в наличии средства для постоянного мониторинга температуры пациента. Во всех случаях, когда изменения температуры тела подразумеваются, ожидаются или подозреваются, они должны мониторироваться. «
— Американская ассоциация анестезиологов.
Температурные зонды и датчики, используемые в операционных, представляют из себя термисторы, термопары или основаны на жидкокристаллической технологии. Термисторы — это полупроводники на основе окислов металлов (медь, никель, марганец, железо или цинк), которые помещаются в место измерения. Сопротивление полупроводника варьирует в зависимости от температуры. При повышении температуры происходит значительное уменьшение сопротивления и наоборот. Чувствительность (быстрота реакции на изменения) довольно высока, так как поверхность контакта полупроводника с исследуемой поверхностью достаточно мала (меньше 1 мм в диаметре). Клинически используемые термисторы, например в эзофагеальном стетоскопе-термометре, имеют разрешающую способность в 0.2 °С в промежутке от 5 до 45°С. Термисторы могут поддерживать такую разрешающую способность в течение многих лет, хотя сопротивление может несколько увеличиваться, что требует перекалибровки.
Принцип термопары заключается в том, что электрическая цепь состоит из двух различных металлов. Сила тока в цепи будет прямо пропорциональна температурной разнице между двумя соединениями этих разных металлов. Одно из соединений всегда находится в стандартной известной температуре, а другое помещается на место пробы. Таким образом, измеряемая сила тока будет пропорциональна температуре пробы. Термопара часто используется в устройствах для мониторинга температуры. Все коммерческие приборы с использованием термопары имеют вполне достаточную для клиники разрешающую способность и надежность.
Жидкокристаллический термометр представляет из себя липкую полоску, которая крепится к коже больного. Жидкий кристалл, состоящий из эстеров холестерола, меняет цвет при изменении температуры. Эта технология отличается от всех остальных тем, что может быть использована только для измерения кожной температуры. Необходимо с аккуратностью подходить к выбору места измерения температуры, так как, накожная температура не всегда прямо связана с центральной. Жидкокристаллическая технология является недорогой, неинвазивной и может объективно отражать тенденции изменения температуры. Однако, опыты на животных показали, что даже при развитии злокачественной гипертермии накожная температура не всегда объективно отражает центральную за счет имеющейся вазоконстрикции. Таким образом, у больных с подозрением на нарушение ценральной терморегуляции, особенно на развитие злокачественной гипертермии, золотым стандартом должно являться измерение центральной температуры.
Место измерения температуры.
Температура тела варьирует в достаточно широких пределах в зависимости от места измерения. Ректальная температура обычно на 0.5-1.0 °С выше оральной, оральная же в свою очередь на 0.5-1.0 °С выше аксиллярной. Во время наркоза измерения центральной температуры в назофарингеальной области, пищеводе, области слухового прохода и в легочной аретерии обычно соответстввуют друг другу. Более периферически раположенные прямая кишка и мочевой пузырь демонстрируют несколько большую вариабельность.
Измерение температуры в области барабанной перепонки часто упоминается в публикациях как объективно отражающее температуру гипоталамуса. Но из-за существующей опасности перфорации перепонки, в практике все же предпочтительнее измерять температуру глоточной области, пищевода и мочевого пузыря, хотя каждая из этих локализаций имеет свои преимущества и недостатки.
Во время управляемой гипотермии (АИК) измерение температуры в двух местах — центральном и периферическом — дает достаточно информации, так как отражает температурный градиент внутри организма. Большой градиент отражает неравномерное распределение (или перераспределение) тепла или плохое состояние гемодинамики.
Мониторинг температуры во время анестезии не обязателен у всех пациентов. Так, например, больные, переносящие относительно короткие операции под регионарной анестезией, имеют очень малую вероятность развития гипотермии или гипертермии. Однако частое измерение температуры тела рекомендуется у больных, подвергающихся процедурам длительностью более 30 мин. или когда имеются другие факторы риска развития нарушений температурного статуса. Эти факторы риска включают в себя определенные заболевания, медикаменты или детский/старческий возраст.
