Рейтинг@Mail.ru
James Lee

КАЛИ-С

Безопасности много не бывает

  Обратная связь

Опасности при эксплуатации отдельных видов аппаратуры (Высокочастотной)

АППАРАТУРА ДЛЯ ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ ЭЛЕКТРОХИРУРГИИ

Основными опасностями, связанными с применением аппаратуры для высокочастотной электрохирургии являются: высокочастотные ожоги; поражение током питающей сети; воспламенение и взрыв горючих газовых смесей и паров; мешающее действие диагностической аппаратуре.

Высокочастотные ожоги

Высокочастотные ожоги являются наиболее частыми осложнениями электрохирургических операций. Причины весьма разнообразны, однако с некоторыми оговорками они могут быть разделены на следующие основные группы: 1) ожоги под пассивным электродом; 2) ожоги в месте касания тела пациента с заземленными предметами; 3) другие причины.

1) Ожоги под пассивным электродом

Назначение пассивного электрода состоит в замыкании цепи высокочастотного тока без сколько-нибудь заметного нагрева находящихся под электродом тканей. Нежелательный нагрев тканей под пассивным электродом, при некоторых обстоятельствах переходящий в ожог, может быть вызван двумя основными причинами - недостаточной площадью контакта, или большим переходным сопротивлением между электродом и телом. Обе причины непосредственно связаны с конструкцией и способом наложения пассивного электрода.

Пассивный электрод представляет собой токопроводящую (обычно металлическую) пластину с площадью, достаточной для рассеяния тканями тела мощности, выделяемой в них при прохождении высокочастотного тока. Установлено, что удельная величина мощности аппарата (максимальная) не должна превышать 1,5 Вт/см2. В 300-ваттном аппарате пассивный электрод должен иметь площадь не менее 200 см .

Получил распространение пассивный электрод из листового свинца, толщиной около 1мм. Для уменьшения сопротивления кожи и обеспечения хорошего контакта между электродом и телом под электрод помещают прокладку из нескольких слоев хлопчатобумажной ткани, смоченной раствором электролита (как правило, водным раствором хлорида натрия). Раствор хлорида натрия должен быть достаточно концентрированным. При 20% растворе переходное сопротивление между электродом и телом составляет около 10м. При использовании изотонического раствора это сопротивление увеличивается до 2Ом, а в случае употребления водопроводной воды - до 5 Ом. В то же время следует иметь в виду, что если используется пересыщенный раствор, или если соль не успела раствориться и покрывает крупинками поверхность материи, при длительной операции возможны химические ожоги.

За время операции прокладка под действием тепла тела пациента довольно быстро высыхает. Совершенно сухая прокладка представляет значительное сопротивление высокочастотному току и ожог не возникает. Если же прокладка слегка влажная, ее сопротивление может составить сотни Ом и на ней может выделиться значительная часть высокочастотной мощности, результатом чего будет ожог. Такие ожоги обнаруживаются обычно не сразу, а через несколько часов после операции.

Для того, чтобы сохранить на время операции малое сопротивление прокладки, электрод вместе с ней часто прибинтовывают матерчатым бинтом, также смоченным в электролите. За влажностью этого бинта во время операции необходимо следить, смачивая его по мере необходимости. Для уменьшения испарения влаги прокладкой иногда на электрод с прокладкой накладывают сверху слой водонепроницаемой ткани (пленки). Недостатком свинцовых электродов является их малая механическая прочность. Они быстро истончаются и рвутся. Кроме того, поверхность свинца требует периодической очистки от слоев окислов, а также выравнивания образующихся морщин и складок.

Наряду со свинцом в качестве пассивного электрода используют тонкую гибкую полированную пластину из нержавеющей стали, которую укладывают под пациента, либо обертывают вокруг конечности. Нержавеющая сталь хорошо сохраняет чистоту поверхности, более устойчива к электролитической коррозии и обладает хорошими механическими свойствами. Особенно важное преимущество этих электродов заключается в том, что во время операции не надо постоянно следить за влажностью прокладки между электродом и телом. Недостатком электродов из нержавеющей стали являются их пружинящие свойства, в связи с чем они плохо прилегают к неровным частям тела. Кроме того, нужно учитывать, что вследствие малой толщины пластины электрода у его острых краев происходит концентрации силовых линий поля, для того что бы избежать в этих местах перегрева тканей, пластина электрода по всему периметру должна быть покрыта узкой полосой изоляционного материала.

Необходимое условие отсутствия ожогов под пассивным электродом -плотное прилегание его к телу по всей поверхности. Обеспечить такое прилегание в течение всей операции - достаточно сложная задача. Пассивный электрод накладывают до дачи наркоза и он может оказаться закрытым стерильными салфетками или простынями. Поскольку электрод не стерилен, во время операции весьма затруднительно проверять его контакт с телом и улучшить его крепление. Между тем во многих случаях пациент совершает рефлекторные движения (при недостаточной глубине наркоза), либо ему придают различные положения, необходимые по ходу операции. Во всех случаях велика опасность частичного или даже полного нарушения контакта между электродом и телом. Если площадь контакта пассивного электрода уменьшиться настолько, что выходная мощность аппарата, приходящаяся на 1 см2 контактной поверхности, превысит 1,5Вт, то под пассивным электродом возможно возникновение ожога.

Хороший контакт по всей площади пассивного электрода в течение всего времени операции, а следовательно, и безопасность пациента, обеспечиваются вниманием и аккуратностью медицинского персонала, тщательным выполнением им всех требований, предписываемых инструкцией по эксплуатации аппарата.

2) Ожоги в месте касания тела пациента с заземленными предметами.

