آثار عبور جریان متناوب در بدن انسان

 

  •  آثار عبور جریان متناوب به فرکانس Hz۱۵ – ۱۰۰ در بدن انسان

 

گرچه آثار عبور جریان متناوب در بدن انسان بیشتر بر پایه شواهد و مدارک موجود برای جریان متناوب با فرکانس Hz 50-60 ، یعنی پرمصرفترین فرکانس های جریان متناوب، تنظیم شده ولی مقادیر و ارزیابی ها برای گستره فرکانس Hz ۱۰-۱۰۰ معتبر است.

رعشه (فیبریلاسیون) بطنی علت اصلی مرگ در اغلب برق گرفتگی ها در اثر جریان متناوب با فرکانس Hz ۱۰-۱۰۰ است.

 

 

  • فیزیولوژی قلب، فیبریلاسیون (رعشه) بطنی

کار اصلی قلب به گردش در آوردن خون در مدار بسته رگهاست. قلب از دو دهلیز و دو بطن تشکیل می شود. دهليز چپ به بطن چپ و دهلیز راست به بطن راست راه دارد. خون سیاه رگ ها به دهلیز راست و از آنجا به بطن راست می ریزد و سپس از راه سرخ رگ شش به دهلیز چپ و از این راه به بطن چپ می ریزد. بطن چپ خون غنی شده را از راه سرخ رگ ها به تمام بدن می رساند.

تپش قلب محرکه گردش خون در بدن انسان است. هردوره تپش از سه مرحله انقباض دهلیزها، انقباض بطن ها و مرحله استراحت تشکیل می شود. معمولاً چهار حفره قلب ۷۰ تا ۷۰ بار در دقیقه می تپند. در هر تپش از هر بطن ۷۰ سانتی متر مکعب (۷۰ میلی لیتر) خون پمپ می شود. هر دو دهلیز همزمان منقبض می شوند.

زمانی کوتاه پس از آن بطن ها منقبض می شوند. به انقباض اصطلاحاً سيستول و انبساط دیاستول گفته می شود. تقریباً در تمام طول زمان دیاستول خون آزادانه از دهلیزها به بطن ها می ریزد تا اینکه ۷۰ درصد حجم بطن ها از خون پرشود آنوقت دهلیزها منقبض می شوند و ۳۰ درصد بقیه خون را با فشار داخل بطن ها می کنند.

قلب برای تحریک خود دارای مرکز تحریک یا تپش ساز است. در قلب سالم گره سینوسی-دهلیزی یا تپش ساز پیش آهنگ هر ۰٫۷۵ ثانیه یک موج تحریک الکتریکی به سوی ماهیچه های قلب می فرستد.

در صورت ایجاد اختلال در این مرکز، مراکز دیگر بطور اضطراری نقش تپش سازی را به عهده می گیرند. اگر قلب حیوانی را از بدنش در آوریم و آن را در محلول غذایی مناسب قرار دهیم قلب در حالی که با مغز ارتباط ندارد به تپیدن ادامه می دهد. سیستم اعصاب نباتی تحت تأثیر مغز فقط تعداد تپش قلب را تنظیم می کند.

افزایش تعداد تپش توسط اعصاب سمپاتیک و کاهش تعداد تپش توسط اعصاب پاراسمپاتیک انجام می شود. موج الکتریکی تحریک از گره سینوسی دهلیزی به دهلیزها می رسد سپس از طریق گره های دهلیزی بطنی و کلاف های بطنی و سرانجام تارهای پورکینیه به بطن راست و چپ (کوه) می رسد.

به هنگام تپش قلب، در بدن انسان پتانسیل الکتریکی تولید می شود. حداکثر مقدار این پتانسیل بین دست و پا تقريبا mv ۱ است. با قراردادن دو الکترود مثلاً بر روی پوست دست چپ و پای چپ و وصل آن از طریق یک تقویت کننده به اسيلوسكوپ، منحنی ای دیده می شود که الکتروکاردیوگرام نامیده می شود.

 اگر در طی زمان آسیب پذیری قلب، جریان الکتریکی با مقدار کم از قلب عبور کند تنها آن پاره ای از تارهای ماهیچه ای که به حالت انبساط در آمده بودند تحریک شده و به حالت انقباض در می آیند، درنتيجه بطن ها ناهماهنگ منقبض می شوند و قلب منظم و طبیعی نمی تپد و گردش خون از حرکت باز می ایستد. 

چنین فرض می شود که یک یا چند موج تحريک پس از طی مسیری معین در تار ماهیچه ای قلب دوباره به مبدا بر می گردد و همان مسیر یا مسیر مشابه به آن را می پیماید، بدین ترتیب برای زمان آسیب پذیری یک توضیح روشنی می توان یافت. زمان آسیب پذیری قلب پاره ای از دوره قلب در موج T است که ماهیچه قلب در اثر تحریک الکتریکی بسیار کوتاه مدت هم دچار رعشه می شود.