Некоторые сопутствующие заболевания предрасполагают к более интенсивным потерям тепла во время оперативного вмешательства. Так, например, у пациентов с обширными ожогами и эксфолиативным дерматитом, во-первых, нарушается афферентный поток импульсов от терморецепторов за счет потери их в коже и, во-вторых, увеличены потери жидкости и тепла. Нарушение ауторегуляции ведет к нарушению вазоконстрикторной реакции на холод у больных с диабетом, уремией, параплегией и, как следствие, к увеличению потерь тепла. У больных с микседемой и адреналопатиями нарушена теплопродукция.
Острая алкогольная интоксикация нарушает терморегуляцию и способствует охлаждению. Применение антихолинергических препаратов наоборот, может способствовать перегреванию за счет угнетения потоотделения.
Термопотери во время анестезии особенно велики в младенческом и старческом возрасте. У гериатрических пациентов уменьшена мышечная масса и остаточный мышечный тонус, уменьшен вазоконстрикторный ответ на холод и они имеют ограниченные резервы сердечно-сосудистой системы. Vaughan с соавторами (8) обнаружили, что у больных старше 60 лет после операций под общей анестезией температура, измеренная в области барабанной перепонки, в среднем на 0.5 град ниже, чем у более молодых. Это различие сохраняется и в послеоперационном периоде.
Нарушения терморегуляции общеизвестны у недоношенных детей и новорожденных с малой массой. Увеличенное соотношение поверхность тела/масса тела, ограниченный вазоконстрикторный ответ, минимальный дрожательный термогенез — все это ведет к усиленным потерям тепла. Недрожательный термогенез является первичным ответом на охлаждение у новорожденных. Доношенные новрожденные могут увеличивать термопродукцию вдвое при холодовом стрессе за счет недрожательного термогенеза, но это все же полностью не компенсирует отсутствие дрожи и несовершенный вазоконстрикторный ответ. Увеличенные термопотери вместе с несовершенными компенсаторными механизмами увеличивают риск гипотермии для новорожденных, особенно недоношенных.
Преимущества и опасности гипотермии.
Основным преимуществом гипотермии является снижение тканевого метаболизма. Потребление кислорода снижается примерно на 7% на каждый градус уменьшения температуры. Умеренная гипотермия (33-36°С) способствует защите центральной нервной системы от гипоксии во время ишемического или геморрагического инсульта, что используется в нейрохирургии, хирургии сонной артерии и дуги аорты. Охлаждение организма во время искусственного кровообращения и использование холодных кардиоплегических растворов ведет к ожлаждению миокарда до 5-10°С с целью его защиты во время пережатия аорты, и к глубокой гипотермии (16-20°С), что снижает поглощение кислорода в ЦНС примерно 15% от нормального. Немедленное охлаждение, кроме прочего, используется и с целю сохранения органов для трансплантации. Гипотермия также может препятствовать запуску механизмов злокачественной гипертермии или, если они уже запущены, то способствует снижению тяжести развивающихся синдромов.
Опасности гипотермии.
Тяжелая гипотермия ведет к нарушению работы различных органов и систем:
32°С: депрессия миокарда, возбудимость
31°С: нарушение проводимости
30°С: J-волны (Осборна), желудочковые эктопии
28°С: фибрилляция желудочков
Ишемия, увеличение постнагрузки (вазаконстрикция), вазодилатация при согревании
Снижается продукция СО2 (механическая гипервентиляция вызывает метаболический алкалоз)
Уменьшается респираторный ответ на гипоксемию и гиперкарбию
Сдвигается влево кривая диссоциации оксигемоглобина
33°С: заторможенность, замедляется выход из анестезии
30°С: кома, широкие зрачки
Тромбоцитопатия (нарушается синтез тромбоксана)
Тромбоцитопения (секвестрация)
Гипотермия ниже 33°С может значительно нарушать все физиологические процессы с развитием таких осложнений как ишемия миокарда, пролонгирование действия медикаментов, коагулопатия, дрожь.
Frank с соавторами (28) выяснили, что непреднамеренная гипотермия у группы больных, подвергавшихся реваскуляризации нижних конечностей, явилась независимым фактором риска для последующего развития ишемии миокарда, стенокардии и артериальной гипоксемии в раннем послеоперационном периоде. Точный механизм увеличения сердечно-сосудистых осложнений неизвестен. В той же группе обнаружен более высокий уровень периферической вазоконстрикции, более высокая концентрация адреналина в крови и больший уровень артериальной гипертензии у больных старшего возраста с гипотермией в раннем послеоперационном периоде по стравнению с нормотермическими больными.
