الإجهاد الحراري وضربات الحرارة Heat Exhaustion and Heat Stroke
الإجهاد الحراري وضربات الحرارة
Heat exhaustion and heat Stroke
ينشأ الإجهاد الحراري بسبب عدم تحمل الجسم لمزيد من زيادة الحرارة, وهو يشمل حدوث مرض بسيط مثل الودمة الحرارية heat edema, والطفح الحراري, والتقلص الناتج عن الحر, والتكزز أو التقلص العضلي tetany, والغشيان بسبب الحر heat syncope, وضربات الحرارة هي أشد أشكال الأمراض المتعلقة بالحرارة, ويمكن تعريفها على أنها حرارة الجسم عندما تزيد عن 41.1 درجة مئوية والتي يصاحبها خلل في وظيفة الجهاز العصبي.
أنواع ضربة الحرارة
يوجد صورتين من ضربات الحرارة.
ضربات الحرارة الجهدية (exertional heatstroke (EHS: والتي تحدث بصفة عامة عند الأطفال الذين يتعرضون لمجهود بدني عنيف لفترة طويلة من الوقت في مناخ حار.
ضربات الحرارة الغير جهدية وهي (nonexertional heatstroke (NEHS: تحدث عند كبار السن, والمرضى بأمراض مزمنة, والأطفال الصغار جدا أثناء موجات زيادة الحرارة, وتكون أكثر شيوعا في المناطق التي لم تتعرض لموجات من زيادة الحرارة منذ سنوات.
وكلا النوعين يصاحبه معدلات مرتفعة من الوفيات والاعتلالات وخاصة عند تأخير العلاج, ومع تأثير الارتفاع العام في درجات الحرارة وظاهرة الاحتباس الحراري يتوقع زيادة الضربات الحرارية والوفيات الناجمة, و ضربات الحرارة يمكن تجنبها لأنها مرتبطة باستجابة الأشخاص وتصرفاتهم عند ارتفاع الحرارة.
تولد المرض
بالرغم من المدى الواسع لاختلافات الحرارة بالبيئة, فإن الإنسان يحتفظ بدرجة حرارة ثابتة للجسم من خلال الموازنة بين اكتساب الجسم للحرارة وفقدانها, وعندما يتغلب اكتساب الجسم للحرارة على آليات الجسم للتخلص من الحرارة الزائدة ترتفع حرارة الجسم وينشأ المرض بسبب زيادة حرارة الجسم, والحرارة الزائدة تغير من طبيعة بروتينات الجسم, وتفقد استقرار الدهون الفسفورية, والبروتينات الدهنية, وتسيل دهون الأغشية مسببة انهيار القلب والدورة الدموية, وفشل أعضاء متعددة بالجسم, وفي النهاية الوفاة, والحرارة المحددة التي يحدث عندها انهيار القلب والدورة الدموية تختلف من شخص لآخر حسب وجود أمرض مصاحبة, وقد لوحظ شفاء تام لحالات تعرضت لحرارة وصلت في الارتفاع إلى 46 درجة مئوية, كما أنه حدثت وفيات لحالات تعرضت لحرارة أقل من تلك الحرارة بكثير, وبصفة عامة فإن تخطي الحرارة لدرجة 41.1 مئوية يكون نكبة أو كارثة ويحتاج إلى علاج مكثف وفوري.
