Dispensa di Appunti di Ingegneria clinica

SICUREZZA ELETTRICA IN AMBITO SANITARIO

Elettrocuzione, effetti biologici della corrente elettrica, macro e micro-shock

In ospedale, i pericoli possono essere di tipo biologico (virus, batteri), chimico (farmaci), radioattivo, da fonti energetiche, da agenti ambientali, da agenti meccanici, da amianto, d'incendio e di tipo organizzativo. Tra le cause di incidente in ospedale sono presenti anche gli errori nell'uso e malfunzionamento di dispositivi.

In questi errori, le responsabilità possono essere dell'utilizzatore nel caso in cui viene effettuato un uso in condizioni non appropriate, al di fuori della destinazione d'uso e oltre i limiti previsti, la manutenzione non è adeguata o la pulizia non è corretta; può essere del fabbricante se c'è un difetto di fabbricazione o le istruzioni sono inadeguate.

Tra i rischi specifici da tecnologia abbiamo la mancata rilevazione di allarmi, errori nell'infusione per violazione delle

regole di sicurezza, sterilizzazione inadeguata della strumentazione, ustione di pz da elettrobisturi,errori nell’esposizione a radiazioni diagnostiche, falle nella cybersecurity e tanti altri.Tra le cause fisiche di incidenti da DM abbiamo l’elettrocuzione (correnti elettriche attraverso l’organismo,si può avere ogni volta che due punti dell’organismo vengono a contatto con due punti a tensione diversa),emanazioni chimiche e fisiche da normale funzionamento o da guasto, agenti meccanici, calore e incendio,black-out elettrico.Nel 90% dei casi, gli incidenti di natura elettrica in sanità avvengono a causa dell’errore umano. Il restante10% è colpa del fabbricante o di altre cause. Gli effetti biologici dell’elettrocuzione dipendono dalla correnteche attraversa il soggetto e non dalla tensione che è applicata ad esso; è fondamentale l’impedenza dell’or-ganismo.L’impedenza dell’organismo del

Il corpo umano dipende soprattutto dallo stato superficiale della pelle; l'impedenza della pelle, a sua volta dipende dal contenuto in acqua (una pelle secca ha una resistenza maggiore), dalle condizioni dell'epidermide nel punto di contatto, dalla pressione (una maggiore pressione aumenta la distensione della pelle ed aumentano i punti di contatto) e durata del contatto e dalla dimensione della superficie di contatto. Inoltre, l'impedenza del corpo umano dipende dalla corporatura del soggetto, dal suo stato generale, dalla natura ed estensione del contatto, dalla frequenza e dal percorso della corrente. L'impedenza dell'organismo umano sano a 50 Hz è Z = 1kΩ - 2MΩ; poiché bisogna studiare cosa avviene nel caso peggiore lo standard la pone uguale a 1kΩ.

Gli effetti della corrente sull'organismo dipendono da:

• Intensità: si considera la corrente alternata a 60 Hz (50 Hz in Europa) che attraversa il tronco

(per- corso più pericoloso) per 1 secondo, il quale è un tempo abbastanza lungo prima del quale dovrebbero intervenire le protezioni.
<1mA non si ha nessun effetto; 1mA corrisponde alla soglia di sensazione, infatti il primo distretto su cui agisce è il sistema nervoso; a 10mA si ha la soglia di danno, il quale non è per forza irreversibile; tra i 10 e i 15mA abbiamo la soglia di non rilascio e può provocare la tetanizzazione del muscolo (contratto al massimo); a 50mA si ha dolore, svenimento e danno meccanico; 100mA corrisponde alla soglia di fibrillazione ventricolare in cui tutte le cellule del miocardio si contraggono in maniera scoordinata, quindi il cuore perde la funzione di pompa e cessa l'apporto di ossigeno ai muscoli; Per una corrente >6A si ha l'arresto cardiaco e respiratorio con ustioni per effetto Joule.
Densità: maggiore è la densità, maggiore è il rischio di ustioni locali pereffetto Joule. Correnti di 10-2 A per qualche secondo provocano ustioni, mentre correnti di 50 mA/mm2 per qualche secondo provocano carbonizzazione dei tessuti. Frequenza: a frequenze più alte, la soglia è più alta, dunque la corrente è meno pericolosa in quanto lo stesso effetto si verifica più tardi. Come si può vedere dal grafico, la corrente di rete è la più pericolosa e a partire da una certa frequenza non si ha più nessun effetto a livello neuro-muscolare, ma solo a livello termico. Percorso: per percorsi diversi si ha un'impedenza diversa, in particolare i percorsi che interessano la regione pericardica sono i più pericolosi. La soglia di fibrillazione nel percorso mano-piede è 2-3 volte più bassa che nel percorso mano-mano; ciò accade perché nel percorso mano-mano, la corrente è forzata a passare sopra o sotto i polmoni, invece nel percorso mano-piede la corrente può attraversare direttamente il cuore.

cor-rente passa attraverso il cuore. Esiste unfattore di percorso F=I /I, in cui I è il percorso di riferimento mano piede. Percorsirif rifcon F<1 sono meno pericolosi perché hanno soglie più alte.