Гипотермия нарушает функцию печени и почек и поэтому любые медикаменты, подвергающиеся метаболизму в этих органах, могут аккумулироваться. Ингаляционные анестетики более растворимы в холодной крови, что пролонгирует скорость подъема альвеолярной концентрации. Сущесвует балланс снижения минимальной альвеолярной концентрации на 5% при снижении температуры на 1%. Курареподобные миорелаксанты пролонгируют свое действие, вероятно, за счет нарушения печеночной функции. Продолжительность действия векурониума выше в 2 раза при температуре 34°С по сравнению с 37°С, что можно объяснить замедленным метаболизмом или фармакодинамическим эффектом холода (29), то же можно сказать и об атракуриуме (34).
Дрожь сопровождается резким увеличением продукции СО2, что ведет к развитию респираторного ацидоза, если объем минутной вентиляции при этом не увеличивается. Потребление кислорода также повышается. Если не происходит соответствующего увеличения сердечного выброса, то при увеличении экстракции кислорода из крови снижается сатурация, нарастает гипоксемия, метаболический ацидоз и на этом фоне возможна ишемия миокарда. Интенсивная дрожь может привести к нарушению целостности ран, увеличению кровопотери, увеличению внутричерепного и внутриглазного давления и даже механическим ушибам. У больных в сознании холод и дрожь вызывают значительный дискомфорт. Часто больные вспоминают послеоперационный озноб как наименее приятную часть перенесенной операции.
Гипотермия может осложнять и течение некоторых заболеваний. Наиболее значимым из них, пожалуй, является серповидно-клеточная анемия, так как гипотермия может спровоцировать анемический криз. В данной популяции необходимо предпринимать все усилия для предотвращения охлаждения пациентов во время операций. Охлаждение нежелательно больным с болезнью Рейно и подвергающимся наложению микрохирургических сосудистых анастомозов.
Профилактика гипотермии.
Было предложено значительное количество методов предотвращения нежелательного охлаждения пациентов в операционных, но лишь их сочетание может дать желаемый результат. Необходимо помнить, что в некоторых ситуациях, чаще у маленьких детей, значительные усилия по предотвращению потерь тепла или по согреванию могут вести к перегреву больных.
Примерно 90% тепла теряется через поверхность кожи. Охлаждение больных не происходит, если температура окружающего воздуха в операционных выше 21°С. Но температура часто поддерживается ниже этого уровня с целью комфорта работы хирургической бригады и контроля над микробной средой. Целесообразным является поддержание комнатной температуры над операционным полем до того момента, как обработка кожи будет закончена, что может предотвратить начальное снижение температуры тела за счет перераспределения. Пассивная изоляция кожи хлопковыми простынями, специальными пластиковыми или пластико-металлическими одеялами уменьшает потери тепла до 30% процентов за счет создания над кожей зоны неподвижного воздуха. При этом имеет значение не столько чем укрыт больной, сколько закрытие максимально возможной поверхности тела.
В аппаратах для ИВЛ обычно используются пассивные влаго- теплообменники или устройства для активного согревания и увлажнения дыхательной смеси. Пассивные — служат просто для предотвращения потерь больным влаги/тепла. В активных — возможно дополнительное согревание дыхательной смеси в зависимости от снижения температуры в нижнем отделе пищевода. Однако, повышение температуры дыхательной смеси не всегда ведет к повышению центральной температуры тела, поскольку потери тепла через трахеобронхиальное дерево обычно незначительны, то и согревание таким путем мало эффективно. Пассивные влаго-теплообменники вообще не эффективны для согревания больного. Подобные устройства служат в основном для поддержания влажности дыхательной смеси и предупреждения высыхания трахеобронхиального дерева. У детей активное согревание дыхательной смеси может быть более эффективно, так как выше соотношение минутная вентиляция / масса тела.
Дополнительные простые меры включают в себя согревание всех растворов для обработки кожи, инсуффляции и внутривенных растворов. Один литр кристаллоидных растворов комнатной температуры или одна единица охлажденной крови снижают среднюю температуру тела примерно на 0.25 град. Промышленные устройства для согревания жидкостей обычно предусматривают циркуляцию раствора по спирали напротив теплообменника. Производительность используемых теплообменников обычно снижается при высоких или низких скоростях инфузии.
