ההסבר הקלאסי למכת חום הוא שטמפרטורת הגוף עולה יתר על המידה כתוצאה מייצור חום עודף ללא אפשרות לפזר את כולו. ייצור חום הוא תוצאה של אימון בעצימות גבוה, כך שהטענה היא שאתם, באופן מילולי, מאמנים את עצמכם למוות. האם ראייה זו מתיישבת עם המציאות?

מאת:ד"ר רוס טאקר,תרגום: תומר גמינדר

ניתן לראות את המקור וכתבות רבות נוספות ב: sportsscientists

כתבות קודמות בסדרה נוזלים, התייבשות ואימון- חלק 1,  חלק 2,  חלק 3, חלק 4,  חלק- 5

התכווצויות שרירים- כתבה 1 בסדרה, כתבה 2 בסדרה, חלק 3

מכת חום- המציאות

בהמשך לפוסט הקודם, אנו ממשיכים ובוחנים את מכת החום, מצב בו טמפרטורת הגוף עולה מעל 41 מעלות צלזיוס (אנו חייבים לומר שנקודת החיתוך היא מעט שרירותית, לפחות בספרות האימון).

בפוסט זה אנו נציג כמה מהפרדוקסים של מכת החום. ההסבר הקלאסי אותו מלמדים על מכת חום הוא שטמפרטורת הגוף עולה יתר על המידה כתוצאה מייצור חום עודף ללא אפשרות להשוות את איבוד החום. ייצור חום הוא תוצאה של אימון בעצימות גבוה, כך שמשמעות תיאוריה זו היא שאתם, באופן מילולי, מאמנים את עצמכם למוות בכך שאתם מייצרים מספיק חום עד שאתם עוברים את יכולת הגוף לאבד חום. חסרה ההתייחסות לכך שבני אדם בדרך כלל מאטים הרבה לפני שהם מגיעים לגבול זה, או שהם מפסיקים לגמרי את האימון כאשר הם מגיעים לטמפרטורה מסוימת, ולכן קשה להסביר מדוע הם ממשיכים ורצים אל מכת החום אלא אם יש איזה "תקלה", שזה המקום אליו אנו חותרים.

כמובן שפרשני הנוזלים תפסו טרמפ על הנושא וטענו שהבעיה הגדולה ביותר תקרה אם לא תשתו מספיק מים, מכיוון שאז טמפרטורת הגוף שלכם תעלה אפילו מהר יותר ומכת חום תהיה אפשרות סבירה ביותר. פוסט ספציפי זה איננו על מיתוס השתייה-היפרתרמיה – עברנו על נושא זה בסדרה שלנו על התייבשות, לאלו שמתעניינים. במקום זאת, אנו מתעניינים בפיזיולוגיה של ויסות הטמפרטורה בגוף (ונוזלים, למען האמת, בקושי מעורבים).

התוכן יהפוך די טכני, אבל נעשה כמיטב יכולתנו לדבר בצורה לוגית, ולא מתמטית! כתוצאה מכך, אנו נרפרף מעל פרטי המשוואות, ובנוסף אני מעודד אתכם לקרוא מאמר זה (אשר נתן את ההשראה לסדרה זו), אשר בו מציגים ומסבירים את הנוסחאות ביתר פירוט. כמו תמיד, אם אינכם יכולים להשיג את המאמר, שלחו לי בקשה בדואר אלקטרוני ואני אשלח אותו אליכם …!

האיור למטה מתאר בצורה מופשטת (מאוד) את שני הצדדים של איזון החום. התרשים אומר שאגירת החום (אשר יכולה להיות שלילית/איבוד חום), שווה לייצור החום פחות איבוד החום. אנו יכולים די בקלות לחשב ולחזות את שני הצדדים של המאזניים בעזרת נוסחאות מתמטיות מכיוון שאנו יודעים מה הם הגורמים המשפיעים על רכיבי ייצור החום ואיבוד החום. אלו הם איבוד/ייצור חום על ידי הסעה, אידוי וקרינה (הולכה לא רלוונטית).

