Interakcie elektrických a magnetických polí s ľudským telom Ján Jakuš

Elektrické javy - Sú výsledkom pôsobenia + nabitých protónov a –nabitých elektrónov v atómoch prvkov V kovových vodičoch (I. rádu) závisia od pohybu voľných elektrónov V roztokoch solí ( vodiče II. rádu) záporne nabité ANIÓNY sú odpudzované negatívne nabitou – Katódou, a priťahované kladne nabitou +Anódou. - Smer toku elektrického prúdu bol dohodnutý medzinárodne ako pohyb elektrónov od +Anódy ku – Katóde (hoci realita je pohyb elektrónov od Katódy k Anóde!)

Používané elektrické parametre a jednotky EL. NAPATIE (U) je udávané vo VOLTOCH (V) El. PRÚD (Intenzita-I) v AMPÉROCH (A) EL. ODPOR (R) sa udáva v OHMOCH (Ω) OHMOV Zákon udáva vzťahy medzi: I= U/R, U=I.R, R=U/I Kovy sú výborné elektrické vodiče (I. rádu) Naše telá sú vodiče II. rádu s obsahom elektrolytov

Základné druhy el. prúdu Prúd jednosmerný (DC) – tvorený pol vlnami sínusoidy. Zdrojmi sú usmeňovače AC prúdu a batérie Prúd striedavý (AC)– tvarovaný ako sínusoida, 220V, 50Hz ( na Slovensku). V USA: 120V, 60Hz

Ludské telo a elektrické javy Telo je priestorový vodič v ktorom tečie el. prúd na základe odporu, ktorý vykazujú pohybu iónov jednotlivé tkanivá. Telesné tkanivá majú rôzny odpor (impedanciu), a preto majú najrôznejšiu vodivosť. Najvyšší el. odpor ( impedanciu) má tukové a kostné tkanivo (R = 40-50 Ω/m) Najnižší el. odpor ( impedanciu) majú krv, mozgomiešny mok a lymfa (R = 0.8 Ω/m) El. odpor suchej kože je vysoký (R=1000 Ω/m) El. odpor mokrej kože je nízky (R=50 Ω/m)

Impedancia (miera akou je tok el Impedancia (miera akou je tok el. prúdu spomalený alebo zastavený pri prechode tkanivom) Má 2 zložky: 1/ Odporovú (Rezistencia) 2/ Kapacitnú (Reaktancia)

Biologické účinky el. prúdov na organizmus Tak DC (a čiastočne) aj AC prúdy majú 3 hlavné účinky : Stimulačný („kope to“), Elektrolytický( „rozkladá to “ , a Tepelný ( „hreje to“) I. Stimulačný – typický je pre AC prúd o frekvencii f = 50-100 Hz, ako aj pre DC prúd Max. bezpečný AC prúd pre ľudí je 5 mA, a 25 mA DC prúd. Stimulačné účinky DC prúdu (a) a AC prúdu (b) sú využívané v elektrodiagnostických metódach: Chronaximetria (e.g. chronaxia kostrového svalu je1,0 ms, ale pre nerv je 0,1 ms. Preto vzrušivosť nervového tkaniva je 10-krát vačšia než pre kostrový sval) Liečba diadynamickými prúdami

Stimulačné prúdy používané v medicíne 1.Pravouhlé DC prúdy stimulácía svalov pri rehabilitácii pacientov 2.Faradické (trojuholníkové el.prúdy) na vyvolanie jednotlivého svalového trhnutia, sumácie superpozície a tetanickej kontrakcie (hladký a vlnitý tetanus) 3. Sínusoidne tvarované AC prúdy - vazodilatácia 4.Sínusoidne modulované AC prúdy- odstraňujú bolesť

Elektrostimulačné metódy ( pozri Terapeutické metódy v medicíne ) 1.Elektrokonvulzívna liečba (elektrošoky) u pacientov psychiatrických) 2. Defibrilácia pri zastavení akcie srdca 3 Pacemaking – použitie kardiostimulátorov

Kardiostimulátor Small d efibrilator

II. Elektrolytický účinok Je typický najmä pre DC prúd ktorý preteká cez roztok soli . Napr NaCl po rozpustený vo vode disociuje na Na+ + Cl - ióny Pri prechode DC prúdu roztokom sa Na+ katióny pohybujú ku – Katóde a Cl – anióny sa pohybujú ku + ANODE

Liečebné metódy využívajúce elektrolytický účinok DC prúdu ( pozri Terapeutické metódy v medicíne) IONTOFORÉZA GALVANIZÁCIA

III. Tepelný účinok Tento účinok na tkanivá je typický pre AC prúd, s frekvenciou nad 100 kHz (ako aj vf magnetic-ké polia) Výsledkom je tvorba tepla v tkanivách . Tvorba tepla pod vplyvom vf AC prúdov a vf magnetických polí sa využíva v medicíne pri rehabilitáciách pacientov ako DIATERMIA Druhy Diatermie: Krátkovlnná ( 27 MHz) Ultrakrátka (434 MHz) Mikrovlnná (2400 MHz)

Magnetické polia Permanentné (stabilné magnety) - vznikajú vplyvom rotácie horúcej magmy v jadre Zeme Nestabilné magnety - magnetické polia v okolí el.cievok ktorými prechádza AC prúd 1.Magnetické polia s nízkou frekvenciou – zvyšujú dráždivosť CNS (mozgu a miechy ), znižujú prietok krvi v cievach s veľkým priemerom – aorta ( čo vedie k poklesu krvného tlaku.... Magnet náramky... ) 2. Magnetické polia s vysokou frekvenciou majú najmä tepelný účinok , ktorý sa využíva v DIATERMII Oba typy polí sa využívajú v NMRT(viď Terap.m.)

Elektromagnetické pole

Ochrana pacienta pred úrazom el. prúdu Pri snímaní el. potenciálov (EKG EEG..) sa nikdy nesmie uzemniť telo pacienta ! 2. Nedotýkať sa el. vodičov pod prúdom! Lekárske prístroje su drahšie než konvenčné keďže sú vybavené tzv. oddeľovacími transformátormi, ktoré zamedzia prechod prúdu z primárneho okruhu prístroja (220V) do sekundárneho okruhu tela pacienta aj v prípade „el. skratu“.