В идеализированном виде внешняя цепь высокочастотного тока при проведении электрохирургической операции состоит из трех последовательно включенных участков:

1) цепи активного электрода, состоящей из собственно электрода и провода, соединяющего его с одним из выходных гнезд аппарата;

2) тканей тела пациента;

3) цепи пассивного электрода, также состоящей из собственно электрода и соединительного провода, подключенного к второму выходному гнезду аппарата. Однако на практике эта схема усложняется за счет различного рода непредвиденных цепей, шунтирующих цепь пассивного электрода. Это объясняется распределенным сопротивлением тела пациента, в результате чего при протекании по телу высокочастотного тока его отдельные участки находятся под высокочастотным потенциалом относительно земли. В этих условиях прикосновение к телу пациента проводящего заземленного предмета приводит к появлению дополнительной цепи для высокочастотного тока, протекающего через тело пациента к выходу генератора (рис. 19). Если плотность тока в месте колебания превышает допустимую величину, возникают ожоги.

Рис. 19. Схема прохождения части высокочастотного тока электрохирургического аппарата через заземленный электрод

Решающее значение для возникновения ожогов имеет схема цепи пациента, использованная в аппарате. В большинстве аппаратов выходное гнездо, к которому подключается пассивный электрод, соединено по высокой частоте с зажимом защитного заземления. В этом случае, пренебрегая сопротивлением проводов, соединяющих пассивный электрод с землей, можно считать пассивный электрод находящимся под потенциалом земли.

Наряду с заземленным пассивным электродом применяется изолированная цепь пациента, при которой как активный так и пассивный электроды находятся под потенциалом относительно земли.

При заземленной цепи пациента важнейшим условием, выполнение которого необходимо для исключения высокочастотных ожогов, является обеспечение нулевого потенциала на пассивном электроде. Для этого в аппаратах применяют высокочастотную блокировку цепи пассивного электрода.

Распределение высокочастотного потенциала по телу пациента зависит от взаимного расположения активного и пассивного электродов. При операции на груди (ток 500 мА) и пассивном электроде, укрепленном на бедре, напряжение на верхних конечностях пациента составляет около 25В, на нижних - 13В. При пассивном элетроде, расположенном на икре, эти напряжения составляют соответственно 50 и 35В. Таким образом, прикосновение пациента к заземленному предмету опасно и при отсутствии нарушений в цепи пассивного электрода. В связи с этим случайные, непредвиденные контакты пациента с такими предметами должны быть исключены.

Особое внимание необходимо уделять операционному столу, на котором находится полностью или частично обнаженный пациент. Обеспечение изоляции пациента от стола - нелегкая задача, т.к. до операции и во время ее проведения широко применяются асептические растворы, жидкости для охлаждения, ирригации и других целей. Все это приводит к увлажнению простыней и салфеток, касающихся тела пациента. При недостаточном внимании медицинского персонала простыни, свисая, например, с края стола, могут касаться его металлических частей, не закрытых резиновым матрацем или клеенкой.

В ряде случаев на пациента приходится накладывать соединенные с землей или имеющие по отношению к ней малое сопротивление электроды, датчики диагностических приборов. Опасность ожогов при этом существенно возрастает.

Важное значение имеет правильное расположение электрода диагностического прибора относительно пути прохождения высокочастотного тока в теле пациента. Такой электрод не должен находиться на пути тока, т.е. между активным и пассивным электродами. В этом случае часть тока ответвится в цепь электрода и пройдет через него на землю. Диагностический электрод не должен быть расположен также по отношению к активному электроду со стороны, противоположной пассивному электроду. Если это требование не выполнить, большая или меньшая часть тока пойдет в нежелательном направлении.

Диагностический электрод следует помещать так, чтобы между ним и активным электродом находился пассивный электрод. При этом большая часть тока замкнется на землю через пассивный электрод, как и должно быть. Примером такого расположения электродов при операции на брюшной полости может служить установка пассивного электрода под ягодицами, а диагностического - на правой икре. Во всех случаях следует придерживаться правила размещать диагностический электрод по возможности дальше от электродов электрохирургического аппарата.

Помимо непосредственной связи через тело пациента, между цепью активного электрода и цепью электрода или датчика диагностического прибора возможна также индуктивная и емкостная связь. Поэтому провода электродов электрохирургического аппарата и диагностических приборов не должны располагаться параллельно друг другу. В противном случае при значительной индуктивной или емкостной связи между проводами возможно наведение высокочастотного напряжения на входную цепь диагностического прибора и, как следствие этого, чрезмерный ток на землю через диагностический электрод или датчик.

Особенно возрастает опасность ожогов при использовании игольчатых электродов электроэнцефалографа, электрокардиографа или других диагностических приборов. Описан случай снятия ЭЭГ с помощью игольчатых электродов во время электрохирургической операции на грудной полости. Пассивный электрод был расположен под ягодицами. Во время операции часть высокочастотного тока прошла на землю через игольчатые электроды. Вследствие малой площади электродов плотность тока оказалась выше допустимой, что привело к ожогам ткани вокруг электродов.

Один из способов защиты пациента от подобных ожогов - включение в соединительные провода ограничивающих ток резисторов.

Значительно уменьшается опасность случайных ожогов в случае применения диагностических приборов с автономным питанием. Такие приборы не связаны с сетевой цепью и обычно изолированы от земли. В связи с этим, под электродами и датчиками таких приборов не возникает чрезмерная плотность высокочастотного тока. Однако при неблагоприятных обстоятельствах (касание корпуса с заземленными частями, большая емкость на землю) приборы с автономным питанием также могут явиться причиной ожогов.

