Wszystkie normalne funkcje ludzkiego ciała są spowodowane interakcjami elektrycznymi. Funkcje mięśni, w tym oddychanie i rytm serca, są kontrolowane przez prądy elektryczne. Informacje otrzymywane z różnych narządów zmysłów są przekazywane do mózgu za pomocą sygnałów elektrycznych. Chociaż prądy elektryczne są zaangażowane w funkcjonowanie organizmu, prądy ze źródeł zewnętrznych przechodzące przez ważne narządy mogą powodować obrażenia, a nawet śmierć.
Prąd generowany w ludzkim ciele przez zewnętrzne źródło prądu jest określony przez prawo Ohma, a zatem zależy od przyłożonego napięcia i rezystancji ciała. W przypadku napięcia stałego i napięcia niskiej częstotliwości (domowego) rezystancja skóry w punkcie styku jest decydującym czynnikiem ograniczającym siłę prądu. (W przypadku wysokich częstotliwości wewnętrzny opór ciała jest znaczącym czynnikiem.) Tak więc w większości przypadków prąd przepływający przez ciało zależy w dużej mierze od stanu skóry w punkcie styku. Sucha skóra ma dużą odporność, a mokra i mokra - mała, ponieważ jony w wilgoci zapewniają płynny przepływ prądu do ciała. Jeśli skóra jest sucha, opór między skrajnymi częściami ciała (na przykład od ramienia do nogi lub od jednego ramienia do drugiego) może osiągnąć 105 omów lub więcej, a dla mokrej skóry oporność wynosi tylko 1% tej wartości. Całkowity opór ciała między normalnymi ramionami do picia wynosi 1500 omów.
W powyższych przypadkach (dla suchej i wilgotnej skóry) maksymalne prądy występujące w ciele w kontakcie z siecią 120 V AC wynoszą odpowiednio: 1,2 mA i 80 mA.
Prąd o wartości 1 mA podczas przechodzenia przez ciało jest prawie niezauważalny, a prąd o wartości 80 mA jest śmiertelny, niezależnie od tego, że natychmiast się zatrzyma (reakcja człowieka), a osoba dotknięta będzie chroniona.
Najbardziej wrażliwymi częściami ciała są mózg, mięśnie piersiowe i ośrodki nerwowe, które kontrolują oddychanie i pracę serca. Zastanów się nad zachowaniem serca i jego reakcją na nagły przepływ prądu.
Praca serca wiąże się z regularnym skurczem mięśni tworzących ściany serca. Rytmiczne skurcze tych mięśni są spowodowane rozszerzeniem potencjału czynnościowego włókien serca. Większość włókien ma zdolność wzbudzania się. Oznacza to, że potencjał czynnościowy w takich włóknach wyzwala się samoczynnie, co prowadzi do automatycznego skurczu serca. Obszar serca, który powoduje wzbudzenie wartości maksymalnej, to węzeł zatokowo-przedsionkowy (ryc. 1). Powstający tutaj potencjał czynnościowy rozprzestrzenia się w ciągu 40 ms do węzła przedsionkowo-komorowego (AV), a w ciągu 90 ms sygnał dociera do przedsionków. Rycina 1 pokazuje odstępy czasu wymagane do propagacji pierwotnego impulsu prądu przemiennego do innych obszarów serca.
Ze względu na potencjał działania przedsionków zaczyna się kurczyć. Podkreślamy, że występuje opóźnienie około 0,1 s między momentem, w którym potencjał czynnościowy dociera do węzła AV, a momentem, gdy impuls ten dociera do górnego końca płata sercowego. To opóźnienie pozwala przedsionkom przedostać się do komór, zanim zaczną się kurczyć. Potencjał czynnościowy rozciąga się w dół serca, a następnie z powrotem w górę ścian komór. Sygnał rozchodzi się tak szybko, że reakcja mięśni jest skoordynowanym skurczem, który kończy cykl pompy. Potrwa to 0,8 sekundy, zanim pojawi się potencjał następnego działania z węzła CA. W rezultacie serce znajduje się w stanie samowzbudzenia, charakteryzującego się około 72 uderzeniami na minutę.