واكتساب الجسم للحرارة يتم من خلال آليات متعددة, فأثناء الراحة تنتج عمليات التحولات الغذائية الأساسية حوالي 100 كيلو كالوري من الحرارة في الساعة أو 1 كيلو كالوري / كيلو/ساعة, وهذه التفاعلات من الممكن أن تزيد حرارة الجسم بمعدل 1.1 درجة مئوية / ساعة وذلك في حالة تعطل آليات الجسم لتبديد الحرارة, والنشاط البدني العنيف يستطع زيادة إنتاج الحرارة بالجسم إلى 10 أضعاف وإلى مستوى يتخطى 1000 كيلو كالوري/ ساعة, ويماثل تأثير النشاط البدني الحمى fever, والارتعاش shivering, والارتجاف tremors, والتشنجات convulsions, وزيادة إفراز الغدة الدرقية thyrotoxicosis, واستجابة الجسم لعدوى شديدة تنتشر عن طريق الدم, وتناول الأدوية التي تحاكي تأثير الجهاز العصبي السمبثاوي sympathomimetic drugs, وحالات أخرى كثيرة يمكنها زيادة إنتاج الحرارة بالجسم وبالتالي زيادة حرارة الجسم.
والجسم يمكنه اكتساب حرارة أيضا من البيئة من خلال آليات مثل التوصيل, وتيارات الحمل, والإشعاع, وهذه الآليات تحدث على مستوى الجلد, وتحتاج إلى جلد يؤدي وظيفته جيدا, وكذلك غدد عرقية وجهاز عصبي مستقل, والتوصيل يشير إلى انتقال الحرارة بين جسمين متلامسين مختلفين في درجة الحرارة, وتيارات الحمل تشير إلى انتقال الحرارة بين سطح الجسم وغاز أو سائل يختلف عن الجسم في درجة الحرارة, ويشير الإشعاع إلى انتقال الحرارة في موجات كهرومغناطيسية بين الجسم والبيئة المحيطة, وفعالية الإشعاع كوسيلة لنقل الحرارة يعتمد على زاوية ميل الشمس, والفصل من فصول العام, ووجود سحب, وعلى سبيل المثال فإنه أثناء فصل الصيف فإن الاستلقاء مع التعرض لأشعة الشمس يزيد حرارة الجسم إلى حد يصل إلى 150 كيلو كالوري / ساعة.
وفي الحالات الطبيعية فإن اكتساب الجسم للحرارة يقابله فقدان حرارة مكافئ له, ويقوم بذلك جزء من المخ يسمى منطقة تحت المهاد hypothalamus, وهذه المنطقة من المخ تعمل كأداة آلية لتنظيم حرارة الجسم, وتوجه الجسم من خلال آليات إنتاج الحرارة وتبديدها لتحفظ حرارة الجسم عند معدل وظيفي ثابت, فالمستقبلات الحسية بالجلد والعضلات والحبل الشوكي ترسل المعلومات المتعلقة بحرارة الجسم للجزء الأمامي من منطقة تحت المهاد ليتم معالجة هذه المعلومات, وإعطاء استجابات وظيفية وتصرفات مناسبة, والاستجابات الوظيفية لزيادة حرارة الجسم تكون بزيادة سريان الدم - والذي يصل إلى 8 لتر / دقيقة - بالجلد (الذي يمثل أهم عضو يبدد حرارة الجسم الزائدة), وأيضا توسع الأوردة الطرفية بالجسم, وتنبيه الغدد العرقية لزيادة إفرازها.
والجلد كعضو له دور هام في تبديد الحرارة الزائدة بالجسم يقوم بذلك من خلال التوصيل وتيارات الحمل والإشعاع والتبخير, ويكون الإشعاع هو أهم الطرق لانتقال الحرارة أثناء الراحة في المناخ المعتدل, وهو يبدد حوالي 65% من حرارة الجسم, وهذه النسبة يتم تعديلها حسب الملابس, وعند ارتفاع الحرارة بالمحيط الخارجي يكون التوصيل هو أقل طرق الآليات الأربعة لفقد الحرارة, بينما التبخير والذي يشير إلى تحول السائل إلى غاز يصبح أهم طرق فقد الحرارة.