Durata: più breve è il passaggio di corrente, più alta è la soglia. Per durate molto grandi, la soglia non tende a zero, ma ad un valore chiamato reobase. Cronassia è il valore per il quale la soglia vale 2R.

Corporatura: maggiore è la corporatura del soggetto, maggiore è la dispersione della corrente nell'organismo e minore il suo effetto.

Macroshock: la corrente investe tutto l'organismo e solo una parte di essa va ad interessare il cuore. La corrente di fibrillazione corrisponde a 100mA e la pelle protegge l'organismo (Z >= 1,1-5,4kΩ). La minima tensione letale, data dal prodotto di questi due fattori va da 110 a 540 V.

Microshock: è una situazione esclusiva degli ambienti in cui si

pratica cateterismo (il catetere è un percorso conduttivo preferenziale al cuore). In questo caso la corrente di fibrillazione è di 100µA e poiché la pelle è= 300-500Ω. Dunque, la tensione letale è di 30-50mV; anche con una protezione by-passata abbiamo che Z orgparziale da parte della pelle o del catetere si ha una tensione letale di 5V.

Per prevenire gli incidenti è necessario utilizzare apparecchi ed impianti sicuri, farne un uso corretto ed appropriato e un manutenzione periodica.

Sicurezza degli elettromedicali

La normativa di sicurezza per gli apparecchi elettromedicali è la norma generale CEI EN 60601-1, la quale contiene le prescrizioni generali relative alla sicurezza fondamentale e alle prestazioni essenziali (CEI EN 60601-1-x: norme collaterali; CEI EN 60601-2-y: norme particolari; CEI EN 60601-3-z: norme funzionali).

Apparecchio elettromedicale: apparecchio elettrico dotato di una parte applicata che trasferisce

energia, tipo di applicazione, tipo di paziente, tipo di ambiente e tipo di funzione.protezione:Classe I: rientrano apparecchi elettrici in cui la protezione contro lo shock elettrico non si basa solo sull'isolamento fondamentale, ma adotta misure supplementari di sicurezza, in modo che le parti accessibili o interne di metallo siano preventivamente messe a terra. Viene utilizzata la messa a terra di protezione o protezione di terra. Nella figura alla pagina seguente, nel caso NON PROTETTO si ha un contatto tra la parte interna dell'apparecchio e l'involucro esterno metallico a causa di un guasto; se una persona tocca l'involucro, avendo i piedi a terra, chiude il circuito ed è percorso da corrente. Nella situazione PROTETTO, invece, è presente la protezione di terra e collegando a terra l'involucro di protezione, quest'ultimo assume il potenziale di terra e se l'individuo lo tocca, essi saranno allo stesso potenziale. Il conduttore di terra sarà tanto più efficace quanto più piccola è la sua resistenza.resistenza; infatti,se il ramo conduttore di terra ha un impedenza molto bassa di circa 1Ω e la potenza dell'individuo è di circa 1kΩ, tutta la corrente va sul conduttore di terra in quanto sono in parallelo. Dunque, in generale, si ha una rete di distribuzione che richiede prese tripolari in quanto abbiamo la fase, il neutro collegato a terra e la terra di protezione indipendente dal neutro. Quest'ultima ha una bassa resistenza, fissa il potenziale dell'involucro a quello di terra (V=0) e protegge da correnti di guasto e dispersione. Per un apparecchio EM installato permanentemente, l'impedenza tra morsetto di terra di protezione e qualsiasi parte preventivamente messa a terra non deve superare 100 mΩ. Per un apparecchio EM con una spina di connettore, l'impedenza tra il contatto di terra della spina di connettore e qualsiasi parte preventivamente messa a terra non deve superare 100 mΩ. Per un apparecchio EM con cavo di alimentazione

non separabile, l’impedenza tra il contatto dellaterra di protezione della spina di alimentazione e qualsiasi parte preventivamente messa a terra nondeve superare 200 mΩ.Non si devono utilizzare prolunghe, adattatori, spine multiple e ciabatte, in quanto fanno aumentarela resistenza di terra, possono avere caratteristiche elettriche non adeguate e in questo modo si puòinterrompere il conduttore di terra (collocazione sul paviemnto pericolosa). È ammesso l’uso diciabatte solo in situazioni di emergenza, se marcate CE e se dotate di interruttore automatico persovracorrenti. Se l’emergenza si ripete, vuol dire che ci troviamo in una situazione normale e dunqueè necessario installare altre prese a parete o prese multiple (NO SPINE MULTIPLE). Le prese multiplepossono essere realizzare con delle ciabatte in determinate situazioni, ad esempio mettendo uncoperchio sopra la spina; così facendo per disinserire la spina bisogna svitare il

coperchio e si ha la garanzia che saranno alimentati