Rozprzestrzenianie się przemiennego potencjału błon serca wiąże się z propagacją potencjału czynnościowego, co wyraża się zmianą pola elektrycznego wokół serca. To pole można naprawić za pomocą elektrod przymocowanych do różnych punktów powierzchni ciała. Zapisy zmian sygnałów elektrycznych w czasie mogą dać wyobrażenie o sercu i wykryć chorobę lub nieprawidłowe działanie. Ta technika nazywa się elektrokardiogramem (EKG).
Jeśli prąd z zewnętrznego źródła zostanie przepuszczony przez serce, wówczas włókna serca można doprowadzić do stanu „zapłonu”, a potencjał działania zacznie się rozprzestrzeniać w sercu we wszystkich kierunkach. W rezultacie wystąpią nieskoordynowane skurcze komór, a ich funkcja pompowania zostanie zakłócona. Efekt ten nazywa się migotaniem komór. Występujące raz migotanie komór przestaje się zatrzymywać, nawet jeśli prąd, który je spowodował, zostanie wyeliminowany. Serce można doprowadzić do stanu migotania komór przez słabe prądy (50–100 μA). Prądy te, przyłożone bezpośrednio do serca, odpowiadają 1000 razy prądom wpływającym na dowolny obszar skóry. Oznacza to, że przy prądzie około 100 mA przepływającym z jednej kończyny do drugiej może już wystąpić migotanie komór.
Migotanie komór prawie nigdy nie ustaje samoistnie. W ciągu 1-2 minut mięśnie serca, które nie otrzymały krwi wieńcowej, ulegają osłabieniu, w wyniku czego nie można doprowadzić ich do stanu normalnego skurczu i następuje śmierć. Jeśli do tego czasu zostaną podjęte działania ratunkowe, można utrzymać regularną aktywność serca. Miary defibrylacji polegają na tym, że prąd serca o wartości około 10 A. przepływa przez serce przez kilka milisekund. Można to osiągnąć przez rozładowanie kondensatora przez dwie elektrody umieszczone na górnej skórze, powyżej i poniżej serca; możesz także użyć AC. Prąd ten powoduje jednolitą polaryzację błony serca i zamienia wszystkie włókna w jedną (odwrotną) fazę cyklu potencjału czynnościowego. W ten sposób wszystkie włókna powrócą do spoczynku w tym samym czasie, a kolejny sygnał z węzła CA może zacząć regulować skoordynowane skurcze.
Czasami wymagane jest 10 do 20 takich uderzeń defibrylacji, aby serce mogło znów funkcjonować. Jeśli choroba serca zakłóca funkcjonowanie miejsca CA i nie może już wytwarzać trwałych pulsów w przypadku bicia serca, to w przypadku regularnych rozrusznik serca można również stosować sztuczny rozrusznik serca. Stymulator serca to urządzenie elektroniczne, które wytwarza krótkie impulsy w regularnych odstępach czasu (72 min-1). Impulsy te docierają do serca przez elektrody i kontrolują częstość akcji serca. W warunkach szpitalnych sygnał stymulatora serca może być przesyłany do serca przez cewniki. Pacjenci ambulatoryjni mogą mieć wszczepiony miniaturowy rozrusznik serca w skórę. Urządzenia te działają dość stabilnie, a baterię można wymieniać co kilka lat. Podczas pracy z elektrodami w kontakcie z sercem; należy zachować ostrożność, ponieważ nawet niewielkie prądy przez serce mogą powodować migotanie.
