Scuola di Specializzazione
in Fisica Sanitaria
a.a.2005/2006
Corso di
Informatica e Statistica Medica
Sicurezze Elettriche
13/2/2005
Apparecchiature elettriche
La stragrande maggioranza degli apparati
utilizzati in medicina sono alimentate dalla
corrente elettrica
La usuale corrente a 220 V (50-60 Hz) è erogata
su 4 fili (3 fasi con d.d.p. tra loro di 380 V) e un
neutro a potenziale zero (220 V con un filo)
Tutti gli apparecchi dell’impianto, in parallelo,
portano a una diminuzione della R totale
P = R i2 = V2 / R
per evitare il rischio di incendio si inserisce sul filo
di fase un fusibile che blocchi il flusso di corrente
cavo di fase
connesso alla rete
Sicurezze
terra
neutro
In caso di dispersione il circuito ha sempre un
contatto con il valore zero!
Nel contatore c’è un salvavita a lamina bimetallica
costituito con materiali di differente resistività
(che si flettono in modo diverso)
Se i>imax, la corrente si interrompe
Correnti elettriche nel corpo umano
Tutto il corpo umano, che è costituito in buona
parte da soluzioni elettrolitiche, è un buon
conduttore di corrente elettrica
Il potenziale d’azione si propaga
lungo gli assoni per trasferire lo
stimolo di contrazione di un muscolo
Liberazione dalle terminazioni nervose di
mediatore chimico (acetilcolina) che depolarizza
la membrana della fibra muscolare
Questa a sua volta induce la
contrazione meccanica della fibra muscolare
Stimolo elettrico
Una simile azione può
essere svolta da uno
stimolo elettrico
applicato dall’esterno
Lo stimolo elettrico
provoca
una successiva contrazione meccanica
delle cellule muscolari
La contrazione meccanica avviene con un certo
ritardo ed è indipendente dall’intensità dello
stimolo iniziale
Stimoli ripetuti
L’applicazione di più stimoli in rapida successione
incrementa la contrazione meccanica di quantità
sempre minori
Finché gli ultimi
ne mantengono la
contrazione ad un
valore pressoché
costante
Questo tipo di risposta muscolare alla
stimolazione elettrica è chiamata tetano
Shock elettrico
Una differenza di potenziale tra due punti del
corpo umano comporta anomale concentrazioni
di ioni e loro improvvise migrazioni
Corrente si distribuisce in
tutto il corpo (macroshock)
Corrente (tramite un catetere
intracardiaco - defibrillatore)
fluisce nel cuore (microschock)
Percezione
L’entità dello shock elettrico
dipende dall’intensità della
carica immessa nel corpo
ossia dalla corrente elettrica i
che circola attraverso il corpo
Esiste un valore di soglia
dell’intensità di corrente al
di sotto della quale i suoi
effetti non vengono percepiti
La probabilità di percezione
(al 90%) è differente per la corrente
alternata (3 mA) e per quella continua (7 mA)
Valore di rilascio
Esiste un valore di rilascio al
di sotto del quale il contatto
elettrico può essere interrotto
autonomamente dal soggetto
corrente efficace
corrente continua
La tetanizzazione provoca
paralisi della respirazione,
dell’attività cerebrale, lesioni
agli organi del senso o ustioni
Ustioni
Possono essere sia esterne o interne (resistività ρ
dei tessuti)
dovute al calore provocato all’effetto Joule
Q = R i2 Δt = ρ j2 S l Δt
Il rialzo termico se il tessuto ha densità δa ≅ δacqua
Q = m cv ΔT = δa S l cv ΔT
ρ j2 S l Δt = δa S l cv ΔT
ΔT = ρ j2 Δt / δa cv
Aumento temperatura dovuto alla densità di
corrente e non all’intensità di corrente
Effetti della corrente
Assai più pericolosa una corrente con contatto
di “piccole” dimensioni rispetto ad un “grande”
superficie
La cute possiede una grande resistività specifica
ed un basso calore specifico
tessuto maggiormente danneggiato
Le ustioni interne sono quasi indolori a causa
dalla distruzione delle terminazioni sensitive e
progressiva necrotizzazione tessuti attraversati
immissione in circolo, distanza di alcuni giorni,
di sostanze tossiche seguita da un’insufficienza
renale acuta (morte mentre stava migliorando!)
Frequenza
Gravità dello shock elettrico in funzione della
frequenza ν
Le correnti
alternate sono
più pericolose
(tetanismo)
ma il pericolo
diminuisce
aumentando ν
Possibilità di staccarsi
0.5%
50%
99.5%
99.5%
Percezione corrente
0.5%
50%
Limite percezione
Oltre 1 Mhz non si ha più shock elettrico ma solo
effetto pelle (distruzione strati meno profondi)
Percorso e durata
Percorsi più importanti quelli che attraversano
organi vitali (estremi due mani o mano e piede)
La durata del contatto concorre
alla gravità dello shock
Una sovrastimolazione delle fibre muscolari
cardiache ne altera il ritmo (fibrillazione)
Elevato consumo energetico ed incapacità del
cuore di pompare sangue lungo le arterie
Fibrillazione
Effetto più temibile e grave della folgorazione
In caso di forti shock si hanno effetti autolimitanti
contrattura muscolare estremamente violenta
aumento della resistenza dei tessuti ustionati
Tensione e corrente
Nota la d.d.p. si può risalire alla corrente (ignota)
I = (VB – VA) / (R1 + R2 + R3)
VB – VA tensione alternata
del generatore
Ru resistenza dell’utenza
R1 resistenza di contatto
R2 resistenza suolo + scarpe
R3 resistenza del corpo
R1, R2 ed R3 attraversate dalla corrente che fluisce!
Resistenza della cute
Contributo maggiore alla resistenza del corpo è
dovuto a resistenza della pelle
Resistenza della pelle
prima, durante e dopo una
profonda meditazione
camminata su carboni ardenti
Valore di R3 per contatto
corpo “normale”: 3000 Ω
corpo immerso nell’acqua: 300 Ω
con entrambe le mani e piedi isolati: 1300 Ω
Sistemi di protezione
Ogni apparecchiatura (circuito elettrico) ha
come potenziale di riferimento il potenziale
della terra (messa a terra o a massa)
Qualsiasi apparecchiatura presenta però una
certa corrente di dispersione
Capacità di accoppiamento:
flusso di cariche verso parti dell’apparecchiatura
che dovrebbero essere totalmente isolate dai
conduttori con tensione diversa da quella di terra
scarica verso terra attraverso il corpo!
Caso anomalo
microshock in sala operatoria
Idisp
1: elettrocardiagrafo
2: catetere nel
cuore del paziente
P: linea di tensione
N: neutro
Idisp = 1 mA
Imed = 500 μA
Ipaz = 500 μA
500 μA applicati direttamente al miocardio
possono provocare fibrillazione ventricolare
Correnti dispersione
Strumento
collegato al
catetere con
terra intatta
quasi tutta la corrente di dispersione
fluisce verso terra
Terra interrotta:
tutta la corrente di
dispersione passa
attraverso il cuore
Sicurezze cliniche
Collegare tutti gli strumenti, il personale tecnico
e del paziente alla stessa terra
Isolare il paziente da tutti gli oggetti messi a
terra e da tutte le sorgenti elettriche
neutro
Z = 1/ωC
