Расстройства, связанные с перегревом, включают в себя ряд заболеваний, степень тяжести которых варьирует от мышечных спазмов и теплового истощения до теплового удара (который может быть опасен для жизни). Текущие оценки смертности, связанной с перегревом, полученные от Центров по контролю и профилактике заболеваний, показывают, что тепловые болезни в Соединенных Штатах являются причиной более 700 смертельных случаев в год (1). Ожидается, что это число значительно вырастет в течение следующих нескольких десятилетий, поскольку глобальные температуры продолжают повышаться (2).
Пациенты с тепловым истощением сохраняют способность теплоотдачи, органы центральной нервной системы (ЦНС) продолжают функционировать нормально. При тепловом ударе компенсаторные механизмы теплоотдачи истощаются, и нарушается функция органов ЦНС. Тепловой удар следует заподозрить у всех пациентов с гипертермией и измененным психическим статусом.
Злокачественная гипертермия, злокачественный нейролептический синдром, и серотониновый синдром являются другими патологическими состояниями, при которых гипертермия (повышенная температура тела) может быть опасной для жизни.
Общие справочные материалы
1. Vaidyanathan A, Malilay J, Schramm P: Heat-related deaths—United States, 2004–2018. MMWR 69(24);729-734, 2020.
2. Khatana SAM, Werner RM, Groenveld PW: Association of extreme heat with all-cause mortality in the contiguous US, 2008-2017. JAMA Netw Open 5(5):e2212957, 2022. doi: 10.1001/jamanetworkopen.2022.12957
Патофизиология заболеваний, вызванных воздействием тепла
Тепло поступает в организм человека из
Окружающей среды
Метаболизм
Теплоотдача происходит через кожу путем:
Излучения: отдача тепла организмом непосредственно в прохладную окружающую среду путем инфракрасного излучения Этот процесс не нуждается ни в движении воздуха, ни в прямом контакте
Испарения: охлаждение за счет испарения воды (например, при потоотделении)
Конвекции: передача тепла в более холодный воздух (или жидкость), происходящая на открытых участках кожи
Теплопроведения: передача тепла от более теплой поверхности на более холодную при непосредственном контакте
Вклад каждого из этих механизмов варьирует в зависимости от температуры и влажности окружающей среды. При температуре окружающей среды ниже температуры тела излучением обеспечивается 65% охлаждения. Испарение в норме создает 30% охлаждающего эффекта, а выдыхание паров воды и производство мочи и кала прибавляют еще около 5%.
Когда температура окружающей среды > 35° C испарение приводит практически к рассеиванию тепла. Однако эффективность потоотделения ограничена площадью поверхности тела и влажностью окружающей среды. При влажности окружающей среды >75% теплоотдача за счет испарения заметно уменьшается. Таким образом, если температура и влажность окружающей среды высокие, риск расстройства вследствие перегрева заметно возрастает.
Организм может компенсировать большие колебания тепловой нагрузки, но длительное или чрезмерное воздействие тепла, превышающее способность теплоотдачи, повышает температуру тела. Умеренное, преходящее повышение температуры тела вполне допустимо, но значительное повышение (обычно > 41° С) может привести к денатурации белков и высвобождению воспалительных цитокинов. В результате может развиться клеточная дисфункция и активироваться воспалительный каскад, приводящий к полиорганной дисфункции, подобной той, которая следует за длительным шоком.
Компенсаторные механизмы включают острофазовый ответ, который сдерживает воспалительную реакцию (например, путем стимулирования выработки белков, которые снижают продукцию свободных радикалов и подавляют высвобождение протеолитических ферментов). Кроме того, повышенная температура тела запускает экспрессию белков теплового шока. Эти белки временно стимулируют переносимость воздействия высоких температур посредством малоизученного механизма (например, возможно, за счет предупреждения денатурации белков) и нормализуют ответные реакции сердечно-сосудистой системы. При длительных и чрезмерных повышениях температуры компенсаторные механизмы перегружаются, что приводит к развитию воспаления и синдрому полиорганной дисфункции.
