电流途径和种类对心脏电流的影响及安全评估

1.电流的途径

人体心脏是最为薄弱的器官，流经心脏的电流是促使心室性纤维颤动的祸魁。通过试验证明：电流流过人体的途径不同时，流过心室颤动电流的大小也不同，由此造成的电击危险性也不相同。人体不同电流途径对心脏电流的影响，可用心脏电流系数表示。心脏电流系数就是从左手到双脚的心室颤动电流阈值与任一电流途径的心室颤动电流阈值的比值，即

表1-5　频电流对人体的作用

式中 F——心脏电流系数；

Iref——经左手到双脚的心室颤动电流阈值，mA；

Ih——任一电流途径的心室颤动电流阈值，mA。

心室颤动电流阈值是指引起心室性纤维颤动的最低电流值。在人体触电时，不同电流途径下的心脏电流系数F见表1-6。

表1-6　不同途径下的心电系数F

从表1-6中可看出，胸至左手是最危险的电流途径，其次是胸至右手。对四肢来说，左手至左脚、右脚或双脚，双手至双脚也是最危险的电流途径，其次是右手至左脚、右脚或双脚。左手至右手的心脏电流系数较小，即心脏分流的电流较小，脚至脚的电流途径偏离心脏较远，从心脏流过的电流更小，但不能忽视因痉挛而摔倒，导致电流通过人体主要部位造成的伤害。

有关心电相位的问题，正常人的心脏跳动是有节律周期的进行舒张和收缩，当人体触电时，电流流过心电相位的心缩期和心舒期所产生的室颤电流阈值和危险性也有所不同。(www.xing528.com)

根据实验证明，电击心缩期的室颤电流阈值要比电击心舒期的室茧电流阈值小，也就是说电击心缩期的危险性要比电击心舒期的危险性大。当电流作用时间超过人的心脏搏动周期时，由于电流与心电相位的心缩期重合，极易产生心室颤动，因此心电相位在指定时间条件下对心室颤动电流阈值起着主要作用。

2.电流种类

直流电流、高频电流、冲击电流对人体都有伤害作用，其伤害程度一般较工频电流为轻。

（1）直流电流的效应。众所周知，因直流电发生的人身事故要比交流电发生的人身事故少得多，只有在非常恶劣的条件下才会发生致命恶性事故。这是因为电流对人的刺激作用与电流幅值的变化有关，特别在接通知开断电流时尤其如此。对于同样的刺激效应，恒定不变的直流电，其幅值要比交流电大2～4倍。对于电流冲击时间长于一个心脏周期的例子，直流/交流等效系数（即直流电流与能产生同样致颤概率的等效交流电流有效值之比）等于3.75。

直流电的感知阈值取决于几个参数，如接触面积、接触状态（干湿、压力、温度）、电流的持续时间，而且与各人的生理特点有关。直流电与交流电不同，在感知电流值时，电流在流动期间内人没有感觉，只有在接通和断开时人才会感知。在相同条件下，直流电的感知阈值为2mA，无感知区和感知区通常没有危险的生理效应。

与交流电不一样，在电流幅值低于300mA时，直流电流没有确定的摆脱阈值，只是在电流接通或断开时，才会引起疼痛和肌肉像夹住一样收缩。在高于300mA，但低于致颤阈值时，摆脱几乎是不可能的，只是在冲击持续几秒或几分钟后才有可能摆脱。

直流电对于诱发心室纤维性颤动的阈值也取决于生理特点和电参数。试验及临床数据证明，向下电流（即以脚为负极流过人体的直流电流）的致颤阈值为向上电流（即以脚为正极流经人体的直流电流）的2倍；对于手到手的电流通路，不可能发生心室纤维性颤，对于持续时间长于一个心脏跳动周期的电流冲击，直流的致颤值比交流的要高几倍；对于持续时间短于200ms的电流冲击，直流和交流（有效值）的致颤值大致相等。

当电流在300mA以下时，在电流流动期间，极限情况下有发热的感觉。当高达300mA的横向电流（即横向流过人体躯干的电流，如从手到手的电流）流过人体几分钟时，随着持续时间和电流的增加，有可能引起可恢复的心律障碍、电流伤痕、烧伤、头晕，有时会失去知觉；在高于300mA时，会造成休克。

（2）电流频率。电流频率不同，对人体的伤害程度也不同。25～300Hz的交流电流对人体伤害最严重。1000Hz以上时，伤害程度明显减轻，但高频高压电也有电击致命的危险。男性摆脱电流与频率的关系如图1-3所示。图1-3中曲线1、2、3、4、5、6和7相应的概率分别为99.5%、99%、75%、50%、25%、1%和0.5%。

图1-3　摆脱电流与频率的关系

10000Hz高频交流电最小感知电流，男性约为12mA；女性约为8mA；平均摆脱电流男性约为75mA，女性约为50mA；可能引起心室颤动的电流，通电时间0.03s时约为1100mA，3s时约为500mA。

雷电和静电都能产生冲击电流。冲击电流能引起强烈的肌肉收缩，给人以冲击的感觉。冲击电流对人体的伤害程度与冲击放电能量有关。数十至100μs的冲击电流使人有感觉的最小值为数十毫安以上。数十至100μs接近100A的冲击电流也不一定引起心室颤动，因而不致使人致命。当人体电阻为1000Ω时，可以认为冲击电流引起心室颤动的界限是27mA。