ГОСТ Р МЭК 60601-2-33—2013
МР ИСС
Л
ЕДОВАНИЕ, как правило, длится примерно один час. Поэтому обсуждаются эффекты, касающиеся
воздействия на ПАЦИЕНТА продолжительностью около 1ч с особым вниманием к немедленным (острым) реакци ям
со стороны ПАЦИЕНТА.
1
un
s
201.12.4.102 Защита от воздействия низкочастотного магнитного поля, создаваемого градиентными катушками
1) Обзор
Переменное во времени магнитное поле индуцирует электрическое поле напряженностью £ в соответствии
с законом Фарадея. При переключении градиентных катушек, входящих в состав МР ОБОРУДОВАНИЯ, создается
переменное во времени магнитное поле (
dB/dt
или
В
), что приводит к возникновению ЭДС в теле ПАЦИЕНТА.
Индуцированное электрическое поле может влиять на пороговые значения возбудимости тканей, которые также
зависят от частоты. При частотах выше 10 кГц для возбуждения требуются магнитные поля с большим значением
индукции [84]. Электрическое поле, в свою очередь, создает электрический ток. который вызывает тепловой нагрев в
соответствии с законом Ома. На практике эффект нагрева, связанный с ГРАДИЕНТНЫМ ВЫХОДОМ ИНДУКЦИИ, не
представляет интереса.
Рассмотрим простейший случай, когда цилиндрическое тело с однородной проводимостью и осью, парал
лельной вектору индукции магнитного поля
В,
находится в однородном переменном во времени магнитном поле.
Тогда вектор напряженности индуцируемого электрического поля направлен по касательной к магнитным линиям,
лежащим в плоскости, перпендикулярной к вектору
В.
поэтому его значение пропорционально радиусу окружности.
Таким образом, уровень воздействия зависит от размера градиентных катушек и степени однородности среды. Ге
нерация переменного во времени магнитного поля с помощью больших градиентных катушек уменьшает затраты,
необходимые для возбуждения ткани.
2) Вопросы безопасности
Основной проблемой, возникновение которой связано с ГРАДИЕНТНЫМ ВЫХОДОМ ИНДУКЦИИ, являются
мерцательная аритмия и возбуждение ПНС. Мерцательная аритмия — процесс, требующий особого внимания, т.
к. она может мгновенно привести к угрозе жизни. Стимуляция нервных волокон рассматривается здесь потому, что
значительное возбуждение может сопровождаться сильной болью. Перечисленные явления возникают при
надпороговых уровнях стимуляции сердца (СС) и возбуждении периферической нервной системы (ВПНС).
Второстепенной проблемой является тепловой нагрев ПАЦИЕНТА. Несмотря на то что индуцированные
электрические токи малы, при добавлении радиочастотного воздействия наблюдается совместный эффект от двух
источников теплового нагрева.
3) Модель возбуждения
В своей теоретической SENN-модели Рейли представил нерв как размещенный в пространстве узел с не
линейной характеристикой. Согласно данной модели пороговые состояния при стимуляции нерва могут быть опи
саны с помощью напряженности локального электрического поля £ в конечной точке нерва, направленной вдоль
него, и длительности стимула
ts.
При продолжительном стимуле пороговое значение напряженности асимптотиче ски
стремится к своему наименьшему значениюпри коротком стимуле порог пропорционален произведению
£
n
п на 1
t.
Рейли предположил, что пороговая функция зависит от
ts
и может быть аппроксимирована экспоненциаль
ным выражением:
В рассматриваемой модели минимальное значение порога £тп для человека при кардиостимуляции и воз
буждении ПНС для монополярного прямоугольного электрического импульса составляет 6.2 В/м. Эксперименталь
ные значения временной константы
tc
лежат в диапазоне от 0,12 до 0.8 мс при ПНС и от 1 до 8 мс при кардиости
муляции (Рейли предложил взять в качестве типичного значения 3 мс).
Была предложена альтернатива экспоненциальному соотношению, представленному в формуле (АА.5), ко
торая позволила более точно описать экспериментальные данные. Эта альтернативная функция представляет
собой гиперболическую зависимость порога от длительности стимула:
Формула применима для униполярного прямоугольного импульса. Как обсуждалось ранее, недавние экспе
рименты установили, что возбуждение ПНС градиентным полем точно описывается формулой (АА.6) при хронак-
сии. равной 360 мкс [89]—[91].
Шефер [88] отметил, что в сравнении с экспоненциальным соотношением формулы (АА.5) гиперболиче
ское выражение формулы (АА.6) также наиболее оптимально соответствует теоретическим значениям порога для
SENN-модели Рейли. Таким образом, формула (АА.6) используется здесь для вычисления порога стимуляции пе
риферических нервов.
(АА.5)
Етн =
реобаза (1+хронаксия^(а),(АА.6)
где реобаза
хронаксия
— минимальное значение порогового стимула на низких частотах (<* -*«>);
— минимальное время, требуемое для возбуждения нерва;
длительность стимула.
58