潛水醫學之抗冷大法; 不止是潛水, 戶外運動更要防止失溫

[小祁]

潛水抗冷大法

<前言>
最新報導(2008-2)
遺傳性的冷凍蛋白病變 指的應該是protein C, protein S 異常, 患者暴露在10 deg C的氣溫中, 皮膚就會凍傷(frostbite), 因為凝血功能異常, 血管收縮造成局部造成血栓堆積, 血液循環中止造成皮膚壞死
一般的正常人, 在10 deg C的空氣中是不會有問題的

<冷的原理>
冷的劑量效應：溫度有多低，暴露的時間有多長, 以及人體禦寒的調節機能，決定了人在冷水中(10~20 deg C)潛水是否舒適

人體會不停地燃燒食物產生熱量,故須要持續散熱,以達成熱的平衡，體溫的恆定，身體的功能可以正常運作
維持身體的舒適, 必須適度地保存體熱, 並適度地散失體熱; 散失熱量得宜, 就不會感覺寒冷(chilling) or 低體溫(hypothermia)。如果體溫都散不掉，人可是會被”煮”熟了
散熱的方式為 radiation 輻射, conduction 傳導(直接接觸), convection 對流(水or 空氣), evaporation 蒸散(汗水)
人體散熱的途徑有 皮膚 呼吸 排汗 排尿, 經由上列四種方式散失熱量
core-to-skin gradient, skin-to-environment gradient: 溫度梯度造成熱量的傳佈(散失), 熱量由高傳至低, 體內核心的體熱(core)與皮膚表面的梯度差異, 皮膚溫度與外界環境的差異, 決定了體熱散失/調節的模式
中心體溫平均37 deg C, 隨著睡眠or運動略為浮動(維持恆定,才能維持身體的正常機能)
皮膚溫度隨外界溫度而大幅升降, 以確保中心體溫的恆定; 周邊血管收縮, 可以降低皮膚溫度, 可以將皮膚及皮下組織暫時轉變成厚厚的"保暖層"(最厚可達5cm)

immersion hypothermia浸冷水造成的低體溫: 人體浸入冷水中, 若熱量散失太多, 造成中心體溫低於35deg C, 身體將會產生許多傷害(cold injury), 包括心跳慢 血壓降 呼吸緩, 意識變化, 言語不清, 代謝減緩, 嚴重時導致休克 心跳停止

身體耐寒的條件(FACTORS IN COLD SUSCEPTIBILITY)

1.體表面積/體重 比例 (surface-to-mass ratio)
體型瘦長/矮胖影響熱量的平衡。身體質量，與產熱的能力成正比；體表面積愈大的人，輻射散熱的量愈多(平方成正比)。

冷氣機及冰箱背後的散熱片，狹長細薄的葉片，有助於熱量散失；細長的意大利麵條，也比粗短的麵條容易煮熟。
人體的指頭及耳朵，也很細長，散熱快，比身體容易失溫凍傷(男性的性器官亦容易凍傷)

“大隻”的人，和”小隻”的人身體相比(如果體脂肪率相等)，後者並不一定較怕冷，因為還有其他的蓄熱方式來調控體溫，但通常前者保暖產熱的能力較佳。胖的人(體脂肪率較高)也不見得比瘦的人不怕冷，但較厚的皮下脂肪比較能保暖。所以身體的形狀和比例，並非是怕冷的決定性因素。而且，”保暖”的能力，與”怕不怕冷”不見得相關(用數學的語法是，正相關性不高)。
Bergman’s 定律(Bergman's rule)：寒帶的居民，體形較高大，熱帶的人比較矮小
Allens’s 定律(Allen's rule)：四肢短小的人，適合生存在寒帶(e.g. Eskimo)，因為瘦長的手腳散熱較快

北極熊體形圓滾滾,嗜獵殺海豹,只吃肥油(fat) 不吃瘦肉, 因肥油含水分 消化時不必耗費太多能量 不飽和脂肪酸不必擔心心血管疾病
吃瘦肉缺水 耗較多能量分解之, 所以北極熊將之留給鷹來吃
-16 deg C的水溫, 對北極熊來說 剛剛好不熱不冷,牠的天然防寒衣非常厚

2.年齡
孩子的熱量調節能力，尚未發展完成，包括產熱的能力、血管收縮(vasomotor )的能力；體表面積/體重 比例高。這些都使孩童比成人怕冷。
年長者的身體組成改變，也較年輕人怕冷。

