Дія
електричного струму на тіло людини.
Усі нормальні функції
організму людини обумовлені електричними взаємодіями. Робота м'язів, у тому
числі дихання і ритм серця, контролюється електричними струмами. Інформація,
яку дістають різні органи чуття, передається у мозок за допомогою електричних
сигналів. Хоча електричні струми й беруть участь у функціонуванні організму,
струми від зовнішніх джерел під час проходження їх через життєво важливі органи
можуть викликати ураження або навіть смерть людини.
Сила струму, що
створюється в тілі людини зовнішнім джерелом струму, визначається законом Ома,
а, отже, залежить від прикладеної напруги та опору тіла. Для постійного струму
і низькочастотної (побутової) напруги опір шкіри за точкового контакту є
вирішальним фактором, який обмежує силу струму. (Для високих частот суттєвим
фактором є внутрішній опір тіла.) Таким чином, у більшості випадків сила
струму, що проходить через тіло, в основному залежить від стану шкіри в точці
контакту. Суха шкіра має великий опір, а волога й мокра — малий, оскільки іони,
що знаходяться у волозі, забезпечують безперешкодне проходження струму в тіло.
Якщо шкіра суха, опір між крайніми точками тіла (наприклад, від руки до ноги
або від однієї руки до другої) може досягати 105 Ом або й більше, а
для мокрої шкіри опір складає лише 1 % від цього значення. Повний опір тіла між
звичайними пітними руками дорівнює 1500 Ом.
У зазначених вище
випадках (для сухої і вологої шкіри) максимальні струми, що виникають у тілі за
контакту з мережею змінного струму 120 В, відповідно дорівнюють: 1,2 мА і 80 мА.
Струм силою 1 мА під час
проходження через тіло майже не помітний, а струм 80 мА — смертельний,
незалежно від того, що він відразу припиниться (реакція людини) і уражена
людина буде захищена.
Найчутливішими до
електричного струму частинами організму є мозок, грудні м'язи і нервові центри,
які контролюють дихання і роботу серця. Розглянемо поведінку серця і його
реакцію на раптове проходження струму.
Робота серця пов'язана з
регулярним скороченням м'язів, які утворюють серцеві стінки. Ритмічне
скорочення цих м'язів викликається поширенням потенціалу дії по серцевих
волокнах. Більшість волокон мають здатність самозбуджуватися. Це означає, що
потенціал дії в таких волокнах самозапускається, що приводить до автоматичного
скорочення серця. Ділянка серця, яка створює збудження максимального значення,
— це синоатріальний (СА) вузол (мал. 1). Потенціал дії, який тут виникає,
поширюється прогяі ом 40 мс до атриовентрикулярного (АВ) вузла, а протягом 90
мс сигнал досягає передсердя. На мал, 1 зображено часові інтервали, необхідні
для поширення первинного АС-імпульсу до інших ділянок серця.
Завдяки наявності
потенціалу дії передсердя починає скорочуватися. Підкреслимо, що між моментом,
коли потенціал дії досягає АВ-вузла, і часом, коли цей імпульс дійде до
верхнього закінчення серцевої перетинки, є затримка приблизно 0,1 с. Ця
затримка дає можливість передсердям виштовхнути свій вміст у шлуночки ще до
того, як вони почнуть скорочуватися. Потенціал дії поширюється вниз по серцевій
перетинці, а потім назад угору по стінках шлуночків. Сигнал поширюється
настільки швидко, що реакція м'язів є координуючим скороченням, яке закінчує
цикл дії насоса. До надходження наступного потенціалу дії від СА-вузла має пройти
0,8 с. У результаті серце працює в режимі самозбудження, що характеризується
приблизно 72 ударами за хвилину.
Поширення змінного
потенціалу мембран серця пов'язане з поширенням потенціалу дії, що виражається
зміною електричного поля навколо серця. Це поле можна зафіксувати за допомогою
електродів, прикладених до різних точок поверхні тіла. За записами змін
електричних сигналів з часом можна скласти уявлення про роботу серця і виявити
захворювання чи порушення його роботи. Ця техніка називається
електрокардіограмою (ЕКГ).
Якщо струм від
зовнішнього джерела пропускати через серце, то серцеві волокна можна привести
до стану «запалювання» і потенціал дії почне поширюватися у серці в усіх
напрямах. У результаті виникнуть нескоординовані скорочення шлуночків і
порушиться їх перекачувальна функція. Цей ефект називається шлуночковими
фібріляціями. Виникнувши раз, шлуночкові фібріляції уже не припиняються, навіть якщо усунути дію
струму, який їх викликав. У стан шлуночкової фібріляції серце може бути
приведене слабкими струмами (50 — 100 мкА). Прикладені безпосередньо до серця,
ці струми відповідають у 1000 разів більшим струмам, що діють на будь-яку
ділянку шкіри. Це означає, що за сили струму біля 100 мА, який протікає від
однієї кінцівки до іншої, шлуночкові фібріляції уже можуть виникнути.