Теплоотдача зависит от изменений кожного кровотока потоотделения. Скорость кожного кровотока составляет от 200 до 250 мл/минуту при нормальных температурах и повышается до 7–8 л/минуту при тепловой нагрузке (увеличивая теплоотдачу путем теплопроведения, излучения, испарения и конвекции), однако это требует значительного увеличения сердечного выброса. Кроме того, стресс вследствие перегрева увеличивает выработку пота от незначительного до > 2 л/час, что может быстро привести к тяжелому обезвоживанию и потере электролитов. Однако длительное воздействию высоких температур запускает механизмы физиологических изменений, позволяющих организму приспособиться к тепловым нагрузкам (акклиматизация); например, у неакклиматизировавшихся людей уровни натрия в поте составляют 40–100 мЭкв/л (40-100 ммоль/л), а у акклиматизировавшихся эти уровни снижаются до 10–70 мЭкв/л (ммоль/л).
Этиология заболеваний, вызванных воздействием тепла
Нарушения, вызванные воздействием высоких температур, развиваются в результате сочетания повышенного поступления тепла и пониженной теплоотдачи (см. таблицу Факторы, способствующие развитию тепловых рассройств).
Избыточное поступление тепла обычно является результатом высоких нагрузок, высоких температур окружающей среды или их комбинации. Болезненные состояния и прием стимулирующих препаратов также могут быть причинами повышения температуры.
Нарушение охлаждения тела может быть обосновано ожирением, высокой влажностью, высокой температурой окружающей среды, теплой одеждой и любыми другими факторами, которые ухудшают потоотделение или испарение пота.
Клинические проявления тепловой болезни обостряются при следующих обстоятельствах:
неспособности переносить повышенные потребности со стороны сердечно-сосудистой системы (например, в связи с возрастом, сердечной недостаточностью, хроническим заболеванием почек, нарушением дыхательной функции, печеночной недостаточностью);
Дегидратация
Нарушение электролитного баланса
Прием определенных лекарственных препаратов (см. таблицу Распространенные факторы, способствующие развитию тепловых расстройств)
В группу высокого риска входят пожилые люди и дети младшего возраста. Лица пожилого возраста находятся в зоне высокого риска, так как они чаще принимают лекарственные препараты, увеличивающие этот риск, у них чаще развивается дегидратация и сердечная недостаточность, а также имеют возрастную потерю белков теплового шока. У детей повышенный риск связан с более высоким соотношением площади поверхности тела к его массе (что создает условия для большего потребления тепла из окружающей среды с жаркие дни) и с меньшей скоростью производства пота. Дети медленнее акклиматизируются и меньше ощущают жажду. И пожилые люди, и маленькие дети могут быть относительно малоподвижны, что не дает им возможности самостоятельно покинуть место воздействия высокой температуры.
Факторы, способствующие развитию тепловых рассройств
Состояние | Примеры |
|---|---|
Избыточное поступление тепла | |
Некоторые функциональные нарушения | Инфекции Нейролептический злокачественный синдром Судороги |
Высокие температуры окружающей среды | Повышение глобальных температур |
Стимулирующие лекарственные препараты | Метилендиоксиметамфетамин (МДМА или экстази) Фенциклидин (РСР) |
Высокая нагрузка | Физические нагрузки Физический труд |
Синдром отмены определенных препаратов | |
Ослабленное охлаждение | |
Теплая одежда | Защитные приспособления для рабочих и спортсменов (например, накладки для игры в футбол) |
Высокие температуры окружающей среды | — |
Высокая влажность | — |
Ожирение и/или плохая подготовленность сердечно-сосудистой системы | — |
Возраст ≤ 6 лет и ≥ 65 лет | — |
Ослабленное потоотделение* | |
Антихоленергические препараты | Антигистаминные препараты Антипаркинсонические препараты Атропин Фенотиазины Скополамин |
— | |
Кожные заболевания | Рубцы после ожогов, обширные Экзема, обширный Климатический гипергидроз Псориаз, обширная Системная склеродермия |
* Ослабленное потоотделение - причина ослабленного охлаждения. | |
Профилактика заболеваний, вызванных воздействием тепла
Врачи должны рекомендовать соблюдение следующих мер предосторожности (1), чтобы предотвратить тепловой удар:
В очень жаркую погоду детям и пожилым людям не следует оставаться в непроветриваемых помещениях, если в них не предусмотрен кондиционер.