 

 

  • مفاهیم پایه
  • آستانه ادراک

برحسب تعریف کمترین مقدار جریان عبوری از بدن (IB) که موجب احساسی در انسان شود آستانه ادراک نامیده می شود. آستانه ادراک به عوامل متعدد مانند وسعت سطح تماس الكترودها با بدن، خشک یا مرطوب بودن پوست، فشاری که الکترودها به موضع تماس وارد می کنند و ویژگی های فیزیولوژیکی فرد، بستگی دارد.

آستانه ادراک برای همه، بدون درنظر گرفتن مدت زمان عبور جریان، ۰٫۵ میلی آمپر است.

 

 

  • آستانه تحمل

 برحسب تعریف بیشترین مقدار جریانی که از طريق الكترودها از بدن می گذرد و می توان آن را تحمل کرد، آستانه تحمل نامیده می شود.

آستانه تحمل به عوامل متعدد مانند اندازه سطح تماس بدن با الکترودها، اندازه و شکل الكترودها مسیر عبور جریان و ویژگی های فیزیولوژیکی فرد، بستگی دارد.

 

 

  •  رعشه بطنی یا فیبریلاسیون بطنی

رعشه حالتی است که در اثر عبور موج الکتریکی تحریک، در قلب ایجاد می شود. در حالت رعشه تارهای ماهیچه بطن ها نامنظم و پراکنده تحریک و منقبض می شود درنتیجه قلب نمی تپد و جریان خون از گردش باز می ایستد.

 

 

  • زمان آسیب پذیری قلب

زمان آسیب پذیری قلب در قسمت اول موج T الكتروکاردیوگرام است و ۱۰ تا ۲۰ درصد دوره ی قلب را تشکیل می دهد. طی زمان آسیب پذیری، جریانی کوتاه مدت ولی دارای شدت کافی موجب رعشه ی قلبی می شود.

 

 

  • آستانه رعشه بطني

آستانه رعشه بطنی کمترین مقدار جریانی است که رعشه بطنی را ایجاد می کند.

 

  • عوامل موثر بر آستانه رعشه بطنی

عوامل مؤثر بر آستانه رعشه بطنی عبارتند از:

الف: عوامل فیزیولوژیکی مانند آناتومی بدن

ب: عوامل الکتریکی مانند مدت زمان عبور جریان، شدت عبور جریان، مسیر عبور جریان، مسیر عبور جریان برق در بدن، نوع جریان و غیره.

 اگر عبور جریان متناوب با فرکانس Hz ۵۰ پس از پایان دوره قلب هم ادامه یابد، آستانه رعشه، کاهش زیادی می یابد. این کاهش بدین علت است که سیتول فوق العاده ای که عبور جریان ایجاد می کند باعث افزایش تحریک پذیری ناهمگن تارهای ماهیچه های قلب می شود.

 

 

 

  • منحنی های نمایش آثار فیزیولوژیکی عبور جریان برق در بدن انسان

با وفق دادن نتایج آزمون هایی که بر روی سگ و گوسفند انجام شد با اطلاعات و شواهد موجود و آزمون هایی که بر روی انسان انجام شد، منحنی هایی برای نمایش آثار فیزیولوژیکی عبور جریان برق در بدن انسان رسم شده است.

 گرچه این منحنی ها بیشتر بر اساس اطلاعات و آزمون های جریان متناوب Hz ۵۰ رسم شده ولی برای گستره فرکانس Hz ۱۰-۱۰۰ و انسانهای با سن و وزن مختلف معتبر است. ولی باید در نظر داشت که آستانه ها برای حد بالا و پایین این گستره از آستانه های مربوطه به جریان متناوب با فرکانس Hz 50 بیشتر است.

منظور از مقدار جریان، مقدار موثر جریان است مگر اینکه غیر از این تصریح شود.

 در شکل (۱) آثار فیزیولوژیکی عبور جریان برق در محدوده های مختلف مقدار – زمان عبور IB نشان داده شده است. در طرف چپ منحني C1 ، احتمال پیش آمدن رعشه بطنی وجود ندارد، در نقطه با مختصات ms۱۰ و mA ۵۰۰ که بر روی محور جریان عبوری از بدن IB قرار دارد، احتمال پیش آمدن رعشه بطنی در حدود ۱۴/. یعنی بسیار ناچیز است.

قسمت کوتاه مدت منحني C1 یعنی از ms۱۰ به ms۱۰۰ برای جریان نزولی mA ۵۰۰ به mA ۶۰۰ انتخاب شده است. برپایه اطلاعات موجود درباره برق گرفتگی، قسمت بلند منحنی یعنی از ms ۱۰۰ به ms ۳۰۰ برای جریان نزولی mA ۵۰ به mA 40 انتخاب شده است. این دو قسمت منحنی با یک منحنی که از آزمایش و تجربه به دست آمده به هم وصل شده است.