Prądy, które są niewystarczające do spowodowania migotania komór, mogą powodować zatrzymanie oddechu, paraliżując ośrodki nerwowe kontrolujące oddychanie. Ten efekt utrzymuje się nawet po wyłączeniu zasilania. Paraliż oddechowy w ciele może być spowodowany prądami, których wartość mieści się w zakresie 25-100 mA. Nawet prądy o wartości 10 mA mogą skrócić mięśnie klatki piersiowej do tego stopnia, że oddech się zatrzymuje. Najlepszym sposobem leczenia takiego wstrząsu jest sztuczne oddychanie.
Załóżmy, że spirala jest połączona z metalowym korpusem grzejnika. Może to spowodować zużycie izolacji lub tworzenie się kurzu i brudu. Na ryc. 2b pokazuje rezystancję Rb mostka łączącego spiralę i obudowę. Jeśli osoba dotknie ciała grzejnika, prąd przepłynie przez jego ciało (linia przerywana na ryc. 2b), a im większy, tym lepszy kontakt osoby z ziemią (mokra podłoga, dotykanie uziemionych metalowych rur itp.).
Zdecydowana większość urządzeń elektrycznych wykorzystuje układ dwuprzewodowy. Każde urządzenie zamontowane w tym systemie stwarza potencjalne ryzyko porażenia prądem i należy się z nim obchodzić ostrożnie. System trójprzewodowy (ryc. 3) z uziemionym drutem zapobiega ryzyku porażenia prądem. Trzeci przewód urządzenia jest uziemiony i podłączony do obudowy za pomocą wtyczki. W takim przypadku (gdy napięcie zostanie przyłożone do obudowy) prąd zostanie rozładowany do ziemi i nie przejdzie przez ciało ludzkie, ponieważ opór między obudową a ziemią jest równy zero.
W szpitalu wymagane są specjalne środki ostrożności. Jeśli pacjent ma cewniki w okolicy serca, nawet niewielkie wycieki, które mogą wystąpić w układzie elektrod, są śmiertelne. We wczesnych latach cewników sercowych obserwowano wiele zgonów pacjentów sercowych jako możliwy wynik migotania komór spowodowanego przez małe prądy upływowe, niestety z cewnikami doprowadzonymi bezpośrednio do serca. Środki ostrożności zmniejszyły teraz możliwość takich przypadków do najniższego możliwego poziomu.
Prąd generowany w ludzkim ciele przez zewnętrzne źródło prądu jest określony przez prawo Ohma, a zatem zależy od przyłożonego napięcia i rezystancji ciała. W przypadku napięcia stałego i napięcia niskiej częstotliwości (domowego) rezystancja skóry w punkcie styku jest decydującym czynnikiem ograniczającym siłę prądu. (W przypadku wysokich częstotliwości wewnętrzny opór ciała jest znaczącym czynnikiem.) Tak więc w większości przypadków prąd przepływający przez ciało zależy w dużej mierze od stanu skóry w punkcie styku. Sucha skóra ma dużą odporność, a mokra i mokra - mała, ponieważ jony w wilgoci zapewniają płynny przepływ prądu do ciała. Jeśli skóra jest sucha, opór między skrajnymi częściami ciała (na przykład od ramienia do nogi lub od jednego ramienia do drugiego) może osiągnąć 105 omów lub więcej, a dla mokrej skóry oporność wynosi tylko 1% tej wartości. Całkowity opór ciała między normalnymi ramionami do picia wynosi 1500 omów.
W powyższych przypadkach (dla suchej i wilgotnej skóry) maksymalne prądy występujące w ciele w kontakcie z siecią 120 V AC wynoszą odpowiednio: 1,2 mA i 80 mA.
Prąd o wartości 1 mA podczas przechodzenia przez ciało jest prawie niezauważalny, a prąd o wartości 80 mA jest śmiertelny, niezależnie od tego, że natychmiast się zatrzyma (reakcja człowieka), a osoba dotknięta będzie chroniona.