 
לדוגמה, אנו יודעים שייצור החום הוא פונקציה של עצימות האימון (מהירות הריצה או הרכיבה), מסת הגוף וקבוע, הנקבע לפי היעילות של האדם. ככל שאתם גדולים יותר, כך תייצרו יותר חום, שזו הסיבה שלרצים קטנים יש יתרון במזג אוויר חם. לדוגמה, המשוואה לרץ לא יעיל תהיה:

בצד הימני יש לנו את איבוד החום, אשר מושפע במידה רבה על ידי הסביבה. כאן, הגורמים המשמעותיים ביותר הם הסעה ואידוי, שהם הסיבה מדוע מהירות האוויר וההזעה כל כך חשובים. שימו לב שההזעה בפני עצמה אינה מסלקת חום, רק אידוי, וזו הסיבה מדוע לחות חיונית כל כך – אם הזעה מטפטפת, היא אינה משנה לטמפרטורת הגוף, כפי שהקוראים שלנו במזרח ובאזורים הטרופיים יעידו! (כמו כן, שימו לב ששטח הפנים של הגוף, שהוא פונקציה של משקל וגובה. ככל שהאתלט גדול יותר, גדלה היכולת שלו לאבד חום, אבל לא באותו קצב שגדל קצב ייצור החום שלו).

מכיוון שאנו יודעים כיצד גורמים אלו משפיעים זה על זה ועל ייצור החום וצבירת חום, ניתן לקחת משוואה בסיסית זו ולעדן אותה מעט יותר. עכשיו היא תראה: איכסון חום = ייצור חום – איבוד חום בהסעה/תוספת – איבוד חום בקרינה/תוספת – איבוד חום בהזעה

שימו לב שבכל המקרים קיימת האפשרות להוסיף או לאבד חום. לדוגמה, איבוד חום בהסעה קורה כאשר העור חם יותר מהאוויר סביבו, אבל ברגע שהאוויר נעשה חם יותר מהעור (סביב 35 מעלות צלזיוס), הפסד החום בהסעה יורד לאפס, ואז עובד לצד השני – אתם מתחילים לקבל חום מהסביבה.

עתה, אנו במקום בו אנו יכולים לבצע כמה חישובים מעניינים בנוגע למכת חום, מכיוון שאנו יודעים שטמפרטורת הגוף תעלה כאשר הוא אוגר חום. ואם אנו יודעים כמה חום נאגר, אנו יכולים לחשב בכמה תעלה טמפרטורת הגוף. כלומר, אנו יודעים שכל 4.74 Kj לק"ג יעלו את טמפרטורת הגוף ב- 1 מעלה צלזיוס. לכן אם לאדם במשקל 80 ק"ג נוספים 278 Kj במהלך שעה, הטמפרטורה שלו תעלה במעלה אחת בזמן זה. בכדי להרחיב זאת הלאה, אם הוא רוצה להגיע למכת חום, הוא יצטרך להעלות את הטמפרטורה שלו ב- 4 מעלות צלזיוס, דבר שיחייב אותו להוסיף 1111Kj.
 
לכן אנו יכולים לקחת עכשיו הוא:
• אנו יכולים לחשב את קצב ייצור החום (תודות לידיעת מהירות הריצה והמסה של הרץ)
• אנו יכולים לחשב את קצב הקירור בהסעה אם אנו יודעים את טמפרטורת האוויר
• אנו יכולים לחשב את קצב צבירת החום בקרינה אם אנו יודעים את מצב העננות
• אנו יכולים לחשב את יכולת איבוד החום המקסימאלית בהזעה אם אנו יודעים את הלחות

ארבעת משתנים אלו הם כל שאנו צריכים בשביל לומר האם קיימת אפשרות למכת חום, בגלל:
• אם היכולת לאיבוד חום גבוהה יותר מאשר אגירת החום המחושבת, אזי לא תתכן מכת חום (לפחות מתמטית. יותר על כך מאוחר יותר)
• אם היכולת לאיבוד חום נמוכה יותר מאשר אגירת החום המחושבת, אזי המאזניים נוטים לכיוון אגירת חום, והתוצאה שהאתלט שלנו יצבור חום, הטמפרטורה שלו תעלה, ובתיאוריה, מכת חום אפשרית.