Увеличение напряжения на участке .пациент-земля в результате возрастающего сопротивления или обрыва цепи пассивного электрода приводит к уменьшению напряжения между активным электродом и телом пациента При этом эффективность резания или коагуляции снижается и хирург обычно просит увеличить выходную мощность аппарата, что еще больше усугубляет опасность ожога. Поэтому крайне важно следить за выполнением правила, согласно которому в случае неэффективного действия высокочастотного тока следует произвести необходимую проверку состояния цепи пассивного электрода.

Аппараты, имеющие изолированную цепь пациента имеют ряд преимуществ в отношении высокочастотных ожогов. Ток через контакт при изолированной цепи в 10-20 раз меньше, чем при заземленной.

Однако, изолированная цепь пациента тоже не свободна от недостатков. В предельном случае при контакте активного электрода с заземленным предметом (например, когда хирург в нарушение правил проверяет работоспособность аппарата «на искру») пассивный электрод, а вместе с ним и все тело пациента оказываются под полным напряжением генератора относительно земли. В этой ситуации особенно велика опасность ожогов в месте случайного касания телом пациента заземленных предметов.

Поскольку общее время, в течение которого активный электрод не касается тела пациента, значительно больше, чем время воздействия (резание, коагуляция), то опасности, связанные с недостатками изолированной цепи, имеют относительно большую вероятность, чем опасности при заземленной цепи пациента. В то же время с недостатками, присущими заземленной цепи пациента бороться трудно, т.к. в процессе операции на тело пациента обычно наложены электроды и датчики диагностических приборов, а опасность ожогов при изолированной цепи может быть легко устранена за счет соблюдения правил эксплуатации аппарата. Во избежание ожогов при использовании изолированной цепи пациента следует исключить включение аппарата в паузах между воздействиями и не касаться активным электродом заземленных предметов.

Для максимального уменьшения излишней работы генератора вне времени коагуляции или резания, а также для удобства хирурга включение выходного напряжения (высокочастотный генератор) аппарата для электрохирургии производится дистационно с помощью кнопки на электрододержателе или педали. Кнопка и педаль, сокращая время работы генератора, являются весьма ответственными узлами аппарата, в значительной степени определяющими безопасность пациента. Конструкция их должна обеспечивать безотказную работу в течение длительного времени. Для включения генератора кнопку или педаль нужно нажать; при их отпускании генератор должен отключаться. Не допускается применение двойной кнопки или педали, требующих для отключения генератора нового нажатия.

Ручное и ножное управление генератором не равноценны. Если включение генератора производится с помощью кнопки на электродержателе, то вероятность работы генератора в паузах между воздействиями очень невелика. Это объясняется тем, что хирург, окончив резание или коагуляцию, не держит в руках электрододержатель, а кладет его на подставку. Если же используется педаль, то часто поглощенный ходом операции хирург забывает снять ногу с педали. В этом случае напоминанием хирургу о том, что генератор включен, служит звуковой сигнал, включающийся на время работы генератора. Сигнал не должен быть особенно резким, чтобы не мешать проведению операции, но должен отчетливо различаться на фоне шумов в операционной, напоминая, что высокочастотный генератор включен. Согласно международным нормам основная часть спектра звуковых колебаний должна находиться в диапазоне 100-1000Гц. Интенсивность сигнала должна быть не менее 65дБ на расстоянии Зм. от аппарата.

Для того, чтобы хирургу не нужно было проверять работоспособность аппарата «на искру», следует придавать к нему вспомогательное контрольное устройство. Это может быть, например, лампа накаливания, один полюс которой подключается к гнезду пассивного электрода, а второй соединен со специальным наконечником, к которому для проверки аппарата прикасаются активным электродом.

Таким образом, можно сделать общий вывод, что опасности высокочастотных ожогов сводятся к минимуму как при заземленной, так и при изолированной цепи пациента строгим выполнением правил эксплуатации аппарата.

3) Прочие причины ожогов

Помимо рассмотренных причин высокочастотных ожогов, имеется ряд других, о которых должен помнить медицинский персонал. Известны случаи, когда хирург, отвлеченный возникшим в ходе операции осложнением, положил электрододержатель с активным электродом на пациента или на покрывающую его влажную простыню. Генератор оставался включенным (хирург забыл снять ногу с педали) и пациент получил глубокие ожоги.

Применение высокочастотных проводов электродов с нарушенной изоляцией может привести к сильному ожогу при касании в оголенной части проводов тела пациента. Особенно опасны повреждения изоляции провода.

Не исключена также возможность двойного нарушения в электрохирургаческом аппарате - пробой изоляции между высоковольтной и сетевой обмотками трансформатора, либо замыкание сетевой обмотки на корпус при нарушенном защитном заземлении. Иллюстрацией последней опасности может служить следующий характерный случай смертельной электротравмы пациента на операционном столе. На бедро пациента был наложен соединенный с корпусом электрохирургического аппарата пассивный электрод, а на предплечье -заземленная манжета для отвода статических зарядов. Еще до включения аппарата для электрохирургии у пациента возникли судороги и, хотя сеть была быстро отключена, наступила смертъ. Оказалось, что в аппарате был пробой сетевой цепи на корпус. Защита не сработала т.к. аппарат был подключен к сетевой розетке через удлиннитель в котором третья заземляющая жила была в обрыве. Таким образом к телу пациента через пассивный электрод и заземленную манжету было приложенно фазное напряжение питающей сети. Ток, прошедший в этой цени, был смертельным

Отмечено также немало случаев электротравм, происшедших воперационных, когда нарушение изоляции происходило в других приборах и аппаратах, но цепь поражающего тока замыкалась через заземленный пассивный электрод электрохирургического аппарата. Для уменьшения опасности поражения пациента током питающей сети оба выхода высокочастотного генератора должны быть изолированы от земли по низкой частоте.

