De thermoregulatie straling is een mechanisme van warmteverlies dat wordt gekenmerkt door warmtestraling. Bij straling beweegt thermische energie uit het lichaam als een elektromagnetische golf of infraroodstraling. Oververhitting door straling wordt beschouwd als een therapeutische stap bij kanker.
Wat is straling?
De temperatuur van het menselijk lichaam wordt constant gehouden door een breed scala aan mechanismen. De temperatuur van rond de 37 graden Celsius (enigszins verschillend van persoon tot persoon) komt overeen met de ideale werktemperatuur van tal van enzymen.
Om deze ideale waarde te behouden, is het menselijk organisme permanent in warmte-uitwisseling met de omgeving. Het geheel van deze uitwisselingsprocessen en de bijbehorende lichaamsprocessen staat bekend als de thermoregulatie van het lichaam. De hypothalamus is het regelgevende centrum. De vier mechanismen van warmte-uitwisseling zijn convectie, geleiding, verdamping en straling.
De geneeskunde maakt onderscheid tussen mechanismen van extern en intern warmtetransport. Het interne warmtetransport vindt voornamelijk plaats via convectie en geleiding. Voor geleiding is geen dragermedium nodig, terwijl convectie werkt met een dragermedium. Straling en verdamping worden voornamelijk toegeschreven aan extern warmtetransport. Terwijl verdamping overeenkomt met verdamping, is straling thermische straling.
Functie en taak
Bij straling wordt thermische energie verplaatst in de vorm van een elektromagnetische golf als infraroodstraling. In tegenstelling tot transport door bijvoorbeeld convectie is straling niet materie afhankelijk, maar werkt uitsluitend met niet-materiële warmtestraling.
Zonder reflectie dringen langgolvige infraroodstralen van buitenaf het menselijk lichaam binnen. Deze langegolfstralen kunnen afkomstig zijn van verschillende bronnen in de omgeving. De belangrijkste bron van langegolf-infraroodstraling is bijvoorbeeld de zon. Objecten of mensen in de directe omgeving kunnen ook langgolvige infraroodstralen uitzenden. Kortegolf-infraroodstralen komen het organisme niet binnen zonder te worden gereflecteerd, maar worden gereflecteerd op een hoogte van maximaal 50 procent. Deze reflectie vindt voornamelijk plaats via het huidpigment.
De wet van Stefan-Boltzmann specificeert de warmtestraling van een ideaal zwart lichaam als functie van de lichaamstemperatuur. Het gaat terug op de natuurkundigen Ludwig en Josef Stefan Boltzmann. Zijn wet vormt het basiskader voor thermoregulerende straling. De wet van Stefan-Boltzmann werd min of meer experimenteel ontdekt in de 19e eeuw. Boltzmann baseerde zijn afleiding op de wetten van de thermodynamica en de elektrodynamica van Maxwell. Bij het afleiden ervan gaat het uit van de spectrale stralingsdichtheid van zwarte lichamen en bereikt het een integratie van de stralingsdichtheid over alle frequenties en in de halve ruimte die het oppervlakte-element uitstraalt.
De stralingswet van straling geeft aan welk stralingsvermogen een zwart lichaam van een bepaald gebied bij de absolute temperatuur de omgeving in zendt.
Warmte wordt constant gegenereerd in het menselijk lichaam, voornamelijk door middel van metabolische processen en spierarbeid. Deze warmte wordt via interne warmtetransportprocessen zoals geleiding en convectie naar het oppervlak getransporteerd. De warmte straalt van het lichaamsoppervlak af als onderdeel van straling volgens de wet van Boltzmann, waardoor warmteverliezen optreden. Deze warmteverliezen beschermen mensen tegen oververhitting.
Aan de andere kant neemt het menselijk lichaam via straling ook warmte op uit de omgeving. Om de lichaamstemperatuur constant te houden, worden warmteverliezen indien nodig opnieuw geïnitieerd.
Op deze manier beschermen thermoregulerende processen zoals straling, convectie, verdamping en geleiding het menselijk lichaam tegen oververhitting en onderkoeling. Beide toestanden zouden het enzymatische werk en dus tientallen lichaamsprocessen verstoren of zelfs verlammen.
Uw medicatie vindt u hier
➔ Geneesmiddelen tegen koude voeten en handenZiekten en aandoeningen
Hyperthermie is een oververhitting van het lichaam die ingaat tegen het warmteregelingscentrum. In tegenstelling tot koorts wordt hyperthermie niet veroorzaakt door pyrogenen. Hyperthermische speciale vormen zijn kwaadaardige hyperthermieën die optreden als gevolg van medicijneffecten of medicijngebruik.
Hyperthermie kan ook kunstmatig worden bewerkstelligd door bestraling en komt dan overeen met een therapeutische stap, zoals bijvoorbeeld aangetoond in de context van kankerbehandelingen. Chemotherapie wordt vaak met succes ondersteund door kunstmatige hyperthermie. Er worden verschillende soorten kunstmatige hyperthermie onderscheiden. Naast hyperthermie van het hele lichaam is er bijvoorbeeld diepe hyperthermie of prostaathyperthermie. Bij hyperthermie van het hele lichaam is het hele lichaam oververhit, behalve het hoofd.
Deze gerichte oververhitting vindt plaats met behulp van infraroodstralers en brengt de lichaamstemperatuur op waarden tot 40,5 graden Celsius. Diepe hyperthermie vindt alleen plaats op het aangetaste weefsel en verwarmt het zieke deel van het lichaam tot wel 44 graden Celsius. Prostaathyperthermie wordt meestal veroorzaakt door transurethrale hyperthermie. Naast de warmte wordt de straling van een elektrisch veld van korte radiogolven gebruikt.
Hyperthermie als medische term is in tegenstelling tot hypothermie. Het beschrijft onderkoeling als gevolg van overmatig warmteverlies door straling, geleiding, convectie en verdamping. Onderkoeling door warmteverliezen wordt voornamelijk ondersteund door lage luchttemperaturen. Koud water of wind bevorderen ook het warmteverlies van een lichaam. Daarom treedt onderkoeling meestal op als onderdeel van ongevallen in het water, in de bergen en in grotten. Een verblijf in een over het algemeen koude omgeving kan ook onderkoeling veroorzaken.
De geneeskunde maakt onderscheid tussen milde, matige en ernstige hypothermie. Ernstige onderkoeling zorgt ervoor dat de lichaamstemperatuur onder de 28 graden Celsius daalt en fataal kan zijn. Naast bewusteloosheid of hartstilstand wordt deze vorm van onderkoeling gekenmerkt door verminderde hersenactiviteit, longoedeem en stijve pupillen. Hartritmestoornissen treden op. Vaak is er ook sprake van een ademstilstand door onderkoeling.