3.本來就怕冷者(主觀意識重)，先入為主地很怕冷，每次下水最先喊冷，其實並不一定真的最怕冷。不過這類的潛水員，比較不易真正發生失溫/低體溫(hypothermia)的現象，因為他們最早離開水裡。

4.藥物: non-selective beta blockers 是一群抗高血壓or抑制心跳過快的藥劑(e.g. Trandate, Inderal)，它會阻斷腦內的產熱中樞之一 non-shivering thermogenesis (勿抖產熱中樞:-)的功能，雖然影響不高，但有時會使服用者比較怕冷。
其他諸如 Phenothiazines, Benzodiazepines, Barbiturates 這一類的鎮靜安眠藥, 及抽菸喝酒都會增加熱量的散失, 潛水前宜避免之

5.在水中的活動量(exercise, activity)
海拔高 氣溫低，在高山上行走，身體產熱增加，走一陣子就不會冷，甚至須要脫外套散熱，以免大量流汗失水。
潛水時水冷，很自然會加速踢動蛙鞋，以增加身體產熱；但水流增加時，體熱的散失速率也增加。
在空氣中行動，與在水中前進，最大的差別是，水(尤其是海水)密度遠大於空氣，阻力大，帶走體表熱量的速率也快(熱傳導係數為25倍,加上對流的散熱效果)。潛水時加速活動，會加速體力的損耗，結果愈來愈覺得冷。如果防寒衣保護得當, 加速活動可以適當地對抗冷水

6.對冷的適應能力, 可以經訓練而增加的(耐寒訓練)

7.穿著適當厚度的防寒衣(exposure protection)
優點 貼身及適當厚度的濕式防寒衣(wetsuit)，可減少熱的散失
缺點 人體各部位都有冷覺受器(cold receptors)， 若全身包覆太暖, 無法感測真正的外界溫度，反倒失去熱的調節功能 (thermoregulation)；四肢冰涼(表示血管收縮)可減少熱量的散失，反倒不會失溫。失去這種調節的功能，使中心體溫(core temperature)降低是比較危險的。
所以適當的防寒衣是非常重要的，而適度的手腳冰涼只有好處沒有壞處，且可暫時產生一層皮下保暖層。
(老夏的"天然防寒衣", 牌子老效果好)

8.性別
男性比女性容易失溫
因為男性的體表溫度較高(溫度梯度大者，散熱較快)，熱調節能力較差(所以手腳始終是熱的，散熱快)，體表面積/體重比 較大。這就是dive reflex
[dive reflex
人體進入水中後的反射(反應), 造成心跳變慢, 四肢血流量減少; 但是身體對氧的須求並未減少(鯨豚類的水生哺乳類動物, 在深水中的耗氧量會減少, 潛水時間大增). 故溺水者存活的關鍵, 並非新陳代謝率降低, 而是"冷"救活了溺水者.dive relfex 對人體的好處是減少熱量的散失; 男性的dive reflex較女性差]
男性的身體代謝率較高，每日所需的能量較多，肌肉比例較多，消耗的能量也較脂肪多。男性若身處於危險的環境中，存活的機會小於女性。女性有較強的能力保存”中心體溫”，以免失溫(hypothermia)
Cool extremities are not, in this case, the result of 'poor circulation." It's a healthy vasoconstrictive adaptation.
重申一次, 女性的手腳冰冷絕對不代表 血液循環較差, 這反倒是女性的優勢


10.在水中冷的因素
Water and air temperature 水溫和氣溫低(還有風寒及日曬的效應)
Duration of exposure 在水中待的時間愈久
Skin temperature 皮膚表面的溫度較高
Body composition 體表脂肪較薄，肌肉的比例
Very young and very old age 小孩及老人較怕冷
Certain medications 服用一些降血壓的藥
Protective garments 防寒衣的厚薄及貼身度
Physical work load 在水中的運動量
Body size 體表面積/體重比例
State of acclimatization 對冷的適應能力(見下文)
Fatigue 太疲倦，體力耗費
Hydration 飲水不足
Nutritional status 進食的熱量不足(這是產熱的來源)