Воспламенение и взрыв газовых смесей и паров

Одной из наиболее сложных проблем при обеспечении взрывобезопасности в операционной . является применение электрохирургического - аппарата. Высокочастотные искры и дуга, возникающие между активным электродом и телом пациента, могут вызвать воспламенение горючих смесей «наркотизирующих» веществ с воздухом или кислородом. Поэтому, как правило, электрохирургия должна быть исключена если применяются наркотики способные образовывать такие смеси. Вместе с тем приходится считаться с широким распространением электрохирургической аппаратуры, трудностью или даже невозможностью ее замены в таких случаях, как трансуретральные вмешательства, операции с злокачественными опухолями и др. Это приводит к необходимости формирования следующего правила: если отказ от применения электрохирургического аппарата связан с риском для жизни пациента, хирург может взять на себя ответственность за одновременное применение электрохирургии и горючих наркотиков. При этом должны быть приняты все необходимые меры по предупреждению воспламенения или взрыва, В частотности, электрохирургический аппарат должен быть установлен как можно дальше от наркозного аппарата. Рекомендуется отделить область операции от места выхода горючего наркотика.

ДИАГНОСТИЧЕСКАЯ АППАРАТУРА

Разделение сетевой цепи и цепи пациента

Главная задача при обеспечении безопасности диагностической аппаратуры, электроды или датчики которой имеют непосредственный контакт с телом пациента, заключается в отделении цепи пациента от сетевой цепи. Если цепь пациента изолирована от корпуса, то возникающие при этом проблемы практически не отличаются от проблем при эксплуатации терапевтической аппаратуры. Во многих случаях, однако, цепь пациента приходится соединять с корпусом прибора и землей. Это соединение имеется, в частности, в большинстве приборов для регистрации биопотенциалов в связи с необходимостью уменьшения наводок и других помех. При эксплуатации таких приборов, выполненных по классу II, рабочее заземление подключается к отдельному источнику заземления, либо к одному из заземленных предметов в помещении. Если же прибор изготовлен по классу 0I или I, то пациент, соединенный через электрод с его корпусом, оказывается связанным с защитным заземляющим устройством, либо с нулевым проводом. В последнем случае пациент может оказаться под потенциалом до нескольких вольт относительно земли за счет падения напряжения на нулевом проводе от протекающего по нему уравнительного тока. При случайном прикосновении к заземленному предмету, пациент окажется под действием этого напряжения. Эта опасность практически исключается, если зануление осуществляется отдельным (пятым в трехфазном сети) заземляющим проводом и выполнено достаточно надежное выравнивание потенциалов в помещении. При четырехпроводной системе питания целесообразно использовать приборы для регистрации биопотенциалов, а также другие диагностические приборы, имеющие соединенный с корпусом электрод или датчик, выполненные по классу II.

В отличие от терапевтических аппаратов у биоусилительных приборов один из полюсов источника питания может быть соединен с пациентом и заземлен. В этих условиях должна быть обеспечена высокая надежность соединения между корпусом прибора и электродом, датчиком. При нарушении этой цепи ток, питающий электрод или датчик, может пройти через тело пациента, что не всегда безопасно.

Примером, подтверждающим реальность этой опасности может служить случай травмы, нанесенной пациенту при использовании пальцевого электроплетизмографа. Лампа осветителя, расположенная в металлическом, надетом на палец пациента корпусе датчика плетизмографа питалась напряжением 10 В постоянного тока. Положительный полюс источника, соединенный с лампой и корпусом датчика был заземлен. Во время операции, при которой плетмограф использовался для контроля за частотой пульсовой волны, на пациента был наложен также заземленный электрод электрокардиоскопа.

Через 2 дня после операции на пальце пациента был обнаружен сильный ожог. Как выяснилось, провод, соединяющий положительный полюс источника с осветителем, был оборван, и напряжение 10В оказалось приложенным между корпусом датчика плетизмографа и заземленным электродом электрокардиоскопа. Щелочные продукты электролиза на отрицательно заряженном корпусе при длительном воздействии оказались причиной ожога.

Показателен также пример с ультразвуковыми диагностическими аппаратами. У многих таких аппаратов излучатель соединяется с выходом генератора импульсов с помощью гибкого коаксиального кабеля. Наружная оплетка кабеля, соединенная с заземленным корпусом аппарата обладает малой механической прочностью и, как показывает опыт эксплуатации аппаратов, нередко обрывается. При этом импульсы тока амплитудой до 1А и длительностью порядка 1мкс могут проходить через тело пациента, если он касается заземленного предмета. Считается, что обрыв оплетки кабеля, питающего ультразвуковой излучатель, при указанных параметрах импульсов не создает опасности для пациентов. Однако следует учитывать, что амплитуда, частота следования и длительность импульсов, питающих пьезопреобразователь не должны увеличиваться без особой необходимости.

Ограничение тока в цепи пациента.

Одна из основных задач для обеспечения электробезопасности диагностической аппаратуры - надежное ограничение тока, протекающего в цепи между электродами, наложенными на пациента.

При наблюдении и регистрации биопотенциалов сердца, мышц обычно применяется симметричный относительно земли вход усилителя, поэтому наиболее вероятно протекание непредвиденных токов в цепи между каждым из незаземленных и заземленным электродами. Ток в цепи электродов ограничивается усилительной лампой или транзистором входного каскада, резисторами в цепи выпрямителя, питающего этот каскад, а также резисторами во входной цепи. Поскольку приходится считаться с возможностью закорачивания электродов радиоламп и пробоя транзисторов, а резисторы в цепи выпрямителя не могут иметь достаточно большого сопротивления, то защита практически обеспечивается только резисторами во входной цепи.

