Безопасность при работе с медицинскими электронными приборами

В основном электрический ток может воздействовать на ткани тела двумя способами.

Во-первых, электрическая энергия, рассеянная на сопротивлении, роль которого играют ткани тела, может вызвать повышение температуры. Если температура поднимется очень высоко, то может произойти ожог.

При несчастных случаях на производстве или при аварии осветительной сети, где можно столкнуться с высоким напряжением, рассеянная электрическая энергия может быть настолько большой, что она вызовет ожоги, охватывающие большие участки тела. В электрохирургии концентрированный ток, поступающий от высокочастотного генератора, специально используется для разрезания тканей или коагуляции небольших кровеносных сосудов.

Во-вторых, передача импульсов через сенсорные и двигательные нервы происходят с участием электрохимических потенциалов действия. Достаточно большой избыточный электрический ток может привести к созданию локальных напряжений, которые могут переключить потенциалы действия и стимулировать сенсорные и двигательные нервы

При стимуляции сенсорных нервов электрический ток создает ощущение «пощипывания» или «покалывания», которое при достаточной интенсивности становится неприятным и даже болезненным. Стимуляция двигательных нервов или мышц вызывает сокращение мышечных волокон в мышцах или в группах мышц, которые подвергаются воздействию тока. Достаточно высокая интенсивность стимуляции может вызвать судорожное сокращение мышцы, при котором сокращаются все возможные мышечные волокна и создается максимально возможное мышечное усилие. Это может привести к сильной усталости и, возможно, к повреждению мышцы

Степень стимуляции определенного нерва или мышцы зависит от разности потенциалов, приложенной к клеткам ткани, и локальной плотности тока, протекающего через ткань.

Электрический ток, протекающий через тело, можно считать опасным или смертельным, если он создает в жизненно важных органах локальные плотности тока, достаточные для нарушения функционирования этих органов. Степень воздействия тока на каждый орган зависит от его значения и относительного расположения точек электрического контакта данного органа тела с источником напряжения.

Наиболее чувствительным к воздействию электрического тока органом тела является сердце. Если ток достаточно велик, то он может привести к полному сокращению сердечной мышцы, что вызовет прекращение работы сердца и остановку кровообращения. Если кровообращение не будет восстановлено через несколько минут, то вследствие прекращения доступа кислорода к тканям мозга сначала поражаются ткани мозга, а затем наступит смерть. Если, однако, через короткий промежуток времени ток прекратится, то сердцебиение самопроизвольно восстановится.

Сравнительно малый ток, возбуждающий только часть волокон сердечной мышцы, может быть даже более опасным, чем ток, вызывающий сокращение всей сердечной мышцы. Такое частичное возбуждение может изменить схему распространения электрического возбуждения в миокарде, десинхронизировать деятельность сердца и вызвать случайную неэффективную деятельность мышц — фибрилляцию. При фибрилляции желудочков сердце не в состоянии перекачивать кровь. Желудочковая фибрилляция обычно необратима, и если она возникает, то регулярный ритм деятельности «сердца не восстанавливается даже тогда, когда ток прекращается. Для восстановления нормальной деятельности сердца необходимо стимулировать сердечную мышцу с помощью достаточно сильного импульса тока от внешнего дефибриллятора. Полное сокращение всех волокон сердечной мышцы восстанавливает синхронность работы сердечной мышцы; после этого можно надеяться, что сердце снова начнет сокращаться нормально. Желудочковая фибрилляция чаще всего является причиной смерти при несчастных случаях, связанных с поражением электрическим током.

Если возникнут спазмы мышц грудной клетки вследствие протекания электрического тока через грудную клетку или через центр, управляющий дыханием в мозге, то может возникнуть и дыхательный паралич. При этом ток, вероятнее всего, будет воздействовать и на сердце, так как оно тоже расположено в грудной клетке.

Значение электрического тока, который оказывает определенное физиологическое воздействие на человека, зависит от многих факторов. При оценке физиологических воздействий, затрагивающих сердце или дыхательную систему, предполагалось, что ток поступает в тело через электрические контакты, возникающие в конечностях, причем проходит через грудную клетку (от руки к руке или от руки к противоположной ноге). У большинства людей порог ощущения кожи при легком прикосновении пальца к источнику тока составляет приблизительно 500 мкА, хотя с помощью языка можно обнаружить значительно меньший ток. При плотном обхвате рукой порог составляет приблизительно 1 мА. Ток менее 5 мА обычно считается неопасным, хотя при этом ощущение может быть даже и неприятным и болезненным. Если, по крайней мере, один из контактов с источником тока создался из-за того, что человек схватил проводник рукой, то токи больше примерно 10 или 20 мА могут вызвать спазм мышц руки, что не позволит отбросить проводник. Поэтому минимальный уровень тока, (при котором возникают такие условия), называют током отбрасывания. При токе больше 100 мА может возникнуть желудочковая фибрилляция, а при токе, большем 2 А – длительное сокращение сердца, часто сопровождаемое дыхательным параличом.