وكفاءة التبخير كآلية لفقد الحرارة يعتمد على حالة الجلد والغدد العرقية, ووظيفة الرئتين والحرارة المحيطة, والرطوبة, وحركة الهواء, وتأقلم الشخص من عدمه للحرارة المرتفعة, وعلى سبيل المثال فإن التبخير لا يحدث عندما تتعدى الرطوبة 75%, وهو قليل التأثير عند الأشخاص الذين لم يحدث لهم تأقلم, والأشخاص الذين لم يحدث لهم تأقلم يخرجون مقدار 1 لتر من العرق / ساعة, ويسبب ذلك فقدان 850 كيلو كالوري من الحرارة / ساعة, بينما الأشخاص الذين حدث لهم تأقلم يخرجون 2-3 لتر من العرق / ساعة, ويسبب ذلك فقدان حرارة يصل إلى 1740 كيلو كالوري من الحرارة / ساعة من خلال التبخير, ويحدث التأقلم للمناخ الحار خلال 7–10 أيام, و التأقلم يسمح للشخص بالتقليل من المستوى العتبي threshold level الذي يحدث عنده العرق, ومن زيادة إنتاج العرق, ومن زيادة طاقة الغدد العرقية في إعادة امتصاص صوديوم العرق, وبذلك تزيد فعالية الجسم في فقدان الحرارة الزائدة.
وعندما يفوق اكتساب الجسم للحرارة فقدانه لها, ترتفع حرارة الجسم وتحدث ضربات الحرارة للأشخاص الذين تنقصهم القدرة على تكييف البيئة المحيطة, مثل الأطفال الرضع, والمسنين, والذين لديهم أمراض مزمنة, علاوة على ذلك فإن المسنين والمرضى الذين يكون عندهم احتياطي قليل بالقلب والدورة الدموية لا يكون عندهم القدرة على توليد الاستجابات الوظيفية للضغوط الحرارية, ولذلك يكونوا معرضين لخطر الإصابة بضربات الحرارة, والأشخاص الذين لديهم مرض جلدي, أو يتناولون أدوية تحدث تداخل مع إفراز العرق, يكونوا معرضين لخطر الإصابة بضربات الحرارة لأنهم لا يتمكنون من تبديد الحرارة الزائدة بأجسامهم, بالإضافة إلى ذلك فإن إعادة توزيع الحرارة إلى أطراف الجسم مع فقدان الحرارة والأملاح مع العرق يضع حمل كبير على القلب الذي قد يفشل في الحفاظ على ضخ كمية من الدم كافية, وبذلك تحدث زيادة في الوفيات والاعتلالات.
والعوامل التي تتداخل مع تبديد الجسم للحرارة الزائدة تشمل كمية الدم الغير كافية بالأوعية الدموية, ووجود خلل بوظائف القلب, والجلد الغير طبيعي, وبالإضافة إلى ذلك فإن زيادة الحرارة المحيطة, وزيادة الرطوبة, من الممكن أن تتداخل مع فقد الجسم للحرارة الزائدة, وكذلك فإن أدوية عديدة تتداخل مع فقدان الجسم للحرارة الزائدة, مما يؤدي إلى حدوث مرض بسبب زيادة حرارة الجسم, وأيضا فإن حدوث خلل وظيفي بمنطقة تحت المهاد بالمخ من الممكن أن يؤدي إلى زيادة حرارة الجسم.
وبصفة عامة فإن زيادة الحرارة تؤثر بصورة مباشرة على خلايا الجسم, بإحداث تغيير بالبروتينات, وأغشية الخلية, كما تسبب انطلاق حرائك خلوية cytokines, وبروتينات صدمة حرارية, والتي تمكن الخلية من تحمل الضغوط التي تتعرض لها, وفي حالة استمرار الضغوط فإن الخلية تخضع وتبدأ في الموت المبرمج apoptosis لتموت في النهاية, وبعض العوامل الموجودة مسبقا مثل السن والتركيب الوراثي, وعدم تأقلم الشخص من الممكن أن يساعد في تطور الحالة من الإجهاد الحراري إلى الضربة الحرارية, وحدوث متلازمة الاضطراب المتعدد للأعضاء و الوفاة.