הקל ביותר הוא להמחיש זאת בעזרת דוגמה:

שימו שלב שאנו מניחים מקרה גרוע במיוחד – אנו מניחים שהוא רץ לא יעיל, שאין רוח פרט לרוח שהוא יוצר על ידי הריצה, ושהוא רץ ביום בהיר ושמשי. אנו עושים זאת כדי להדגיש את הנקודה – בכך שאנו לוקחים את מקרה קיצוני. אנו רוצים לראות עד כמה התנאים צריכים להיות קשים כדי שהוא יפתח מכת חום.

החישובים שלנו מגלים את הדברים הבאים:

כדי להדגיש נקודה זו, אנו יכולים להמשיך ולחשב שבכדי שהרץ שלנו ישמור בדיוק על אותה טמפרטורת גוף, הוא יצטרך לנדף 1.5 ליטר זיעה בשעה. אבל החישובים שלנו גם מראים שיהיה אפשרי לנדף 1.6 ליטר בשעה. כך שאין לו בעיה לאבד את החום שהוא מייצר, ולא צריך לפתח מכת חום (ושוב, כדי לראות את פרטי החישובים, לכו למאמר זה).

אהה, ועכשיו, מה תגידו אם אגלה לכם שאדם זה הוא אחד מ- 18 המקרים המדווחים בספרות? למעשה, רץ זה, שרץ בתנאים אלו, הוצא מתוך המרוץ לאחר 16 דקות בלבד, עם טמפרטורה רקטאלית של 40.8 מעלות צלזיוס! לכן, למרות העובדה שלא היו הגבלות סביבתיות, והעובדה שהוא היה יכול לפזר את כל החום שהוא ייצר, הוא כשל. והתוצאה הייתה שהוא פיתח מכת חום לאחר 4 ק"מ של ריצה!

אם זה לא ניראה לכם חריג, שום דבר כבר לא יראה חריג. המחשבה הראשונה שלכם עשויה להיות שהחישובים שלנו רופפים מעט (ולא תיטעו לגמרי, כפי שאסביר בתחתית הפוסט), אבל באמת, תשקלו את התנאים: 22 מעלות והלחות הייתה גבוהה, בוודאי, אבל אלה אינם תנאי ריצה קשים. אם עמדתם על קו הזינוק של מרוץ 10 ק"מ בתנאים דומים, המחשבה על מכת חום לא הייתה חולפת במוחכם (הערה – לצערי, הנחה זו לא מדויקת. תיאור זה מתאר בצורה די מדויקת את התנאים במרוץ זיכרון יעקב בו ניפטר גיא שבט ז"ל כתוצאה ממכת חום. ת.ג.). מה לגבי 16 דקות? אתם צריכים לחשוב שמשהו השתבש קשות אצל רץ זה. ואתם תהיו צודקים. הבעיה היא שאיננו יודעים בדיוק מה!

(הערה – לפחות לגבי מרתון ת"א 2011, התגלה שמרבית הרצים שדווח שסבלו ממכת חום, סבלו ממחלה מלווה בחום במהלך השבוע שקדם למרוץ. המידע מבוסס ברובו על שמועות ועל עדויות של חלק מהמתייבשים בפורומים, ואני לא מכיר מידע דומה ממקורות אחרים. ת.ג.)

בגלל מגבלות הזמן, נתמודד עם שאלה זו בפוסט הבא בסדרה. אבל לפני כן אני רוצה להשאיר אתכם עם השאלות הבאות, שאולי יתנו לכם סיבה לבחון מחדש את הידע שלכם לגבי מכות חום:
1. אם מכת חום נגרמת רק על ידי תנאים סביבתיים, מדוע הן כל כך נדירות? בדרום אפריקה, יש לנו מרוץ אופניים בן 30,000 משתתפים מדי שנה, ודווחו רק 5 מיקרים במהלך 6 השנים האחרונות. זה 1 מתוך 30,000. וניראה שמספר נמוך זה אכן מייצג את שכיחות המקרים. עכשיו, תשקלו את העובדה ש-29,999 אנשים יחשפו לאותם תנאים בדיוק, ולא יפתחו מכת חום, ולפתע תבינו שהסביבה היא לא המשתנה הקריטי. בוודאי, היא תורמת, כפי שהראינו למעלה, אבל היא לא הגורם המוביל. משהו אחר גורם …
2. מכת חום איננה יכולה להיות תוצאה פשוטה מכך שדחפתם את עצמכם חזק כל כך שהממתם את יכולת הגוף לאיבוד חום. המקרים שהראינו אתמול מייצגים זאת, וזה גם מה שאכתוב עליו מחר. הנקודה היא, כפי שראינו בדוגמה למעלה, שמכת חום נגרמת גם כאשר הגבולות התיאורטיים לא קיימים. זו לא תוצאה של ייצור חום באמצעים רגילים.
3. מדוע מכות חום נפוצות יותר אצל רצים בסוף הדבוקה? לפי כל התיאוריות, מכות חום צריכות להיות נפוצות יותר אצל הרצים המהירים (בפרט הגדולים שבהם). ועדיין, זה לא קונסיסטנטי עם הראיות בשטח. קיבלנו דואר אלקטרוני ממישהו הקשור למארינס (marines – חיל הנחתים) (היכן שנראה שיש מקרים של מכות חום, למרות שאינן מתועדות בכתבי עת מדעיים), ואני מעז לומר (עם כבוד למארינס), שהם לא מתאמנים קשה כל כך בזמן שהם מפתחים מכות חום. לכן משהו אחר משתבש.