Данных о таком воздействии тока мало, сведения в основном ограничиваются данными о таких несчастных случаях, при которых можно восстановить ситуацию и определить ток, или информацией, полученной в опытах на животных. Из имеющихся данных можно сделать вывод, что значение тока, при котором возникает желудочковая фибрилляция, возрастает с увеличением массы тела и что при очень кратких воздействиях тока для возникновения этого эффекта нужны большие токи. Из экспериментов, проводимых с токами, диапазон значений которых лежал между порогом ощущения и током отбрасывания, известно, что воздействие тока почти не зависит от его частоты вплоть до частот порядка 1000 Гц.

Выше этой границы для возникновения того же самого эффекта ток нужно увеличивать пропорционально частоте. Поэтому в электрохирургии для минимизации стимуляции нервов и мышц используют высокочастотные токи.

В приведенном выше изложении интенсивность электрического воздействия всегда характеризовалась значением электрического тока. Напряжение, необходимое для создания определенного тока, зависит только от электрического сопротивления тела, на которое влияет огромное число факторов и которое может изменяться от единиц Ом до нескольких мегаОм.

Большую часть сопротивления тела обычно составляет сопротивление кожи.

Сухая неповрежденная кожа имеет большое сопротивление, создаваемое главным образом ороговевшим внешним слоем кожи, эпителием, обеспечивающим естественную защиту от поражения электричеством.

Однако если этот слой смачивается проводящей жидкостью, то сопротивление кожи существенно уменьшается. Если кожа срезается или если через нее вводится проводящий объект (например, подкожные иглы), то сопротивление кожи по существу исключается из создающейся цепи. Электродная паста, используемая при измерении биоэлектрических потенциалов, также уменьшает сопротивление кожи за счет электролитического эффекта и за счет механического повреждения ее поверхности, При многих медицинских процедурах необходимо вводить в тело проводящие объекты либо через естественные отверстия, либо через проколы в кожном покрове.

Следовательно, в этом случае пациент лишается естественной защиты против поражения электричеством. Из-за создающегося малого сопротивления тела опасно большой ток может возникнуть при таких малых напряжениях, которые в обычных условиях из-за высокого сопротивления кожи считаются безопасными для жизни человека.

Ситуацию значительно ухудшает и то, что при проведении определенных медицинских процедур электропроводящие катетеры вводятся не только внутрь тела, но и непосредственно внутрь сердца (катетеризация сердца). Это необходимо для диагностики, когда следует получить пробы крови из различных отделов сердца, для введения радионепрозрачных красителей при ангиографических процедурах или для измерения давления крови или сердечного выброса. В этих случаях катетер обеспечивает электрическое соединение с сердцем через столб жидкости, заключенной внутри изолированного катетера. Когда для лечения блокады сердца используется внешний носимый кардиостимулятор, то катетер с возбуждающим электродом, вводимый внутрь сердца, позволяет создать подключение с низким сопротивлением. При использовании катетера любого типа электропроводящий катетер может создать один из двух контактов, которые соединяют тело с внешней электрической цепью . Если это случится, то все протекающие через катетер токи будут проходить непосредственно через сердце. Следовательно, при этом плотность тока в сердечной мышце на несколько порядков выше, чем при приложении того же самого тока к точкам, расположенным дальше от сердца.

Чтобы тело подверглось удару электрического тока, оно должно контактировать с двумя электрическими проводниками, на которые подано достаточное высокое напряжение, создающее опасно большой ток. При нормальных обстоятельствах никто по собственной воле не поставит себя в такую ситуацию. Однако наличие неисправного оборудования и неподготовленность потребителей электроэнергии делает такие ситуации вполне реальными. Чтобы понять, как могут возникать несчастные случаи при работе с электрооборудованием, необходимо знать принципы работы системы распределения мощности, которая обеспечивает подачу электроэнергии к электроприборам.

В электроаппаратуре нагреватель, трансформатор, мотор или другое устройство, получающее питание от электросети, подключают между черным и белым проводами. Следовательно, электрический ток проходит от трансформатора через горячий провод к прибору и возвращается через нейтральный. Оба провода по всей их длине и те участки провода, которые проложены в самом приборе, тщательно изолируются пластиковыми, резиновыми или керамическими материалами, что предотвращает их контакт друг с другом или с любой металлической деталью, к которой может прикоснуться потребитель. Однако иногда изоляция нарушается, и один из проводов вступает в контакт с металлическим корпусом прибора или с какой-либо металлической деталью. Если такой контакт возникает между металлической деталью и горячим проводом, то возникает опасная ситуация. Так как нейтральный провод соединен с землей, то металлический корпус оказался под напряжением из-за контакта с горячим проводом. Это может вызвать протекание опасного для жизни тока через тело любого человека, который дотронется до корпуса, имея в то же время контакт с заземленным объектом.