Детей и пожилых людей нельзя оставлять в автомобиле на солнцепеке.
По возможности следует избегать высоких нагрузок в условиях высоких температур или плохо проветриваемых помещениях, также не следует носить тяжелую и теплоизолирующую одежду.
Показатель потери веса можно использовать для контроля степени обезвоживания; тем, кто теряет 2–3% массы тела, следует выпивать больше жидкости, чтобы на следующий день перед началом работы или физической нагрузки разница в весе не превышала 1 кг. Если потеря в весе > 4%, то следует отказаться от физических нагрузок на 1 день.
Если физические нагрузки на жаре неизбежны, жидкость необходимо возмещать частым питьем, и для улучшения испарения полезно носить открытые сетчатые одежды или пользоваться вентилятором.
Гидратация
Поддержание адекватной гидратации и концентрации натрия помогает предотвратить тепловые расстройства. Жажда является ненадежным признаком обезвоживания и необходимости восполнения жидкости при физической нагрузке, потому что жажда возникает только при повышении осмоляльности плазмы на 1-2% выше нормы. Таким образом, жидкость необходимо пить вне зависимости от ощущения жажды через каждые несколько часов. Так как максимум чистого поглощения воды в кишечнике составляет около 20 мл/минуту (1200 мл/час, что ниже максимальной скорости потоотделения 2000 мл/час), длительную физическую нагрузку, сопровождающуюся сильным потоотделением, обязательно необходимо перемежать с периодами отдыха, уменьшающими скорость потоотделения и дающими время для регидратации.
Выбор оптимальной жидкости для регидратации зависит от предполагаемой потери воды и электролитов, что в свою очередь зависит от длительности и степени тяжести нагрузок, факторов окружающей среды и предшествующей акклиматизации человека. При необходимости быстрого всасывания жидкости нужно помнить, что напитки, содержащие углеводы, всасываются на 30% быстрее обычной воды. С максимальной скоростью всасываются напитки, содержащие 6-7% углеводов. Не следует использовать растворы с более высокой концентрацией углеводов, так как они могут вызвать спазмы желудка, и всасывание жидкости замедлится. Однако, для большинства ситуаций и видов деятельности обычная вода вполне подходит для регидратации, так как позволяет избежать чрезмерной гидратации. Значительная гипонатриемия наблюдалась у спортсменов с длительными нагрузками, пившими обычную воду очень часто до, во время и после тренировок без возмещения потерь натрия. Не рекомендовано употребление специальных восстанавливающих гидратацию растворов (например, напитки для спортсменов), но их вкус способствует увеличению их потребления, а умеренное содержание соли полезно при повышенной потребности организма в жидкости.
Чернорабочие, солдаты, спортсмены с длительными нагрузками или сильно потеющие лица могут терять ≥ 20 г натрия в день, что повышает вероятность судорог мышц в условиях перегрева; таким людям необходимо компенсировать потерю натрия с напитками и пищей. В большинстве ситуаций достаточно употребления обычно подсоленной пищи; однако люди, придерживающиеся низкосолевой диеты, должны повышать потребление соли. В более экстремальных условиях (например, при длительных нагрузках у людей без акклиматизации) можно использовать солевой раствор для перорального применения. Идеальной является концентрация 0,1% натрия хлорида, которую можно достигнуть, растворив таблетку соли 1 г или четверть чайной ложки столовой соли в литре воды. Этот раствор следует пить в сложных и экстремальных обстоятельствах. Не следует употреблять таблетированную соль, не растворив ее. Она раздражает желудок и может вызвать рвоту, совершенно не поспособствовав при этом устранению дегидратации.
Здравый смысл и предостережения
|
Акклиматизация
Постепенное и постоянное увеличение уровня и количества нагрузки на жаре приводит, в конечном счете, к аккклиматизации, что позволяет людям безопасно работать при температурах, которые ранее были непереносимы или опасны для жизни. Для достижения максимальной акклиматизации, как правило, требуется провести 8-11 дней в жарких условиях, выполняя ежедневные упражнения (например, от 1- 2 часов в день с ежедневным повышением интенсивности нагрузки). При акклиматизации значительно усиливается потоотделение и следовательно, охлаждение на заданном уровне нагрузки и существенно снижается содержание электролитов в поте и риск теплового удара. Люди, которые не акклиматизировались, чаще страдают от тепловых спазмов или других тепловых заболеваний во время длительной нагрузки и могут нуждаться в увеличении потребления натрия.
