Регуляция температуры тела / Regulation of Body Temperature (часть 2 из 6).

Продолжение (Читать 1-ю часть)

2. Температура тела человека

2. The Temperature of the Human Body

Локальные разности температур (температурные градиенты)

Local Temperature Differences (Temperature Gradients)

Тепло, вырабатываемое организмом в норме (т.е. в условиях равновесия), отдается в окружающее пространство поверхностью тела. The heat produced within the body normally (i.e., under equilibrium conditions) is lost to the environment by way of the body surface.
 Таким образом, в соответствии с физическими законами распространения тепловых потоков температура частей тела, располагающихся вблизи его поверхности, должна быть ниже температуры его центральных частей. 

В конечностях существует продольный (осевой) температурный градиент, а также радиальный (перпендикулярный поверхности) температурный градиент.

В связи с неправильностью геометрических форм тела пространственное распределение температуры тела описывается сложной трехмерной функцией.

In accordance with the physical laws of heat flow, therefore, the temperature of the parts of the body near the surface must be lower than that of the central parts.

In the limbs there is a longitudinal (axial) temperature gradient, and there is also a radial temperature gradient (perpendicular to the surface).

The result, owing to the irregular geometry of the body, is a complicated three-dimensional temperature distribution.

Например, когда легко одетый взрослый человек находится в помещении с температурой воздуха 20 °C, температура глубокой мышечной части бедра составляет 35 °С, глубоких слоев икроножной мышцы — 33°С, в центре стопы достигает лишь 27-28 °С, а ректальная температура равна примерно 37 °С.

Колебания температуры тела, вызванные изменениями внешней температуры, выражены в значительно большей степени вблизи поверхности тела и в концевых частях (акральных зонах) конечностей.Если упростить действительную картину, то можно выделить «пойкилотермную» оболочку, или поверхностный слой, и «гомойотермную» сердцевину, или внутренний слой.

Приведенные на рис.  5 изотермы характеризуют температурные градиенты в теле человека в условиях низкой и высокой температуры окружающей среды.

Когда температура внешней среды низка, изотерма 37 °С, ограничивающая пределы внутреннего слоя, смещается в глубь тела.

For example, when a lightly clothed adult is in an ambient temperature of 20 °C, the innermost part of the thigh musculature is at 35 °C, the deep layers of the calf are at 33 °C and the center of the foot is at only 27°C-28°C; the rectal temperature under these conditions is around 37 °C.

The fluctuations in body temperature produced by external temperature changes are distinctly greater near the body surface and at the ends (acral parts) of the extremities.

Simplifying the situation somewhat, one can distinguish a “poikilothermic” shell from a “homeothermic” core.

The isotherms in Fig. 5 indicate the temperature gradients within the body in cold and warm surroundings.

The 37 °C isotherm, which delimits the core, is withdrawn to the interior of the body when the surroundings are cold.

Температурные характеристике внутренних частей тела.

При ближайшем рассмотрении оказывается, что внутренняя температура тела сама по себе не является постоянной ни в пространственном, ни во временном отношении.

Core temperatures of the body.

On closer examination we find that the temperature of the core itself is inconstant in both space and time.

Даже в термонейтральных условиях различия температур во внутренних областях составляют 0,2-1,2 °С; в головном мозге существует радиальный температурный градиент более чем в 1 °С от центральной части до наружной. Even under thermoneutral conditions the core-temperature differences are of the order of 2 °C-1.2 °C, and the brain exhibits a radial temperature gradient of more than 1 °C from center to cortex.
Как правило, наиболее высокая температура отмечается в прямой кишке, а не в печени, как это было принято считать ранее.

В связи со всем сказанным выше невозможно указать одно значение для температуры тела.

As a rule, the highest temperatures are found in the rectum and not, as was long claimed, in the liver.

In view of this finding it is impossible to express the temperature of the body by a single number.

На практике, однако, достаточно найти определенный участок, температура в котором может рассматриваться как репрезентативная для всей внутренней части тела, поскольку обычно интерес представляют изменения температуры во времени.

При измерениях температуры в клинике наиболее важно выбрать легкодоступный участок с незначительными пространственными колебаниями температуры, чтобы некоторые изменения в положении измерительного прибора не влияли на стандартное значение температуры.

For practical purposes, however, it suffices to find a specific site at which the temperature can be regarded as representative of the body core, for one is usually interested in temporal changes in temperature.

For clinical measurements it is most important to select an easily accessible site with little spatial variation in temperature, so that slight changes in position of the measuring instrument do not make it difficult to establish a standard.

Для клинических целей предпочтительнее измерять ректальную температуру, несмотря на то, что она неполностью удовлетворяет всем выдвинутым требованиям.

Когда термометр вводят через анальное отверстие в прямую кишку на глубину 10-15 см, наблюдаются температурные градиенты до 1 °С.

Пространственная неравномерность температуры в прямой кишке частично объясняется тесной связью между венозными сплетениями прямой кишки и кожи в области ануса.

Таким образом, для проведения сравнительных измерений температуры важно вводить термометр на стандартную глубину.

