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皮肤的作用
进行各种水疗法时，水首先在皮肤产生作用，皮肤具有各种周围神经末梢和丰富的血管网，故水疗的程度、机械及化学刺激因素除刺激局部皮肤外，还可以反射性地引起偏远部位器官发生各种不同反应，如热水坐浴可引起盆腔内充血；手浴能影响胸腔脏器；足浴能影响脑部血液循环。
全身受冷水刺激时(特别是水温与皮温相差较大时)，会出现下列变化：
(1)皮肤血管收缩，皮肤呈苍白色，并出现鸡皮疙瘩(立毛肌收缩)，此时皮肤是冷的；与此同时，心脏输出量增加，血压并会短暂性地升高。此为反应第一期。
(2)皮肤血管短暂(约1分钟)收缩后，表现为主动性充血，患者可能会有很舒适的温热及精神擞感。此为反应第二期。
(3)如冷刺激仍持续下去，增进入第三期，此时血管持续扩张，但血管的张力因神经调节疲劳而下降，主动性充血变为被动性充血，血管中的血流变慢，继之增血管神经麻痹，局部呈瘀血现象，皮肤变为紫红色或紫蓝色，若再继续则会发生冻伤。
温、热水刺激时，首先也会引起短暂血管收缩致皮肤苍白，但其反应较弱，反应的持续时间也较冷刺激引起者为短，随后再进入第二期--主动充血期，表现为周围血管扩张，皮肤血液增加，皮肤温度上升，增加排汗。第二期反应的持续时间及强度也不如冷刺激般强，可能因热使血管张力变弱之故。如持续刺激时，则主动引起烫伤。
不感温水刺激对血管无明显的刺激作用，但能使身体储藏热能。
对神经系统的作用
皮肤有丰富的感受器，冷热刺激后，由向心神经传导到中枢而起各系统的反应。由于温热刺激在大脑皮肤可引起抑制过程，故进行温水或不感温水全身浸浴时有镇静作用，治疗后嗜睡。短时间的热水浴(40℃，1-2分钟)可致兴奋，但长时间的话，则可能导致疲劳、软弱、欲睡。
冷刺激亦有兴奋作用，如民间常用冷水喷头脸部以帮助昏迷者更醒。短时间的冷疗法还可提高交感神经的紧张度，发挥强身作作用。冷刺激能锻炼周围神经系统的功能，长时间则会使神经系统的兴奋性降低，因此可用冷冻进行麻痹及替炎症部位镇痛。
不感温对皮肤刺激性非常小。不感温浸浴能使从周围到大脑皮肤的冲动减少，因此可减轻中枢神经系统的负担，使其得到期休息，从而增强其抑制过程，起镇静作用。
对心血管系统的作用
水疗对心血管系统的作用与水温、治疗时间、部位及刺激强度有密切关系。心脏局部冷敷时，能使心脏收缩次数减少，但收缩力加强，脉搏有力，血压下降。心脏部热敷时，使心搏加速，在适当情况下也可能增加心肌张力；但如温度超过39℃或治疗时间时，心脏张力即行减低。
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