La termoregolazione radiazione è un meccanismo di perdita di calore caratterizzato dalla radiazione termica. Con la radiazione, l'energia termica esce dal corpo come un'onda elettromagnetica o una radiazione infrarossa. Il surriscaldamento dovuto alle radiazioni è considerato un passo terapeutico nel cancro.
Cos'è la radiazione?
La temperatura del corpo umano è mantenuta costante da un'ampia varietà di meccanismi. La temperatura di circa 37 gradi Celsius (leggermente diversa da persona a persona) corrisponde alla temperatura ideale di lavoro di numerosi enzimi.
Per mantenere questo valore ideale, l'organismo umano è costantemente in scambio termico con l'ambiente. L'insieme di questi processi di scambio e dei processi corporei associati è noto come termoregolazione del corpo. L'ipotalamo è il centro di regolamentazione. I quattro meccanismi di scambio termico sono convezione, conduzione, evaporazione e irraggiamento.
La medicina distingue tra meccanismi di trasporto del calore esterno e interno. Il trasporto del calore interno avviene principalmente per convezione e conduzione. Nessun mezzo portante è richiesto per la conduzione, mentre la convezione funziona con un mezzo portante. La radiazione e l'evaporazione sono principalmente attribuite al trasporto di calore esterno. Mentre l'evaporazione corrisponde all'evaporazione, la radiazione è la radiazione termica.
Funzione e compito
Con la radiazione, l'energia termica viene spostata sotto forma di un'onda elettromagnetica come radiazione infrarossa. Contrariamente al trasporto per convezione, ad esempio, la radiazione non dipende dalla materia, ma funziona esclusivamente con la radiazione termica non materiale.
Senza riflessione, i raggi infrarossi a onde lunghe penetrano nel corpo umano dall'esterno. Questi raggi a onde lunghe possono emanare da varie sorgenti nell'area circostante. La fonte più importante di radiazioni infrarosse a onde lunghe è, ad esempio, il sole. Anche oggetti o persone nelle immediate vicinanze possono emettere raggi infrarossi a onde lunghe. I raggi infrarossi a onde corte non entrano nell'organismo senza essere riflessi, ma vengono riflessi ad un'altezza fino al 50 percento. Questa riflessione avviene principalmente attraverso il pigmento della pelle.
La legge di Stefan-Boltzmann specifica l'emissione di radiazione termica di un corpo nero ideale in funzione della temperatura corporea. Risale ai fisici Ludwig e Josef Stefan Boltzmann. La sua legge costituisce il quadro di base per la radiazione termoregolatrice. La legge di Stefan-Boltzmann è stata scoperta più o meno sperimentalmente nel XIX secolo. Boltzmann ha basato la sua derivazione sulle leggi della termodinamica e sull'elettrodinamica di Maxwell. Nel derivarlo assume la densità di radiazione spettrale dei corpi neri e realizza un'integrazione della densità di radiazione su tutte le frequenze e nel semispazio irradiato dall'elemento superficiale.
La legge di radiazione della radiazione indica quale potenza di radiazione un corpo nero di una certa area emette nell'ambiente alla temperatura assoluta.
Il calore viene costantemente generato nel corpo umano, principalmente attraverso i processi metabolici e il lavoro muscolare. Questo calore viene trasportato in superficie attraverso processi interni di trasporto del calore come conduzione e convezione. Il calore irradia dalla superficie del corpo come parte della radiazione secondo la legge di Boltzmann, in modo che si verifichino perdite di calore. Queste perdite di calore proteggono le persone dal surriscaldamento.
D'altra parte, il corpo umano assorbe anche calore dall'ambiente tramite radiazione. Affinché la temperatura corporea costante possa essere mantenuta, le perdite di calore vengono nuovamente avviate se necessario.
In questo modo i processi termoregolatori come l'irraggiamento, la convezione, l'evaporazione e la conduzione proteggono il corpo umano dal surriscaldamento e dall'ipotermia. Entrambi gli stati interrompono o addirittura paralizzerebbero il lavoro enzimatico e quindi dozzine di processi corporei.
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L'ipertermia è un surriscaldamento del corpo che va contro il centro di termoregolazione. A differenza della febbre, l'ipertermia non è causata dai pirogeni. Le forme speciali ipertermiche sono ipertermie maligne che si verificano a seguito degli effetti dei farmaci o dell'uso di droghe.
L'ipertermia può anche essere provocata artificialmente tramite radiazioni e quindi corrisponde a una fase terapeutica, come mostrato, ad esempio, nel contesto delle cure contro il cancro. La chemioterapia è spesso supportata con successo dall'ipertermia artificiale. Si distinguono diversi tipi di ipertermia artificiale. Oltre all'ipertermia di tutto il corpo, c'è, ad esempio, ipertermia profonda o ipertermia prostatica. Con l'ipertermia di tutto il corpo, tutto il corpo è surriscaldato tranne la testa.
Questo surriscaldamento mirato avviene con l'ausilio di riscaldatori a infrarossi e porta la temperatura corporea a valori fino a 40,5 gradi Celsius. L'ipertermia profonda si verifica solo sul tessuto colpito e riscalda la parte malata del corpo fino a 44 gradi Celsius. L'ipertermia prostatica è solitamente prodotta dall'ipertermia transuretrale. Oltre al calore, viene utilizzata la radiazione di un campo elettrico da onde radio corte.
L'ipertermia come termine medico si oppone all'ipotermia. Descrive l'ipotermia dovuta a un'eccessiva perdita di calore per irraggiamento, conduzione, convezione ed evaporazione. L'ipotermia dovuta alle perdite di calore è supportata principalmente dalle basse temperature dell'aria. Anche l'acqua fredda o il vento favoriscono la perdita di calore da un corpo. Pertanto, l'ipotermia si verifica tipicamente come parte di incidenti in acqua, in montagna e nelle grotte. Stare in un ambiente generalmente freddo può anche causare ipotermia.
La medicina distingue tra ipotermia lieve, moderata e grave. Una grave ipotermia fa scendere la temperatura corporea sotto i 28 gradi Celsius e può essere fatale. Oltre allo stato di incoscienza o all'arresto cardiaco, questa forma di ipotermia è caratterizzata da ridotta attività cerebrale, edema polmonare e pupille rigide. Si verificano aritmie cardiache. Spesso c'è anche un arresto respiratorio dovuto all'ipotermia.
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