В нормальных условиях поскольку ток через электроды проходит в течение всего времени исследования и не должен вызывать каких-либо физиологических сдвигов, нужно, чтобы эта величина не превышала 10 мкА. При таком токе, протекающем между любыми двумя электродами, а также любым электродом и всеми остальными, соединенными вместе, не возникает возбуждение мышц и нервов, которое могло бы помешать исследованию или исказить его результаты. Дополнительное ограничение налагается на приборы для регистрации биопотенциалов. Чтобы в максимально возможной степени снизить дрейф электродно-кожных потенциалов, ток в цепи электродов у этих приборов не должен превышать 0,1мкА.

В условиях единичного нарушения для приборов типа В и BF, т.е. не предназначенных для непосредственного контакта с сердцем допускается увеличение тока до 500мкА, а для приборов типа CF - до 50мкА.

В приборах для инпедансной плетизмографии ток, проходящий между электродами, является измерительным. По его изменению (или по изменению напряжения между электродами) определяются изменения межэлектродного импеданса, вызванные исследуемым физиологическим процессом. В этом случае ток 10 мкА может оказаться недостаточным для целей измерения и по этой причине допускается его увеличение до 100 мкА. Т.к. для импедансной плетизмографии обычно применяются частоты выше 5 кГц, это позволяет использовать большие измерительные токи.

При установке ограничивающих ток резисторов необходимо учитывать возможность нарушений в монтаже аппарата. В случае неправильной установки резисторов обрыв проводов, смещение деталей и т.п. могут привести к соединению проводов пациента, расположенных за резисторами, с токоведущими частями. Такая возможность должна быть полностью исключена. Ограничивающие резисторы должны монтироваться как можно ближе ко входу прибора; место соединения их с проводами пациента и сами провода должны быть отделены от всех других находящихся под напряжением частей.

Эффективным способом защиты от случайного увеличения тока в цепи электродов биоусилителя является применение ограничивающих напряжение кремниевых диодов.

Изолированный вход диагностических приборов.

Совместное включение нескольких аппаратов значительно усложняет обеспечение безопасности пациента. Особенно нежелательно этих условиях заземлениепациента через электрод электрокардиографа или другого диагностического прибора.

Наличие у электрокардиографа заземленного электрода, соединенного с правой ногой пациента, значительно повышает опасность поражения его током питающей сети. В этом случае имеет место прохождение поражающего тока от какого-либо неисправного аппарата через тело пациента и заземляющий электрод электрокардиографа.

При наличии внутрисердечного электрода или катетера фибрилляция может возникнуть и при полностью исправной аппаратуре. Цепь тока утечки какого-либо аппарата с нарушенным заземлением может замкнуться, например, через врача, внутрисердечный электрод, тело пациента и заземленный электрод электрокардиографа.

Для обеспечения безопасности пациента при каких-либо неисправностях в диагностическом приборе либо в другой присоединенной к пациенту аппаратуре, необходимо, чтобы все наложенные на пациента электроды были изолированы от земли. При этом качество изоляции должно быть таково, чтобы при действии на нее сетевого напряжения ток утечки не превышал допустимого значения.

Электрическая прочность изоляции должна по крайней мере удовлетворять требованиям, предъявляемым к основной изоляции. В виду важности полной изоляции входной цепи усилителя биопотенциалов схемы и конструкции усилителей должны обеспечивать высокоомную развязку входа как от цепей питания, так и от земли.

Применение изолированного от земли и других цепей усилителя значительно повышает электробезопасность пациента, в том числе и с внутрисердечным электродом или катетером. Изоляция усилителя от земли повышает также его помехоустойчивость по отношению несимметричным помехам поскольку большое сопротивление изоляции разделительного элемента включено в цепь тока помехи. Эти преимушества настолько существенны, что большинство новых; моделей электрокардиографов имеют изолированные усилители. Выпускаются также; изолирующие приставки для   подключения   к электрокардиографам и другим диагностическим приборам, не имеющим изоляции входа от земли.

Защита от импульса дефибриллятора

Серьезную опасность для пациента может представить выход из строя или нарушение нормальной работы диагностического прибора в критической ситуации, например во время операции. Усложнение операций, в частности увеличивающееся количество внутрисердечных вмешательств требует обязательного наличия в операционной дефибриллятора. Мощный импульс дефибрилляторов может нарушать работу подключенных к пациенту диагностических устройств, прежде всего электрокардиографа или электрокардиоскопа. Нарушения могут заключаться в перегрузке усилительных каскадов и как следствие этого в перерыве нормальной работы прибора, а при неблагоприятных обстоятельствах - и в выходе из строя деталей и элементов усилителя.

Поскольку в критической ситуации применения дефибриллятора необходим контроль за сердечной деятельностью пациента, международные нормы на электрокардиографы и ряд других диагностических приборов, учитывают указанную опасность и рекомендуют защиту входа прибора дефибриллятора приборы с такой защитой должны иметь специальную маркировку (См. рис. 10,в).

Защита входа диагностического прибора обеспечивается включением параллельно ему разрядника либо защитной цепью для ограничения тока в цепи пациента.

Импульс дефибриллятора может представлять опасность для медицинского персонала, если используется прибор с внутренним источником питания. Доступные для прикосновения части таких приборов не всегда соединены с землей и на них могут возникнуть опасные потенциалы. При наличии заземления входная цепь, также как доступные металлические части, оказывается под нулевым потенциалом. В приборе со встроенным питанием и изолированным входом как защитное, так и рабочее заземление отсутствует. Поэтому при пробое разрядного промежутка, включенного между изолированным входом усилителя и основным шасси, на котором смонтирована остальная часть электрокардиографа, это шасси, а вместе с ним и доступные части оказываются под высоким потенциалом относительно земли.