Шлуночкові фібріляції
майже ніколи самі собою не припиняються. Протягом 1—2 хв серцеві м'язи, до яких
не надійшла коронарна кров, послаблюються, в результаті чого вони не можуть
бути приведені в стан нормального скорочення і настає смерть. Якщо до цього
моменту будуть вжиті екстрені заходи, то регулярна дія серця може бути
збереженою. Заходи щодо дефібріляції полягають у тому, що через серце протягом
кількох мілісекунд пропускають струм біля 10 А. Цього можна досягти,
розряджаючи через два електроди, розміщені на по верхні шкіри, над і під серцем, конденсатор; можна
використати і змінний струм. Цей струм викликає рівномірну поляризацію серцевої
мембрани і повертає всі волокна в одну (зворотну) фазу циклу потенціалу дії.
Таким чином, усі волокна повернуться в стан спокою одночасно і наступний сигнал
із СА-вузла може почати регулювати скоординовані скорочення. Інколи потрібно
від 10 до 20 таких дефібріляційних шокових ударів, щоб змусити серце
функціонувати знову. Якщо хвороба серця порушує функціонування СА-вузла і він
більше не може виробляти стійкі часові імпульси для серцевих скорочень, то для
регулярної
стимуляції серця може
бути використаний і штучний пейсмекер. Пейсмекер — це електронний пристрій,
який через регулярні інтервали часу (72 хв-1) виробляє короткі
імпульси. Ці імпульси надходять до серця через електроди і контролюють серцеві
скорочення. В умовах лікарні сигнал пейсмекера може бути підведений до серця за
допомогою катетерів. Амбулаторним пацієнтам мініатюрний пейсмекер на батарейці
може бути введений під шкіру. Ці пристрої функціонують досить стійко, а
батарейку можна замінювати раз у кілька років. Підчас роботи з електродами, що
контактують із серцем; треба поводитися дуже обережно, оскільки навіть незначні
струми, які проходять через серце, можуть викликати фібріляцію. 
Струми, значення яких
недостатні, щоб викликати шлуночкову
фібріляцію, можуть призвести до припинення дихання, паралізуючи дію нервових центрів, які контролюють дихання. Цей ефект зберігається
навіть після вимкнення струму. Дихальний параліч в тілі можуть викликати
струми, значення сили яких лежить у межах 25-100 мА. Навіть струми, сила
яких дорівнює 10 мА, можуть так скоротити м'язи грудей, що дихання
припиниться. Найкраща процедура від подібного шоку — штучне дихання. Деякі
ефекти дії струму в організмі наведені в таблиці.
|
Сила струму з частотою 60 Гц
|
Ефект дії струму
|
|
0-0,5 мА
|
Відсутній
|
|
0,5-2 мА
|
Втрата чутливості
|
|
2-10мА
|
Біль, скорочення м'язів
|
|
10-20 мА
|
Збільшення дії на м'язи, деякі пошкодження. За сили струму понад 16 мА
людина уже не може звільнитися від електродів
|
|
20-100 мА
|
Дихальний параліч
|
|
100мА-3 А
|
Смертельні шлуночкові фібріляції, якщо не відбудеться реанімація
|
|
Понад 3 А
|
Зупинка серця. Якщо шок був
короткочасним, серце можна реанімувати. Важкі опіки
|
Ризик ураження струмом
у побуті.
Небезпека електричного
шоку є в багатьох щоденних ситуаціях. Джерелами смертельних уражень струмом є
електричні пристрої, змонтовані неправильно чи неакуратно або використовуються
не за призначенням. Розглянемо, що може відбутися з побутовим нагрівачем (мал.
2). Один із проводів змінного струму заземлений (мал. 2, а). 
Припустимо, що спіраль
з'єдналася з металевим корпусом нагрівача. Це може спричинитися протертою
ізоляцією чи утворенням перемички з пилу і бруду. На мал. 2, б зображено опір Rв містка, що з'єднує
спіраль і корпус. Якщо людина доторкнеться до корпуса нагрівача, струм пройде
через її тіло (штрихова лінія на мал. 2, б), і тим більший, чим кращий контакт
між людиною і землею (мокра підлога, доторкання до заземлених металевих труб
тощо).
У переважній більшості електричних пристроїв використана двопровідна
система. Будь-який пристрій, змонтований за цією системою, створює потенціальну
небезпеку ураження струмом, тому поводитися з ними треба обережно. Трипровідна система
(мал. 3), яка має заземлений провід, дає змогу уникнути ризику ураження
струмом. Третій провід пристрою заземлений і з'єднаний з корпусом через
штепсельну вилку. У такому разі (коли напруга потрапить на корпус) струм буде
відведений у землю і не пройде через тіло людини, оскільки опір між корпусом і
землею дорівнює 
нулю (штрихова лінія на
мал. 3). В умовах лікарні необхідні спеціальні заходи безпеки. Якщо пацієнт має
катетери в області серця, то навіть незначні витоки струму, що можуть виникнути
в електродній системі, смертельно небезпечні. У перші роки застосування
серцевих катетерів спостерігалося чимало смертей кардіологічних хворих як
можливий результат шлуночкових фібріляцій, викликаних невеличкими струмами
витоку, на нещастя, підведених за допомогою катетерів безпосередньо до серця.
Зараз запобіжні заходи зменшили можливості таких випадків до максимально
низького рівня.
Дж.Б.Мєріон
| 