الإجهاد الحراري وضربات الحرارة
Heat exhaustion and heat Stroke
ينشأ الإجهاد الحراري بسبب عدم تحمل الجسم لمزيد من زيادة الحرارة, وهو يشمل حدوث مرض بسيط مثل الودمة الحرارية heat edema, والطفح الحراري, والتقلص الناتج عن الحر, والتكزز أو التقلص العضلي tetany, والغشيان بسبب الحر heat syncope, وضربات الحرارة هي أشد أشكال الأمراض المتعلقة بالحرارة, ويمكن تعريفها على أنها حرارة الجسم عندما تزيد عن 41.1 درجة مئوية والتي يصاحبها خلل في وظيفة الجهاز العصبي.
أنواع ضربة الحرارة
يوجد صورتين من ضربات الحرارة.
ضربات الحرارة الجهدية (exertional heatstroke (EHS: والتي تحدث بصفة عامة عند الأطفال الذين يتعرضون لمجهود بدني عنيف لفترة طويلة من الوقت في مناخ حار.
ضربات الحرارة الغير جهدية وهي (nonexertional heatstroke (NEHS: تحدث عند كبار السن, والمرضى بأمراض مزمنة, والأطفال الصغار جدا أثناء موجات زيادة الحرارة, وتكون أكثر شيوعا في المناطق التي لم تتعرض لموجات من زيادة الحرارة منذ سنوات.
وكلا النوعين يصاحبه معدلات مرتفعة من الوفيات والاعتلالات وخاصة عند تأخير العلاج, ومع تأثير الارتفاع العام في درجات الحرارة وظاهرة الاحتباس الحراري يتوقع زيادة الضربات الحرارية والوفيات الناجمة, و ضربات الحرارة يمكن تجنبها لأنها مرتبطة باستجابة الأشخاص وتصرفاتهم عند ارتفاع الحرارة.
تولد المرض
بالرغم من المدى الواسع لاختلافات الحرارة بالبيئة, فإن الإنسان يحتفظ بدرجة حرارة ثابتة للجسم من خلال الموازنة بين اكتساب الجسم للحرارة وفقدانها, وعندما يتغلب اكتساب الجسم للحرارة على آليات الجسم للتخلص من الحرارة الزائدة ترتفع حرارة الجسم وينشأ المرض بسبب زيادة حرارة الجسم, والحرارة الزائدة تغير من طبيعة بروتينات الجسم, وتفقد استقرار الدهون الفسفورية, والبروتينات الدهنية, وتسيل دهون الأغشية مسببة انهيار القلب والدورة الدموية, وفشل أعضاء متعددة بالجسم, وفي النهاية الوفاة, والحرارة المحددة التي يحدث عندها انهيار القلب والدورة الدموية تختلف من شخص لآخر حسب وجود أمرض مصاحبة, وقد لوحظ شفاء تام لحالات تعرضت لحرارة وصلت في الارتفاع إلى 46 درجة مئوية, كما أنه حدثت وفيات لحالات تعرضت لحرارة أقل من تلك الحرارة بكثير, وبصفة عامة فإن تخطي الحرارة لدرجة 41.1 مئوية يكون نكبة أو كارثة ويحتاج إلى علاج مكثف وفوري.
واكتساب الجسم للحرارة يتم من خلال آليات متعددة, فأثناء الراحة تنتج عمليات التحولات الغذائية الأساسية حوالي 100 كيلو كالوري من الحرارة في الساعة أو 1 كيلو كالوري / كيلو/ساعة, وهذه التفاعلات من الممكن أن تزيد حرارة الجسم بمعدل 1.1 درجة مئوية / ساعة وذلك في حالة تعطل آليات الجسم لتبديد الحرارة, والنشاط البدني العنيف يستطع زيادة إنتاج الحرارة بالجسم إلى 10 أضعاف وإلى مستوى يتخطى 1000 كيلو كالوري/ ساعة, ويماثل تأثير النشاط البدني الحمى fever, والارتعاش shivering, والارتجاف tremors, والتشنجات convulsions, وزيادة إفراز الغدة الدرقية thyrotoxicosis, واستجابة الجسم لعدوى شديدة تنتشر عن طريق الدم, وتناول الأدوية التي تحاكي تأثير الجهاز العصبي السمبثاوي sympathomimetic drugs, وحالات أخرى كثيرة يمكنها زيادة إنتاج الحرارة بالجسم وبالتالي زيادة حرارة الجسم.