לסיכום, נראה שתנאי הסביבה אינם הגורם העיקרי למכות חום, למרות שהם תורמים להן. לא ניתן להסביר אותן גם בעזרת קצב העבודה ה-"גבוה" של האתלט, מכיוון שרק לעיתים נדירות הם באמת מייצרים מספיק חום. לכן אנו מתחילים במסע למציאת התשובה. תצטרפו אלינו בפעם הבאה.

בפוסט זה השתמשתי במשוואות מתמטיות בכדי להמחיש מושגים. זה בוודאי נושא שנוי במחלוקת, מכיוון שהגוף האנושי מורכב יותר מגיליון אקסל. לכן אינני רוצה לפשט את הדברים יתר על המידה או להסתמך על המתמטיקה יתר על המידה. אבל, מה שהמשוואות מאפשרות הוא להדגים את המושגים והתפיסות השונות הקשורות למכת חום. אנו מניחים את המקרה הרע ביותר (אין רוח, שמש ישירה, יעילות גרועה) ואז מראים שלמרות צירוף המקרים הגרוע ביותר, עדיין יכולת איבוד החום גדולה מיכולת צבירת החום. המשוואות לכן שימושיות להדגמה של התפיסות.

המקום בו הן יכשלו הוא אם אני אנסה להשתמש בהן כדי לחזות או להורות. במילים אחרות, אנו איננו יכולים לומר בוודאות שאדם השוקל 60 ק"ג ורץ ב- 15 קמ"ש ב- 25 מעלות עם לחות של 60%, טמפרטורת הגוף שלו תהיה 39 מעלות לאחר 45 דקות. זה יהיה שימוש חסר אחריות בכלי. אז בבקשה, תבינו שהמחשנו כאן תפיסות, ואנו מקווים שהבהרנו שרק במקרים נדירים הסביבה היא המפתח לתעלומה, כמו גם שקשה מאוד לפתח מכת חום בהתאם ל-"פיזיולוגיה נורמאלית".
נמשיך מנקודה זו בפוסט הבא.

ד"ר רוס טאקר
ד"ר רוס טאקר בעל תואר ד"ר בפיזיולוגיה של האימון ותואר שני במנהל הספורט מאוניברסיטת קייפ טאון.
תחום העניין העיקרי של רוס ביישום המדע להישגים, אצל ספורטאי עילית
ומערכותספורטיביות, ובגישור הפער בין מדע למסחר. הבלוג של רוס נועד לשרת
מטרה זועל ידי גישור הפער בין המדע ליישומו אצל האתלטים על ידי מאמרים,
אימוןוהסברה. רוס חי בקייפ טאון, דרום אפריקה שם הוא מבלה את מרבית זמנו
כמרצהבכיר במחלקת מדעי האימון ורפואת ספורט. הוא עובד עם קבוצות ספורט
וספורטאיםאולימפיים.

תומר גמינדר– המתרגם
נשוי + 3 בנות מדהימות, טכנולוג תקשורת מחשבים ואבטחה בימים, וטריאתלט, נווט וצלם בשעות הפנאי

קראו עוד מאמרי ספורט מתורגמים