The preferred measure for clinical purposes is the rectal temperature, even though it does not entirely meet the above requirements.

When a thermometer is advanced inward from the anus to a depth of 10-15 cm, temperature gradients of as much as 1 °C are observed.

This spatial nonuniformity within the rectum derives in part from the communication between the venous plexuses in the rectum and those in the skin of the anal region.

For comparative measurements, therefore, it is important to keep to a standard depth of insertion.

Оральная температура (точнее, подъязычная температура) обычно на 0,2-0,5сС ниже ректальной.

В данном случае также имеют место температурные градиенты: на оральную температуру влияет температура вдыхаемого воздуха, а также пищи и питья.

The oral temperature (more precisely, the sublingual temperature, which has become the preferred measure for clinical purposes, is usually 2°C-0.5°C lower than the rectal temperature.

Here, again, there are temperature gradients; the oral temperature is affected by the inspired air and by the temperature of food and drink.

При исследованиях в области спортивной медицины часто используют значение пищеводной температуры (над входом в желудок), которую регистрируют с помощью гибких термодатчиков.

Такие измерения отражают изменения температуры тела быстрее, чем регистрация ректальной температуры.

For examinations in the area of sport medicine, the esophageal temperature (above the cardia) is often taken, with flexible thermosensors.

This measure reflects body-temperature changes with a shorter delay than does the rectal temperature.

Подмышечная температура также может служить показателем внутренней температуры тела, поскольку, когда рука плотно прижата к грудной клетке, температурные градиенты (рис. 5) смешаются так, что граница внутреннего слоя доходит до подмышечной впадины.

Однако для того, чтобы температура между плотно прижатыми друг к другу участками поверхностного слоя тела достигла своего окончательного значения, в этих участках должно накопиться значительное количество тепла.

Если поверхностные ткани были первоначально охлаждены в условиях низкой температуры окружающей среды и в них произошло сужение сосудов (это особенно часто бывает при простуде), то для установления теплового равновесия в этих тканях должно пройти около получаса.

The axillary temperature can also represent the core temperature, because when the upper arm is held tightly to the thorax the temperature gradients (Fig. 5) alter so as to displace the core boundary up to the armpit.

However, the parts of the body shell pressed together for this measurement must accumulate a considerable amount of heat before the final temperature is reached.

On the order of  l/2  hour must be allowed for equilibration, if the shell tissues were initially cooled by a low ambient temperature with vasoconstriction — as is especially likely to occur when a fever is building up.

Наконец, по некоторым особым соображениям местом измерения внутренней температуры выбирают наружный слуховой проход уха.

В этом случае температуру измеряют при помощи гибкого датчика, помещаемого поблизости от барабанной перепонки; датчик предохраняют от внешних температурных влияний при помощи ватного тампона.

Finally, the external meatus of the ear is sometimes the site chosen for core-temperature measurement, for special clinical and theoretical reasons.

The meatus temperature is measured with a flexible probe inserted close to the tympanal membrane and insulated from external thermal influences by cotton wool.

 

Рис. 5. Температура различных областей тела человека в условиях холода (А) и тепла (B).  Fig 5. A, B. Isotherms within the human body in cold (A) and warm (B) surroundings.

Температура кожи.

Обычно для определения температуры поверхностного слоя тела измеряют температуру кожи.

Сами измерения не представляют трудностей, но со стандартизацией при этом возникает намного больше проблем, чем при определении внутренней температуры тела.

Измерение в одной точке дает совершенно неадекватный результат; необходимо установить среднее значение температуры для нескольких кожных участков.

На практике получают обычно среднюю температуру кожи по измерениям в области лба, груди, живота, плеча, предплечья, тыльной стороны ладони, бедра, голени и дорсальной поверхности стопы.

Skin temperature.

The shell temperature is usually characterized by the temperature of the skin, which is easily measurable but presents far more problems for standardization than the core temperature.

Measurement at a single site is quite inadequate; the temperatures at several places must be averaged.

It is common practice to obtain mean skin temperature from measurements at the forehead, chest, abdomen, upper arm, forearm, back of hand, thigh, calf, and dorsum of foot

 

При вычислении среднего значения все данные «взвешивают» в соответствии с площадью поверхности тела, которую каждый из показателей характеризует. 

Найденная таким способом «средняя температура кожи» обнаженного человека при комфортной температуре окружающей среды составляет примерно 33-34 С. 

«Среднюю температуру тела» можно получить путем усреднения соответствующих средних значений температуры кожи и внутренней температуры с учетом соответствующих весовых коэффициентов.
In calculating the mean these values are weighted in accordance with the body-surface area they represent. 

The mean skin temperature found in this way for a nude person in a comfortable ambient temperature is about 33°- 34 °C. 

The mean body temperature” can be calculated from the mean skin temperature and the core temperature, with appropriate weighting factors.

Периодические колебании внутренней температуры

Periodic Fluctuations in Core Temperature

Температура тела человека колеблется в течение дня; она минимальна в предутренние часы и максимальна (часто с двумя пиками) в дневное время (рис. 6).