والجسم يمكنه اكتساب حرارة أيضا من البيئة من خلال آليات مثل التوصيل, وتيارات الحمل, والإشعاع, وهذه الآليات تحدث على مستوى الجلد, وتحتاج إلى جلد يؤدي وظيفته جيدا, وكذلك غدد عرقية وجهاز عصبي مستقل, والتوصيل يشير إلى انتقال الحرارة بين جسمين متلامسين مختلفين في درجة الحرارة, وتيارات الحمل تشير إلى انتقال الحرارة بين سطح الجسم وغاز أو سائل يختلف عن الجسم في درجة الحرارة, ويشير الإشعاع إلى انتقال الحرارة في موجات كهرومغناطيسية بين الجسم والبيئة المحيطة, وفعالية الإشعاع كوسيلة لنقل الحرارة يعتمد على زاوية ميل الشمس, والفصل من فصول العام, ووجود سحب, وعلى سبيل المثال فإنه أثناء فصل الصيف فإن الاستلقاء مع التعرض لأشعة الشمس يزيد حرارة الجسم إلى حد يصل إلى 150 كيلو كالوري / ساعة.
وفي الحالات الطبيعية فإن اكتساب الجسم للحرارة يقابله فقدان حرارة مكافئ له, ويقوم بذلك جزء من المخ يسمى منطقة تحت المهاد hypothalamus, وهذه المنطقة من المخ تعمل كأداة آلية لتنظيم حرارة الجسم, وتوجه الجسم من خلال آليات إنتاج الحرارة وتبديدها لتحفظ حرارة الجسم عند معدل وظيفي ثابت, فالمستقبلات الحسية بالجلد والعضلات والحبل الشوكي ترسل المعلومات المتعلقة بحرارة الجسم للجزء الأمامي من منطقة تحت المهاد ليتم معالجة هذه المعلومات, وإعطاء استجابات وظيفية وتصرفات مناسبة, والاستجابات الوظيفية لزيادة حرارة الجسم تكون بزيادة سريان الدم - والذي يصل إلى 8 لتر / دقيقة - بالجلد (الذي يمثل أهم عضو يبدد حرارة الجسم الزائدة), وأيضا توسع الأوردة الطرفية بالجسم, وتنبيه الغدد العرقية لزيادة إفرازها.
والجلد كعضو له دور هام في تبديد الحرارة الزائدة بالجسم يقوم بذلك من خلال التوصيل وتيارات الحمل والإشعاع والتبخير, ويكون الإشعاع هو أهم الطرق لانتقال الحرارة أثناء الراحة في المناخ المعتدل, وهو يبدد حوالي 65% من حرارة الجسم, وهذه النسبة يتم تعديلها حسب الملابس, وعند ارتفاع الحرارة بالمحيط الخارجي يكون التوصيل هو أقل طرق الآليات الأربعة لفقد الحرارة, بينما التبخير والذي يشير إلى تحول السائل إلى غاز يصبح أهم طرق فقد الحرارة.