Здравый смысл и предостережения
|
Выбор нагрузок
По возможности люди должны подстраивать уровень своей активности под условия окружающей среды и особенности одежды, которую они вынуждены носить и которая препятствует теплоотдаче (например, защитная одежда при пожаре или химических воздействиях). Периоды работы должны быть сокращены, а периоды отдыха увеличены при следующих обстоятельствах:
Повышение температуры
Повышение влажности
Увеличение нагрузки
Более интенсивная инсоляция
Отсутствие движения воздуха
Необходимость носить защитную одежду или экипировку
Лучшим показателем тепловой нагрузки окружающей среды является температура влажного шарика психрометра (WBGT), которая широко используется в армии, промышленности и спорте. В дополнение к температурному показателю WBGT отражает воздействие влажности, ветра и солнечной радиации. WBGT можно использовать в качестве ориентира для рекомендаций по уровню активности (см. таблицу Температура влажного шарика психрометра и рекомендуемые уровни активности).
Хотя сама WBGT является сложным показателем и не всегда доступна, ее можно рассчитать на основе только показателей температуры и относительной влажности в солнечных условиях и при легком ветерке (см. рисунок Температура влажного шарика психрометра в зависимости от температуры и относительной влажности окружающей среды).
Температура влажного шарика психрометра в зависимости от температуры и относительной влажности окружающей среды
Значения получены по приблизительной формуле, включающей показатели температуры и относительной влажности окружающей среды при условиях полного солнечного освещения и легкого ветра. В других условиях уровень теплового стресса может быть преувеличен. |
Температура влажного шарика психрометра и рекомендуемые уровни активности
Температура °C | Рекомендации |
|---|---|
≤ 15,6 (≤ 60) | Нет необходимости в мерах предосторожности |
> 15,6–21,1 (> 60–70) | В мерах предосторожности нет необходимости при обеспечении адекватной регидратации |
> 21,1–23,9 (> 70–75) | Без акклиматизации: избегать пешего туризма, занятий спортом и пребывания на открытом солнце После акклиматизации: допустимы тяжелые и умеренные нагрузки с соблюдением мер предосторожности |
> 23,9–26,7 (> 75–80) | Без акклиматизации: прекратить или ограничить физические нагрузки После акклиматизации: физические нагрузки с осторожностью; периоды отдыха и употребление воды каждые 20-30 минут |
> 26,7–31,1 (> 80–88) | Без акклиматизации: избегать любой активности После акклиматизации: возможны короткие ограниченные периоды активности, если сохраняется нормальное самочувствие |
≥ 31,1 (> 88) | Избегать физической активности и воздействия солнечных лучей |
Общие справочные материалы
1. Lipman GS, Gaudio FG, Eifling KP, et al: Wilderness Medical Society clinical practice guidelines for the prevention and treatment of heat illness: 2019 Update. Wilderness Environ Med. 30(4S):S33-S46, 2019. doi: 10.1016/j.wem.2018.10.004
Основные положения
При температуре окружающей среды > 35° С охлаждение в значительной мере происходит за счет испарения, однако при влажности > 75% испарение заметно уменьшается, поэтому в условиях одновременно высокой температуры и влажности высок риск развития тепловых расстройств.
К многочисленным факторам риска тепловых расстройств относятся также употребленные некоторых препаратов, заболевания (включая нарушающие баланс электролитов или снижающие резервы сердечно-сосудистой системы), младший детский и пожилой возраст.
Профилактика включает в себя общие мероприятия и восполнение потерь жидкости и натрия.
Акклиматизация, для которой требуются ежедневные упражнения на протяжении 8-11 дней, уменьшает риск развития теплового расстройства.
Нагрузку следует ограничить при повышении температуры, влажности, воздействии солнечного света, ношении теплой одежды или экипировки, а также при уменьшении подвижности воздуха.