Najbardziej wrażliwymi częściami ciała są mózg, mięśnie piersiowe i ośrodki nerwowe, które kontrolują oddychanie i pracę serca. Zastanów się nad zachowaniem serca i jego reakcją na nagły przepływ prądu.
Praca serca wiąże się z regularnym skurczem mięśni tworzących ściany serca. Rytmiczne skurcze tych mięśni są spowodowane rozszerzeniem potencjału czynnościowego włókien serca. Większość włókien ma zdolność wzbudzania się. Oznacza to, że potencjał czynnościowy w takich włóknach wyzwala się samoczynnie, co prowadzi do automatycznego skurczu serca. Obszar serca, który powoduje wzbudzenie wartości maksymalnej, to węzeł zatokowo-przedsionkowy (ryc. 1). Powstający tutaj potencjał czynnościowy rozprzestrzenia się w ciągu 40 ms do węzła przedsionkowo-komorowego (AV), a w ciągu 90 ms sygnał dociera do przedsionków. Rycina 1 pokazuje odstępy czasu wymagane do propagacji pierwotnego impulsu prądu przemiennego do innych obszarów serca.
Ze względu na potencjał działania przedsionków zaczyna się kurczyć. Podkreślamy, że występuje opóźnienie około 0,1 s między momentem, w którym potencjał czynnościowy dociera do węzła AV, a momentem, gdy impuls ten dociera do górnego końca płata sercowego. To opóźnienie pozwala przedsionkom przedostać się do komór, zanim zaczną się kurczyć. Potencjał czynnościowy rozciąga się w dół serca, a następnie z powrotem w górę ścian komór. Sygnał rozchodzi się tak szybko, że reakcja mięśni jest skoordynowanym skurczem, który kończy cykl pompy. Potrwa to 0,8 sekundy, zanim pojawi się potencjał następnego działania z węzła CA. W rezultacie serce znajduje się w stanie samowzbudzenia, charakteryzującego się około 72 uderzeniami na minutę.
Rozprzestrzenianie się przemiennego potencjału błon serca wiąże się z propagacją potencjału czynnościowego, co wyraża się zmianą pola elektrycznego wokół serca. To pole można naprawić za pomocą elektrod przymocowanych do różnych punktów powierzchni ciała. Zapisy zmian sygnałów elektrycznych w czasie mogą dać wyobrażenie o sercu i wykryć chorobę lub nieprawidłowe działanie. Ta technika nazywa się elektrokardiogramem (EKG).
Jeśli prąd z zewnętrznego źródła zostanie przepuszczony przez serce, wówczas włókna serca można doprowadzić do stanu „zapłonu”, a potencjał działania zacznie się rozprzestrzeniać w sercu we wszystkich kierunkach. W rezultacie wystąpią nieskoordynowane skurcze komór, a ich funkcja pompowania zostanie zakłócona. Efekt ten nazywa się migotaniem komór. Występujące raz migotanie komór przestaje się zatrzymywać, nawet jeśli prąd, który je spowodował, zostanie wyeliminowany. Serce można doprowadzić do stanu migotania komór przez słabe prądy (50–100 μA). Prądy te, przyłożone bezpośrednio do serca, odpowiadają 1000 razy prądom wpływającym na dowolny obszar skóry. Oznacza to, że przy prądzie około 100 mA przepływającym z jednej kończyny do drugiej może już wystąpić migotanie komór.
Migotanie komór prawie nigdy nie ustaje samoistnie. W ciągu 1-2 minut mięśnie serca, które nie otrzymały krwi wieńcowej, ulegają osłabieniu, w wyniku czego nie można doprowadzić ich do stanu normalnego skurczu i następuje śmierć. Jeśli do tego czasu zostaną podjęte działania ratunkowe, można utrzymać regularną aktywność serca. Miary defibrylacji polegają na tym, że prąd serca o wartości około 10 A. przepływa przez serce przez kilka milisekund. Można to osiągnąć przez rozładowanie kondensatora przez dwie elektrody umieszczone na górnej skórze, powyżej i poniżej serca; możesz także użyć AC. Prąd ten powoduje jednolitą polaryzację błony serca i zamienia wszystkie włókna w jedną (odwrotną) fazę cyklu potencjału czynnościowego. W ten sposób wszystkie włókna powrócą do spoczynku w tym samym czasie, a kolejny sygnał z węzła CA może zacząć regulować skoordynowane skurcze.
