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Die Thermoregulation hält die Kerntemperatur (T_core) bei 36,537,5 °C trotz enormer Schwankungen in der metabolischen Wärmeproduktion (60 W Grundleistung 1500 W Spitzenbelastung) und den Umgebungsbedingungen. Der Hypothalamus fungiert als Thermostat: Er erkennt T_core über zentrale und periphere Thermorezeptoren und erzeugt efferente Reaktionen (kutane Vasometrie, Schwitzen, Zittern) entsprechend dem T_core-T_set-Fehler.

Das Wärmegleichgewicht des Körpers (erstes Prinzip) zeigt, dass vier Dissipationsmechanismen miteinander konkurrieren: Konvektion (proportional zu T Luft-Haut und h_c, das mit dem Wind variiert), Strahlung (proportional zu T nach Stefan-Boltzmann), Verdunstung (am stärksten bei extremer Hitze oder körperlicher Betätigung: bis zu 1,35 kW bei maximalem Schwitzen) und Wärmeleitung (geringerer Beitrag außer Eintauchen in Wasser).

Der vaskuläre Wärmefluss zur Haut ist der Hauptkontrollmechanismus: Die kutane Vasodilatation erhöht den peripheren Blutfluss auf bis zu 78 l/min (gegenüber 0,20,5 l/min bei Kälte) und reduziert R_vaskulär um das Fünfzigfache. Die Hauttemperatur steigt und Q_conv und Q_rad werden verstärkt. Die Vasokonstriktion hat den gegenteiligen Effekt: Bei Kälte nimmt R_vaskulär zu, der Kern wird thermisch von der Umgebung isoliert und T_skin kann auf 20 °C absinken, während T_core bei 37 °C gehalten wird.

Das Zwei-Kompartiment-Modell (Kern-Haut) ermöglicht die Vorhersage der zeitlichen Dynamik von T_core und T_skin angesichts von Umwelt- oder Aktivitätsänderungen: Die Zeitkonstanten _c = m_c·c_c·R_cs (Kern, ~3060 Min.) und _s = m_s·c_s·(1/h_c) (Haut, ~515 Min.) bestimmen, wie schnell das System reagiert. Bei der Induktion einer therapeutischen Hypothermie (Zieltemperatur 3336 °C nach der PCR) wird die Haut von außen gekühlt; T_core folgt mit 3060 Minuten Verzögerung.

Fieber ist ein Anstieg von T_set (nicht von T_core über den Sollwert): Pyrexine (IL-1, IL-6, TNF, PGE) erhöhen T_set im Hypothalamus der Körper nimmt Kälte wahr, auch wenn die Temperatur 37 °C beträgt Zittern, Vasokonstriktion T_core steigt auf den neuen T_set (3840 °C). Bei Hyperthermie (Hitzschlag) ist das anders: T_set ist normal, aber T_core steigt aufgrund übermäßiger Umgebungswärme oder eines Versagens der Ableitungsmechanismen an, ohne dass es zu einer angemessenen Schwitzreaktion kommt.

>Modell

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Beschreibung

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