Для защиты врача от высоковольтного импульса дефибриллятора разрядник электрокардиографа включают между входом изолированного усилителя и его экраном.

Входные цепи и экран изолируют от шасси прибора и всех расположенных на нем деталей и элементов воздушным зазором не менее 25мм или слоем изоляции толщиной более 1,5мм. В результате изоляция входной цепи, включая разделительные трансформаторы для ее питания и передачи модулированного сигнала, рассчитана на испытательное напряжение 25кВ и выдерживает без пробоя импульс дефибриллятора.

Корпус электрокардиографа, также как и выведенные наружу оси элементов управления, выполняют из изоляционного материала, при этом обеспечивают воздушный зазор 12мм между шасси и корпусом. В результате принятых мер врач надежно защищен от поражения, даже если он касается электрокардиографа, подключенного к пациенту, подвергаемому дефибрилляции. Эти же меры защищают врача от высокочастотных ожогов в случае, если пациенту производится операция с помощью электрохирургического аппарата.

Источником помех в работе диагностического прибора является также высокочастотный электрохирургический аппарат. Хотя создаваемые при его работе высокочастотные напряжения не могут вызвать выход из строя приборы, как это имеет место при действии импульса дефибриллятора, высокочастотная помеха более длительна и потому более опасна. Помехи, создаваемые электрохирургическим аппаратом обычно настолько интенсивны, что во время его работы невозможно нормальное функционирование многих диагностических приборов, в первую очередь электрокардиографа. В лучших моделях электрокардиографов принят ряд мер, позволяющих достаточно надежно вести наблюдение за электрической активностью сердца в процессе проведения электрохирургического вмешательства.

Модулированное высокочастотное напряжение, создаваемое электрохирургическим аппаратом, детектируется либо за счет нелинейных свойств искры, возникающей под активным электродом, либо при прохождении высокочастотного тока через контакт электрода электрокардиографа с кожей, либо на входе усилителя.

Низкочастотная помеха, образующаяся в результате детектирования под активным электродом, имеет частоту 50 или 100Гц, в зависимости от схемы питания высокочастотного генератора. Амплитуда помехи составляет несколько сотен милливольт. Фибрилляция высокочастотного тока на входе электрокардиографа не может уменьшить эту помеху, лежащую в полосе частот биопотенциалов сердца. Некоторое ослабление помехи может быть достигнуто правильным наложением электрокардиохирургических и электрокардиографических электродов. В частности, пассивный электрод должен находиться как можно ближе к месту воздействия с тем, чтобы ограничить область протекания высокочастотного тока и соответственно уменьшить его растекание по телу пациента. Электроды электрокардиографа должны быть, во-первых, максимально удалены от электрохирургических электродов, а, во-вторых, расположены по возможности симметрично по отношению к ним. Это уменьшит воздействие помехи на вход электрокардиографа и превратит ее в максимально возможной степени в симметричное напряжение, значительно ослабляемое дифференциальным усилителем.

Дифференциальный усилитель электрокардиографа обладает высокой помехоустойчивостью по отношению к симметричной помехе. Однако подавление этого вида помех обеспечивается только при симметрии плеч усилителя. Следует учитывать, что балансировка усилителя на высокой частоте нарушается даже из-за незначительной разницы паразитных емкостей на землю плеч усилителя. Значительно уменьшает этот разбаланс экран изолированной входной части усилителя. Экран одновременно защищает входные цепи от непосредственного воздействия высокочастотного поля.

Напряжение помехи, получающееся в результате демодуляции высокочастотного напряжения на участке электрокардиографический электрод -кожа пропорционально высокочастотному току, протекающему через электрод. Для уменьшения этого тока в провода электрокардиографа, как можно ближе к электродам, включаются резисторы и катушки индуктивности.

Вспомогательные устройства, подключаемые к диагностическим приборам.

Стремление упростить задачу врача, автоматизировать процесс исследования приводит ко все более широкому применению вычислительной техники для накопления и обработки диагностической информации, записи полученных данных на различного типа регистраторы, индикации текущей информации на табло и т.п. При необходимости подключения к диагностическому прибору самописцев, дисплеев, вычислительной техники и других контрольных и вспомогательных устройств должны применяться особые меры защиты пациента. Это объясняется тем, что вспомогательные сигнальные входы и выходы диагностических приборов, как правило, имеют непосредственное соединение с одним из каскадов усилителя, а следовательно, и с рабочей частью - электродами, датчиками. В то же время в качестве указанных вспомогательных устройств в большинстве случаев используются общетехнические изделия, не удовлетворяющие требованиям, предъявляемым в медицинской аппаратуре. Даже в случае подключения какого-либо устройства медицинского назначения, например самописца, тип его может не соответствовать типу диагностического прибора (самописец типа В, прибор типа CF).

Наилучшим решением проблемы подключаемых изделий является встраивание на вспомогательных сигнальных выходах и входах медицинской аппаратуры развязывающих устройств, обеспечивающих ограничение до необходимого уровня токов утечки от подключаемых устройств. Ток утечки на корпус и на пациента не должен превышать допустимых величин для данного типа медицинской аппаратуры как в нормальных условиях, так и при единичном нарушении. За единичное нарушение принимается попадание сетевого напряжения на вспомогательный вход или выход медицинского прибора. В качестве развязывающего устройства могут быть использованы трансформатор, оптоэлектроника, конденсаторы и др. Однако обеспечить параметры этих устройств, необходимые для неискаженной передачи сигналов, весьма трудно.