<冷的對策>
對冷的適應能力 (ACCLIMATIZATION to cold)
“冷的適應”並非主觀的”怕不怕冷”，而是一種能力，一種機制可以避免冷造成身體的傷害。藉由經常在寒冷環境中的刺激，可以訓練身體的血管、心肺功能，做好因應冷的調節，以保存體溫，避免傷害。其實有一點兒像是在高海拔情況下，缺氧的身體，進行耐低氧環境的適應，過程中會產生的生理變化，稱為高山反應(mountain sickness)

誰的適應能力強
四季工作的漁民(在寒冷的海面作業)，大年初三在臺灣東北角潛水的勇士，極地及沙漠居民的適應能力都比較強

對冷適應者, 身體產生的變化為:
較不易冷到發抖(shivering)，除非體溫較低
在寒冷中依然能入睡(右腳不小心冰到左腳, 才會冷醒)
依外界環境，改變體表及四肢的溫度(因血流量已調整得宜)
久居溫暖的地方(or 在寒帶但保暖做得太好)，這些適應能力，會慢慢消失

潛水的抗冷大法：適當的防寒衣(減少散熱)，即時的回溫(rewarm, 找回失去的體溫)
-北極熊長毛相當於 10mm wet suit,可以保住一層暖水層, 皮下還有厚厚的脂肪組織進一步保存體溫
-企鵝穿的是 dry suit, 企鵝的足踩在雪中游在冰水中, 皮膚溫度接近0 deg C, 但不會凍傷, 因為足部的動脈(帶熱血)及靜脈(潑冷血)直接交換熱量(counter current heat exchange), 可減少體熱的散失, 也可避免冷血直接回流到心臟
-人類沒有羽毛, 但可以穿著防寒衣&頭套(50%熱量自頭頸部散失, 此部位無熱調節的能力)
在適冷之下潛水(不至於不舒服), 不要穿太暖太厚，才能建立對冷的適應能力
-離開水裡, 立即脫防寒衣(wet suit)擦乾身體, 防風保暖; 回溫應由中心開始，重得回失去的熱量, 熱飲料是最佳的方式(薑 可可 巧克力 茶; 不建議咖啡 酒)
(身體沖熱水、抱煙囪、烤火，使周邊血管擴張, 加速熱量的散失, 且無益於身體的回溫,得到的遠小於失去的)
(吸菸會進一步散失熱量)

潛水前的準備
視天候、海象(海溫、日照、風速), 選擇合適的防寒衣
冷潛，風險較高(影響心情，安全)，宜提升安全等級, 視為一門專長訓練
睡飽、吃飽喝足才不怕冷(體力充沛是產熱的來源)
手及臉浸水適應, 再慢慢下水;出水擦乾、喝熱水
只是吃胖幫助不大(脂肪有一定的保暖功效, 但許多胖子一樣很怕冷)，練肌肉健身才是王道, 可增加代謝及產熱的能力
平時常登高山, 建立耐寒及耐力

參考資料
1.ACCLIMATIZATION TO DIVING IN COLD WATER
by Dr. Jolie Bookspan
http://www.scuba-doc.com/coldacclim.html
http://www.scuba-doc.com/coldjolie.html

[壓力鍋]

以我個人冬泳的經驗，下水時可感到頭部及四肢的溫度迅速下降，如果水溫低於14度，還會有點頭痛，推測是血管劇烈收縮所引起的．經過約100公尺的調適後就不再覺得冷．游完1000公尺後還覺得挺舒服的．上岸後體表是相當冰冷，曾有一次惡搞剛上岸就拿耳溫槍來量，結果怎麼量就是顯示"Lo"，量不出來耶！ ．我在想如果游完泳回家路上出狀況(摔車、被狗咬...)要到急診室去，護士量耳溫後不知道會不會覺得這人嚴重失溫快死了(可見量耳溫有很大誤差)．
然後，有個有趣的體驗，如果上岸後馬上去沖熱水澡反而會越沖越覺寒冷，那種冷感覺是由體內透出來，冷到牙齒直打架．因此最好是進蒸氣室烘久一點，把身體裏裏外外都烘暖了再去沖澡．或者是直接用冷水快速沖一沖就好．後來看報上一位醫師的說明，才知道是因為剛上岸體表是處於極低溫狀態，若馬上沖熱水則刺激血液循環，會把體表的低溫往體內帶，身體的控溫機制一時無法調適，所以反而感到冷．