Амплитуда суточных колебаний в среднем составляет примерно 1 °C.

У животных, активных в ночное время, температурный максимум отмечается в течение ночи.

Проще всего было бы объяснить эти факты тем, что увеличение температуры происходит в результате усиления физической активности, однако такое объяснение оказалось неверным.

The temperature of a human varies in the course of a day, with a minimum toward morning and a maximum (often with two peaks) during the daytime (Fig. 6).

The amplitude of this diurnal fluctuation averages ca 1 °C.

In night-active animals the temperature maximum occurs during the night.

The plausible inference that the increased temperature is simply the consequence of increased physical activity has, however, proved false.

Колебания температуры тела на протяжении 24 ч  — это один из многих суточных ритмов.

Даже в том случае, когда исключены все ориентирующие внешние сигналы (свет, температурные изменения, обычные часы приема пищи), температура тела продолжает колебаться ритмически, но период колебаний в этом случае перестает быть равным точно 24 ч.

«Свободно текущий» период составляет от 24 до 25 ч («циркадианная» периодичность).

Таким образом, суточные колебания температуры тела основаны на эндогенном ритме («биологические часы»), обычно синхронизованном с внешними сигналами, в частности с вращением Земли.

В условиях путешествия, связанного с пересечением земных меридианов, требуется 1-2 недели для того, чтобы температурный ритм пришел в соответствие с жизненным укладом, определяемым новым местным временем.

The 24-h fluctuation in body temperature is but one of many diurnal rhythms.

Even when all external entraining signals are eliminated (e.g., light, temperature, feeding times), body temperature continues to oscillate rhythmically — but no longer with a period of exactly 24 hours.

The “free-running” period is between 24 and 25 hours (“circadian” periodicity).

The diurnal oscillation of body temperature is thus based on an endogenous rhythm (the “biological clock”), which is ordinarily synchronized with external signals, the earth’s rotation in particular.

When one travels across the earth’s meridians it takes 1-2 weeks for the temperature rhythm to adjust to the living patterns set by the new local time.

На ритм суточных изменений температуры накладываются другие ритмы с более продолжительными периодами.

Наиболее известный и отчетливый из них — это температурный ритм, синхронизованный с менструальным циклом (рис. 6).

Superimposed on the diurnal temperature changes are rhythms with longer periods.

The best known and most conspicuous of these is the temperature rhythm synchronized with the menstrual cycle (see Fig. 6).

 

 6. Суточные колебания температуры тела (ректальной).

Нижняя кривая соответствует первой (преовуляторной), а верхняя кривая второй (постовуляторной) половинам менструального цикла (средние значения для восьми испытуемых).

Розовым цветом показан период сна

Fig. 25-6. Daily variation in body (rectal) temperature.

The lower curve was obtained in the first (preovulatory) half of the menstrual cycle, the upper curve in the second (postovulatory) half (means of 8 subjects).

Red shading: 
sleeping period.

Температура тела в условиях физической нагрузки

Body Temperature during Exercise

В условиях физической нагрузки внутренняя температура повышается, а средняя температура кожи снижается вследствие вызванного работой выделения и испарения пота (рис. 7).

Во время работы с субмаксимальной нагрузкой степень повышения внутренней температуры почти не зависит от окружающей температуры в пределах широкого диапазона (15°-35°C), пока происходит выделение пота.

Обезвоживание тела приводит к подъему внутренней температуры и тем самым лимитирует работоспособность.

The core temperature rises during physical activity, while the mean skin temperature falls due to the secretion and evaporation of sweat initiated by the work (Fig. 7).

During sub-maximal work the core temperature increase is nearly independent of ambient temperature over a wide range (15°-35°C), as long as the fluid lost by sweating is continually replaced.

Dehydration of the body acts to raise its temperature and therefore limits performance.

Стабильный уровень внутренней температуры, достигаемый при работе с субмаксимальной нагрузкой, пропорционален относительной производительности (работоспособности в процентах от индивидуального максимума, выраженного как Vo2max).

Ректальная температура во время марафонского бега, как установлено, может достигать 39-40 С, а в некоторых случаях — почти 41 °C.

The core temperature plateau reached during submaximal work is proportional to the relative performance (performance as % of the individual maximum, given by Vo2max).

The rectal temperatures of marathon runners have been found to reach 39°-40°С, and in some cases almost 42 °C.

 

Рис. 7. Температура тела, теплопродукция (огибающая линия) и теплоотдача (столбики) в условиях покоя и при физической нагрузке.

Столбики разделены следующим образом:
нижняя часть теплоотдача путем излучения,
средняя часть теплоотдача путем конвекции
верхняя часть — теплоотдача путем испарения
(без учета теплоотдачи за счет проведения).

Fig. 7. Body temperature, heat production (curve) and heat loss (columns) at rest and during work.

The columns are divided as follows:
bottom, radiative heat loss;
middle, convective heat loss;
top, evaporative heat loss;
conduction is neglected.

По материалам учебника Human Physiology (R. F. Schmidt, G. Thews) и его опубликованного перевода.

Материалы обработал: Евгений Бартов