Czasami wymagane jest 10 do 20 takich uderzeń defibrylacji, aby serce mogło znów funkcjonować. Jeśli choroba serca zakłóca funkcjonowanie miejsca CA i nie może już wytwarzać trwałych pulsów w przypadku bicia serca, to w przypadku regularnych rozrusznik serca można również stosować sztuczny rozrusznik serca. Stymulator serca to urządzenie elektroniczne, które wytwarza krótkie impulsy w regularnych odstępach czasu (72 min-1). Impulsy te docierają do serca przez elektrody i kontrolują częstość akcji serca. W warunkach szpitalnych sygnał stymulatora serca może być przesyłany do serca przez cewniki. Pacjenci ambulatoryjni mogą mieć wszczepiony miniaturowy rozrusznik serca w skórę. Urządzenia te działają dość stabilnie, a baterię można wymieniać co kilka lat. Podczas pracy z elektrodami w kontakcie z sercem; należy zachować ostrożność, ponieważ nawet niewielkie prądy przez serce mogą powodować migotanie.
Prądy, które są niewystarczające do spowodowania migotania komór, mogą powodować zatrzymanie oddechu, paraliżując ośrodki nerwowe kontrolujące oddychanie. Ten efekt utrzymuje się nawet po wyłączeniu zasilania. Paraliż oddechowy w ciele może być spowodowany prądami, których wartość mieści się w zakresie 25-100 mA. Nawet prądy o wartości 10 mA mogą skrócić mięśnie klatki piersiowej do tego stopnia, że oddech się zatrzymuje. Najlepszym sposobem leczenia takiego wstrząsu jest sztuczne oddychanie.
Załóżmy, że spirala jest połączona z metalowym korpusem grzejnika. Może to spowodować zużycie izolacji lub tworzenie się kurzu i brudu. Na ryc. 2b pokazuje rezystancję Rb mostka łączącego spiralę i obudowę. Jeśli osoba dotknie ciała grzejnika, prąd przepłynie przez jego ciało (linia przerywana na ryc. 2b), a im większy, tym lepszy kontakt osoby z ziemią (mokra podłoga, dotykanie uziemionych metalowych rur itp.).
Zdecydowana większość urządzeń elektrycznych wykorzystuje układ dwuprzewodowy. Każde urządzenie zamontowane w tym systemie stwarza potencjalne ryzyko porażenia prądem i należy się z nim obchodzić ostrożnie. System trójprzewodowy (ryc. 3) z uziemionym drutem zapobiega ryzyku porażenia prądem. Trzeci przewód urządzenia jest uziemiony i podłączony do obudowy za pomocą wtyczki. W takim przypadku (gdy napięcie zostanie przyłożone do obudowy) prąd zostanie rozładowany do ziemi i nie przejdzie przez ciało ludzkie, ponieważ opór między obudową a ziemią jest równy zero.
W szpitalu wymagane są specjalne środki ostrożności. Jeśli pacjent ma cewniki w okolicy serca, nawet niewielkie wycieki, które mogą wystąpić w układzie elektrod, są śmiertelne. We wczesnych latach cewników sercowych obserwowano wiele zgonów pacjentów sercowych jako możliwy wynik migotania komór spowodowanego przez małe prądy upływowe, niestety z cewnikami doprowadzonymi bezpośrednio do serca. Środki ostrożności zmniejszyły teraz możliwość takich przypadków do najniższego możliwego poziomu.