Вызовет ли этот ток только неприятный удар или он будет достаточно силен, чтобы привести к несчастному случаю вследствие резкой мышечной контрактации или даже к смерти вследствие желудочковой фибрилляции, это определяется сопротивлением кожи в двух точках контакта с телом жертвы. Если область контакта велика (так бывает, когда кто-либо притронется к металлическому объекту) и если кожа влажна от пота, воды или какой-либо другой жидкости организма, то ток может быть достаточно велик, что может представлять большую, а иногда и смертельную опасность.

В большинстве несчастных случаев, при которых погибли или серьезно пострадали лица, использующие или обслуживающие электроаппаратуру, пострадавшие имели одновременный контакт е неисправным 'прибором и с заземленным объектом.

Любые электрофизиологические исследования необходимо проводить при полной уверенности в безопасности оборудования и электросети, к которой подключаются приборы.

Всю ответственность за ущерб, причиненный здоровью больного вследствие неисправности оборудования и неправильного его подключения, несет медицинский работник, непосредственно эксплуатирующий прибор. Приступая в первый раз к работе на новом аппарате необходимо убедиться в наличии сертификата по безопасности, безвредности прибора, наличии сертификата соответствия программного продукта для компьютерного медицинского оборудования. Сертификаты должны быть выданы министерством здравоохранения РФ. В сложных случаях о соответствии сертификатов можно проконсультироваться в комиссии по лицензированию медицинской деятельности.

Для подтверждения точности проводимых измерений медицинские приборы должны ежегодно проходить поверку. Врач-исследователь, средний медицинский персонал, работающий на медицинском оборудовании, должен иметь допуск к работе с электрооборудованием, который осуществляется в работающем учреждении специальной комиссией после сдачи экзамена. Совместно с инженером по медицинскому оборудованию и инженером по технике безопасности необходимо убедиться в правильном сетевом подключении прибора и его заземлении.

Всю медицинскую аппаратуру необходимо подключать к сети с помощью трехполюсной вилки европейского стандарта, так как кроме фазового и нейтрального провода в ней имеется третий заземляющий провод. При возникновении неисправности прибора – пробоя изоляции и появлении напряжения на корпусе аппарата – ток потечет по защитному заземляющему проводу. При его отсутствии возможно прохождение тока через больного или исследователя, что может вызвать серьезное поражение. Для предупреждения поражения пациента током рекомендуется соблюдать следующие правила:

• не подключать прибор к розетке, предназначенной для двухполюсной вилки,

• ежедневно проверять состояние вилки и розетки для подключения прибора,

• отключение прибора из розетки сети проводить по окончании рабочего дня,

• не передвигать прибор без его обесточивания,

• не включать и не выключать прибор из сети в период проведения исследования и

наложенных на пациента электродов,

• не использовать удлинители сетевого провода для подключения к сети медицинских электрических приборов

• не использовать двухполюсные адапторы (переходники),

• не подключать в диагностическом кабинете бытовые электрические приборы (приемники, телевизоры, лампы и др.), так как они не имеют заземляющего провода и, в случае их неисправности, могут оказаться под напряжением,

• размещать заземляющий электрод на теле больного вблизи стимулирующего электрода.

Биологическое действие ультразвука и его безопасность для больного постоянно дискутируется в литературе. Знания о биологическом воздействии ультразвука базируются на изучении механизмов воздействия ультразвука, изучении эффекта воздействия ультразвука на клеточные культуры, экспериментальных исследованиях на растениях, животных и, наконец, на эпидемиологических исследованиях.

Ультразвук может вызывать биологическое действие путем механических и тепловых воздействий. Затухание ультразвукового сигнала происходит из-за поглощения, т.е. превращения энергии ультразвуковой волны в тепло. Нагрев тканей увеличивается с увеличением интенсивности излучаемого ультразвука и его частоты. Кавитация — это образование в жидкости пульсирующих пузырьков, заполненных газом, паром или их смесью. Одной из причин возникновения кавитации может являться ультразвуковая волна. Так вреден ультразвук или нет?

Исследования, связанные с воздействием ультразвука на клетки, экспериментальные работы на растениях и животных, а также эпидемиологические исследования позволили сделать Американскому институту ультразвука в медицине следующее заявление: "Никогда не сообщалось о подтвержденных биологических эффектах у пациентов или лиц, работающих на приборе, вызванных облучением (ультразвуком), интенсивность которого типична для современных ультразвуковых диагностических установок. Хотя существует возможность, что такие биологические эффекты могут быть выявлены в будущем, современные данные указывают, что польза для больного при благоразумном использовании диагностического ультразвука перевешивает потенциальный риск, если таковой вообще существует".