Другой способ защиты пациента от нарушений в подключаемых изделиях - применение изолированной цепи пациента. В этом случае пациент надежно защищен от недопустимых токов утечки, которые могут возникнуть в результате каких-либо нарушений как в диагностическом приборе, так и в подключаемом изделии.

В некоторых выпускаемых изделиях медицинской техники развязывающие устройства не предусмотрены. В связи с этим рекомендуются меры защиты, исключающие подключение, случайных, не рассчитанных на повышенные требования электробезопасности устройств. Наиболее надежно применение специальных невзаимозаменяемых разъемов. Недостаток этого способа заключается в потере универсальности подключаемых устройств. Снабженные нестандартными разъемами, они могут быть использованы только с соответствующей медицинской аппаратурой.

Менее надежно применение предупредительных надписей около входов и выходов для подключения внешних устройств. Надпись должна четко указывать тип устройства, которое может быть подключено к данному разъему.

В качестве минимальной меры рекомендуется нанесение около вспомогательных сигнальных входов и выходов диагностических приборов предупредительного знака (см. рис. 10,г). Этот знак указывает медицинскому персоналу на возможную опасность и необходимость обращения к инструкции по эксплуатации за разъяснениями. В инструкции должны быть даны исчерпывающие рекомендации о типах устройств, которые могут быть подключены к каждому из выходов или входов диагностического прибора.

Внутрисердечные электроды, катетеры.

Основной принцип, который должен соблюдаться при проектировании и эксплуатации внутрисердечных электродов, катетеров, а также подключаемых к ним устройств - надежное отделение связанных с сердцем цепей от земли и других цепей. Изоляция от заземленных металлических частей или частей, которые могут оказаться соединенными с землей, необходима, чтобы исключить замыкание чрез сердце пути токов утечки от других подключенных к пациенту приборов и аппаратов. Изоляция от не относящихся к рассматриваемой цепи других электрических цепей не исключает протекание тока утечки от них через сердце на землю. В обоих случаях в нормальных условиях ток утечки, проходящий через сердце, не должен превышать в нормальных условиях 10 мкА, а при единичном нарушении - 50мкА.

Диагностические приборы, внешние электрокардиостимуляторы и другие приборы и аппараты, предназначенные для подключения к внутрисердечным электродам, катетерам, должны быть выполнены по типу CF. Однако этого недостаточно для обеспечения безопасности пациента. Специфические требования предъявляются к самим катетерам, датчикам, соединению их с диагностической и терапевтической аппаратурой. Если катетер не предназначен для приема или передачи электрических сигналов,; он сам и; его содержимое; должны быть непроводящими. Для заполнения катетера следует применять водные растворы глюкозы либо фруктозы. При этом сопротивление столба жидкости будет более 10 МОм. Кровь, плазма, изотонический раствор, рентгеноконтрастные и некоторые другие применяемые для катетеризации растворы имеют значительно большую проводимость, и сопротивление столба жидкости при их использовании на два порядка ниже: В случае. если не удается использовать для заполнения катетера жидкость с малой удельной проводимостью, одной из возможностей уменьшения плотности тока утечки на конце столба жидкости является применения катетера из проводящего материала. За счет рассеяния тока утечки на всей длине катетера плотность тока в месте контакта с сердцем будет значительно меньше.

Если через катетер должны передаваться или приниматься электрические сигналы, он должен быть выполнен из изоляционного материала. В этом случае особое внимание следует уделять изоляции соединенной с сердцем электрической цепи от земли. На всем протяжении этой цепи от катетера до входа диагностического прибора или выхода стимулятора не должно быть соединенных с ней доступных для прикосновения частей. В противном случае всегда возможно возникновение пути для тока утечки, например через руки медицинского персонала. Рекомендуется, чтобы медицинский персонал при всех манипуляциях с подключенной к внутрисердечному катетеру aппapaтypой использовал резиновые перчатки

Электрокардиостимуляторы

Пациенты с имплантированным ЭКС встречаются в жизни с большим количеством источников помех различного рода. Характер помех, создаваемых этими источниками: частота колебаний, наличие модуляции, режим (непрерывный, прерывистый), интенсивность и другие параметры изменяются в самых широких пределах. Основные виды источников помех и способ их связи с ЭКС показаны схематично на рис. 20.

 Image

Рис. 20. Источники помех и виды их связи с электрокардиостимуляторами:

1 - связь электромагнитная. Источники - аппараты для СМВ-терапии, ДМВ-терапии, радиосвязные передатчики;

2 - связь емкостная. Источники - аппараты для УВЧ-терапии, электродвигатели, электробытовая аппаратура;

3 - связь индуктивная. Источники - аппарате для индуктотерапии, трансформаторы;

4 - связь резистивная. Источники - аппараты для электрохирургии, дарсонвализации, терапии низкочастотными токами.

Чувствительность ЭКС к внешним помехам в значительной степени зависит от его конструкции и схемы. Синхронные ЭКС отличаются от асинхронных значительно большей чувствительностью к внешним помехам. Это объясняется наличием у таких ЭКС усилителя, рассчитанного на выходные сигналы порядка нескольких милливольт. Если напряжения, создаваемые внешним источником помех, имеют такую же величину и спектр частот помехи лежит в диапазоне десятков герц, то ЭКС воспримет сигнал помехи как собственную электрическую активность сердца. В зависимости от типа ЭКС при этом возможны различные нарушения его функций. В частности R-запрещающий ЭКС прекратит подачу стимулирующих импульсов; при этом пациент окажется без какой-либо внешней стимуляции.