وكفاءة التبخير كآلية لفقد الحرارة يعتمد على حالة الجلد والغدد العرقية, ووظيفة الرئتين والحرارة المحيطة, والرطوبة, وحركة الهواء, وتأقلم الشخص من عدمه للحرارة المرتفعة, وعلى سبيل المثال فإن التبخير لا يحدث عندما تتعدى الرطوبة 75%, وهو قليل التأثير عند الأشخاص الذين لم يحدث لهم تأقلم, والأشخاص الذين لم يحدث لهم تأقلم يخرجون مقدار 1 لتر من العرق / ساعة, ويسبب ذلك فقدان 850 كيلو كالوري من الحرارة / ساعة, بينما الأشخاص الذين حدث لهم تأقلم يخرجون 2-3 لتر من العرق / ساعة, ويسبب ذلك فقدان حرارة يصل إلى 1740 كيلو كالوري من الحرارة / ساعة من خلال التبخير, ويحدث التأقلم للمناخ الحار خلال 7–10 أيام, و التأقلم يسمح للشخص بالتقليل من المستوى العتبي threshold level الذي يحدث عنده العرق, ومن زيادة إنتاج العرق, ومن زيادة طاقة الغدد العرقية في إعادة امتصاص صوديوم العرق, وبذلك تزيد فعالية الجسم في فقدان الحرارة الزائدة.
وعندما يفوق اكتساب الجسم للحرارة فقدانه لها, ترتفع حرارة الجسم وتحدث ضربات الحرارة للأشخاص الذين تنقصهم القدرة على تكييف البيئة المحيطة, مثل الأطفال الرضع, والمسنين, والذين لديهم أمراض مزمنة, علاوة على ذلك فإن المسنين والمرضى الذين يكون عندهم احتياطي قليل بالقلب والدورة الدموية لا يكون عندهم القدرة على توليد الاستجابات الوظيفية للضغوط الحرارية, ولذلك يكونوا معرضين لخطر الإصابة بضربات الحرارة, والأشخاص الذين لديهم مرض جلدي, أو يتناولون أدوية تحدث تداخل مع إفراز العرق, يكونوا معرضين لخطر الإصابة بضربات الحرارة لأنهم لا يتمكنون من تبديد الحرارة الزائدة بأجسامهم, بالإضافة إلى ذلك فإن إعادة توزيع الحرارة إلى أطراف الجسم مع فقدان الحرارة والأملاح مع العرق يضع حمل كبير على القلب الذي قد يفشل في الحفاظ على ضخ كمية من الدم كافية, وبذلك تحدث زيادة في الوفيات والاعتلالات.
والعوامل التي تتداخل مع تبديد الجسم للحرارة الزائدة تشمل كمية الدم الغير كافية بالأوعية الدموية, ووجود خلل بوظائف القلب, والجلد الغير طبيعي, وبالإضافة إلى ذلك فإن زيادة الحرارة المحيطة, وزيادة الرطوبة, من الممكن أن تتداخل مع فقد الجسم للحرارة الزائدة, وكذلك فإن أدوية عديدة تتداخل مع فقدان الجسم للحرارة الزائدة, مما يؤدي إلى حدوث مرض بسبب زيادة حرارة الجسم, وأيضا فإن حدوث خلل وظيفي بمنطقة تحت المهاد بالمخ من الممكن أن يؤدي إلى زيادة حرارة الجسم.
وبصفة عامة فإن زيادة الحرارة تؤثر بصورة مباشرة على خلايا الجسم, بإحداث تغيير بالبروتينات, وأغشية الخلية, كما تسبب انطلاق حرائك خلوية cytokines, وبروتينات صدمة حرارية, والتي تمكن الخلية من تحمل الضغوط التي تتعرض لها, وفي حالة استمرار الضغوط فإن الخلية تخضع وتبدأ في الموت المبرمج apoptosis لتموت في النهاية, وبعض العوامل الموجودة مسبقا مثل السن والتركيب الوراثي, وعدم تأقلم الشخص من الممكن أن يساعد في تطور الحالة من الإجهاد الحراري إلى الضربة الحرارية, وحدوث متلازمة الاضطراب المتعدد للأعضاء و الوفاة.