При низких — согретая жидкость успевает вновь охладиться на пути к больному. Обычно это является проблемой у детей, когда масса тела и ОЦК малы. При переливании больших количеств жидкости с высокими скоростями они просто не успевают согреться в теплообменнике. Некоторые аппараты последних моделей уже не обладают этими недостатками. Необходимо помнить, что использование теплообменников для подогревания инфузионных средств может предотвратить потери тепла, но не может согреть уже охлажденного больного.
Матрасы с циркулирующей теплой жидкостью, помещаемые на операционный стол, не эффективны как для согревания больного, так и для профилактики его охлаждения. Поверхность контакта с телом у них не велика и теплообмен здесь не эффективен за счет спазма капилляров. Это же сочетание факторов увеличивает риск ожога.
Наиболее эффективным способом поддержания температуры тела в периоперативный период является согревание поверхности кожи. Используется два типа устройств — радиаторы и одеяла с теплообдувом.
Инфракрасные радиаторы используются в педиатрии и менее эффективны у взрослых. Согреваемая поверхность обычно мала, а оборудование громоздко и может мешать операционной бригаде. Напротив, одеяла с теплообдувом являются одним из самых эффективных устройств для согревания из имеющихся в наличии. Единственным из противопоказаний для их использования явлается нарушение циркуляции крови в согреваемой области. Например при пережатии аорты во время АБШ согревание нижних конечностей поведет к усилению обмена в них и дисбаллансу между возросшей потребностью в кислороде и его доставкой.
Дополнительные устройства для измерения температуры во время операции.
( От переводчика. В первой части главы рассматривается измерение параметров гемодинамики методом термодилюции. Позволим себе это пропустить, так как краткое изложение метода не говорит о нем ничего, а подробное можно найти в более солидных руководствах. )
Другой аспект температурного контроля во время анестезии — это диагностика нарушений симпатического тонуса. Во время симпатической блокады соответствуюшая конечность или дерматом теплее противоположных. Изменения кожной температуры могут быть зафиксированы с помощью термограммы. Термомертия отражает интенсивность инфракрасного излучения кожи и представлена в виде карты распределения накожной температуры. Эта техника была признана пригодной для определения уровня блокады во время регионарной анестезии. Она также может быть использована для оценки адекватности лечения симпатически индуцированного болевого синдрома.
В норме температура поверхности человеческого тела распределяется симметрично. Разница не превышает 0.24°С. Наличие значительной разницы в температуре поверхности кожи соответствующих симметричных областей тела может указывать на повреждение нервов. В острой стадии повреждения периферических нервов соответствующая область теплее, при хроническом повреждении — холоднее. Эта разница в принципе улавливается и при ощупывании рукой, так как составляет 2-3°С, но термометрия может быть использована для ее документирования.
Термометрия может оказаться ценной в диагностике хронических болевых синдромов. Хотя ее применение в данном случае несколько дискутабельно, но тем не менее, Совет по Научным Исследованиям Американской Медицинской Ассоциации (Americacan Medical Association Council on Scientific Affairs) отметил, что термометрия может дать дополнительную информацию в клинике хронической боли, хотя ее применение и требует дополнительных исследований ( 48 ).
Резюме.
В человеческом организме центральная температура обычно находится под жестким контролем. Анестезия нарушает нормальную терморегуляцию. Во время операций умеренная гипотермия может явиться ценной в защите мозга от гипоксии. Однако риск развития физиологических нарушений и дрожи при значительной гипотермии обязывает анестезиолога быть готовым к их предупреждению и лечению. Поддержание соответствующей температуры в операционных и использование специальных одеял может предупреждать как интраоперационную гипотермию, так и послеоперационную дрожь. Контроль за температурой тела не должен ограничиваться только операционной и ранним послеоперационным периодом. Анестезиологи, интенсивисты и специалисты по хронической боли мониторируют температуру в различных клинических условиях.
http://infourok.ru/ohrana-truda-mikroklimat-proizvodstvennih-pomescheniy-2042131.html
http://symona.ru/shkola-professionala/temperatura/monitoring-temperatury/