Наибольшую опасность для пациента с синхронным ЭКС представляют высокочастотные поля, создаваемые физиотерапевтической и электрохирургической аппаратурой.

Серьезная опасность для пациента с ЭКС возникает при необходимости проведения дефибрилляции. Нарушение работы ЭКС мощным импульсом дефибриллятора представляет прямую угрозу жизни пациента. При дефибрилляции пациентов с ЭКС следует иметь наготове внешний ЭКС на случай выхода из строя имплантированного.

Не исключены помехи ЭКС и со стороны диагностических приборов. Для устранения опасной помехи необходимо размещать внешний ЭКС и радиотелеметрическое устройство по возможности дальше друг от друга.

Ток утечки диагностических приборов проходящий через ткани тела пациента в непосредственной близости от ЭКС, также может вызвать нарушения в его работе.

Опасности для пациента связаны и с нарушениями режима работа ЭКС, которые могут быть вызваны выходом из строя деталей и элементов электронного блока, поломками электродов и их соединительных проводов и другими подобными неисправностями. Важное значение в обеспечении надежности ЭКС имеет герметичность корпуса и химических элементов.

Герметичность корпуса обеспечивает защиту электрической части ЭКС от действия жидкостей организма. Корпуса из эпоксидной смолы менее надежны, чем металлические.

Утечка электролита из химических элементов также как и негерметичность корпуса может приводить к резкому учащению частоты генерируемых ЭКС импульсов.

Защита электрокардиостимуляторов от внешних помех.

Обеспечение надежной, не зависящей от внешних помех работы ЭКС, как и во всех случаях защиты чувствительной аппаратуры от радиопомех, имеет два аспекта. Первый - подавление помех в месте их возникновения, второй - повышение помехоустойчивости ЭКС, Существует два вида ограничений на создаваемые различными устройствами электромагнитные, электрические и магнитные поля. Первое ограничение - нормы на радиопомехи, второе - санитарно-гигиенические нормы.

Как правило, электрооборудование, создающее помехи нормальной работе ЭКС, является одновременно интенсивным источником радиопомех. Такое электрооборудование снабжено различными помехоподавляющими устройствами для выполнения действующих норм на радиопомехи. Однако это не обеспечивает во всех случаях защиты пациента с ЭКС и аппаратура, удовлетворяющая требованиям норм на радиопомехи, может оказать опасное для пациента влияние на работу ЭКС. Это объясняется, прежде всего тем, что пациент может находиться в непосредственной близости от источника помех, например электробритвы, тогда как радиопомехи нормируются на расстоянии от источника.

Большую степень защиты обеспечивают санитарно-гигиенические нормы, однако и эти нормы не во всех случаях предъявляют требования, необходимые для нормальной работы ЭКС. Так, например, нормы не распространяются на поля, создаваемые физиотерапевтическими высокочастотными аппаратами в той части пространства, где находится пациент, т.е. не рассматривают случай лечебного воздействия. Таким образом для обеспечения безопасности пациента требуются дополнительные меры защиты, в том числе информационно предупредительного характера.

Ввиду того, что в физиотерапевтических кабинетах напряженности полей УВЧ и СВЧ близки к предельно допустимым, а вблизи аппаратов могут и превышать их, пациенты с ЭКС, особенно биоуправляемыми, в таких кабинетах находиться не должны. Применение физиотерапевтических процедур возможно лишь в исключительных случаях, при условии, что ЭКС и сердце находится вне области воздействия. В течение всего времени процедуры необходимо наблюдение в частности непрерывный пальпаторный контроль пульса. При любых заметных изменениях в характере пульсовой волны физиотерапевтический аппарат нужно немедленно выключить. В распоряжении врача должны быть необходимые средства реанимации. Как правило, при всех обстоятельствах стремятся отказаться от проведения физиотерапевтических процедур пациентам с ЭКС и связанного с этим достаточно сложного комплекса предохранительных мероприятий. Пациенты с ЭКС также не должны подвергаться электрохирургическим операциям.

Для повышения безопасности пациентов с ЭКС применяются специальные вставляемые в ЭКС помехозащитные устройства. Одной из эффективных мер подавления помехи ЭКС является фильтр, имеющий полосу пропускания рассчитанную на сигнал электрической активности сердца. Центральная частота фильтра обычно лежит в диапазоне 30-60Гц, крутизна скатов составляет 6-10 Дб на октаву. Помехи, спектр которых лежит вне полосы пропускания фильтра, значительно ослабляются и их мешающее действие резко снижается.

Другим устройством, повышающим помехоустойчивость синхронных ЭКС, является подавитель непрерывной интенсивной помехи. При поступлении на вход такого устройства периодической помехи, например синусоиды с частотой питающей сети, ЭКС с биоуправлением автоматически переходит в режим с фиксированной частотой следования импульсов. Подавитель может представлять собой транзистор, в коллекторной цепи которого включена специально подобранная-RC-цепочка.

Достаточно велика эффективность совместного действия фильтра и подавителя непрерывной интенсивной помехи.

В диапазонах УВЧ и СВЧ приведенные выше защитные устройства неэффективны. Высокочастотные поля могут непосредственно воздействовать на времязадающие и выходные каскады ЭКС, вызывая различные нарушения.

Необходимым условием развития методов и техники электрокардиостимуляции является информирование врачебного и административного персонала, а также пациентов о возможных источниках помех ЭКС. В некоторых случаях целесообразно прямое указание окружающим об опасности для лиц имплантированными ЭКС. Например: «Осторожно, Микроволновые плиты. Лица, носящие электрокардиостимуляторы сердца дальше проходить не должны».


Рейтинг@Mail.ru
Download Forma