 

 

شکل (۱) آثار عبور جریان برق متناوب در محدوده های مختلف شدت – مدت زمان عبور جریان در بدن انسان

 

در این منحنی ها احتمال پیش آمدن رعشه بطنی در مسیر دست چپ به پا برآورد شد. برای برآورد احتمال پیش آمدن رعشه قلبی در مسیرهای دیگر عبور جریان از بدن به جدول شماره (۱) مراجعه کنید.

جریان های الکتریکی که زمان برقراری آن ها از mA۱۰۰ کوتاه تر است در صورتی که شدت آنها از mA ۵۰۰ زیادتر شود ممکن است به رعشه قلبی منتهی شود. جریان های بسیار کوتاه مدت با شدت چند آمپر فقط در صورتی که زمان عبور آن ها با زمان آسیب پذیری قلب منطبق شود، رعشه بطنی ایجاد می کنند.

جریان های با شدت چند آمپر که زمان عبور آن ها از زمان یک دوره قلب بیشتر است به رعشه قلبی منجر نمی شوند بلکه سکته ناقص ایجاد می کنند.

 

جدول (۱)  برآورد احتمال پیش آمدن رعشه قلبی در مسیرهای دیگر عبور جریان از بدن

 

محدوده

آثار فیزیولوژیکی عبور جریان برق از بدن انسان

۱

معمولاً بدن واکنشی از خود نشان نمی دهد.

۲

معمولاً آثار فیزیولوژیکی زیان آوری از خود بر جای نمی گذارد.

۳

معمولاً احتمال صدمه عضوی و رعشه بطنی وجود ندارد. با زیاد شدن شدت جریان و طولانی شدن زمان عبور آن احتمال پیش آمدن انقباض ماهیچه ای، اشکالات تنفسی، اختلال در شکل گیری و انتشار تپش قلب از جمله رعشه دهلیزی و سکته ناقص زیادتر می شود.

۴

علاوه بر آثاری که در محدوده ۳ برشمرده شده احتمال رعشه بطنی بر روی منحنی C2 تقریباً ۵ درصد، بر روی منحنی C3 تقریباً ۵۰ درصد و در محدوده طرف راست منحنی C3 بیشتر از ۵۰ درصد است.

با افزایش شدت جریان و طولانی شدن مدت زمان عبور آن سکته قلبی، توقف عملیات تنفسی و سوختگی های شدید می تواند پیش آید.

 

 

  • ضریب جریان قلب

 از آنجایی که جریان عبوری از قلب معیار برآورد احتمال ایجاد رعشه بطنی برای مسیرهای جریان در بدن انسان بوده و چگالی جریان قلب با شدت میدان الکتریکی در آن متناسب است، شدت میدان الکتریکی ایجاد شده در قلب برای عبور جریان از مسیرهای مختلف بدن با هم مقایسه می شود.

برای مقایسه، مسیر دست چپ به پا مبنا انتخاب می شود و نسبت شدت میدان الکتریکی ایجاد شده در قلب برای یک مسیر معین به شدت میدان الکتریکی ایجاد شده در قلب برای مسیر دست به پا برای جریان عبوری IB هم مقدار، ضریب جریان قلب (Fn) نامیده می شود.

بطور مثال اگر برای مسیری مقدار جریان عبوری IB معلوم باشد و بخواهیم احتمال ایجاد رعشه بطنی در این جریان عبوری را برآورد کنیم، نخست جریان آن را برای مسیر مبنا بدست می آوریم.

 

Iref = Fnx IB

یعنی جریان IB در مسیر مورد نظر از لحاظ ایجاد رعش هی بطنی معادل جریانی برابر Iref در مسیر دست چپ به پا است.

 

 

 

  •  دیگر آثار عبور جریان برق متناوب در بدن انسان

رعشۀ بطنی علت اصلی مرگ در برق گرفتگی ها است ولی شواهدی برای مرگ در اثر کمبود اکسیژن و فراوانی دی اکسید کربن در خون و سكته قلبی هم وجود دارد.

عوارض دیگر مانند انقباض ماهیچه ها، اختلال در عمليات تنفسی، افزایش فشار خون، اختلال در شکل گیری تپش قلب، رعشه دهلیزی و سکته ناقص هم ممکن است پیش آید. این عوارض معمولاً برگشت پذیر بوده و به مرگ منتهی نمی شوند. عبور جریان با شدت چند آمپر از بدن می تواند سوختگی شدید ایجاد کند و حتی سبب مرگ شود.

 


بیشتر بخوانید:

حفاظت در برابر خطر برق گرفتگی

برق گرفتگی


 

مقالات مرتبط