ГОСТ Р 50267.33-99
В простейшем случае, когда круглую петлю пересекает однородное, изменяющееся во времени, магнит
ное поле, средняя напряженность индуцированного электрического ноля непосредственно зависит от радиуса
витка и значения dB/dt. Чем больше эти параметры, тем больше напряженность индуцированного поля и
обусловленного им электрического тока.
Скорость изменения градиентного магнитного поля dB/dt может быть импульсной или синусоидальной
функцией времени. Длительность т единичного импульса dB/dt определяется по уровню половины сто
амплитуды или как половина периода при синусоидальном законе изменения магнитного поля.
Если изменяющееся во времени магнитное иоле пронизывает человеческое тело, в нем индуцируются
токи в плоскостях, перпендикулярных вектору магнитной индукции. Эти индуцированные токи воздействуют
на возбудимые структуры организма, причем плотность индуцированного тока прямо пропорциональна
электрической проводимости биоткани и частоте магнитного ноля, что и было отмечено в (1|.
При частоте магнитного поля свыше 200 кГц. что соответствует ширине импульса менее 2,5 мкс,
индуцированные токи могут вызывать заметный нагрев биоткани за счет выделения Джоулсва тепла, которое
будет не успевать уноситься кровотоком.
Наибольшую потенциальную опасность при этом представляют индуцированные на клеточных мембра
нах электрические ноля, напряженность которых может приближаться к потенциалу действия клеточной
мембраны и таким образом влиять на электрохимические процессы в клетке. Это особенно опасно
при воздействии на мышечные фибриллы миокарда в случае больших значений dB/dt. что может
вызвать спонтанные колебания потенциала действия отдельных мышечных волокон. При меньших
значениях dB/dt электрические поля, индуцированные на клеточных мембранах мышечных фибрилл,
нервных окончаний и волокон периферических нервов, вызывают сокращение скелетной мускулатуры и
другие явления, связанные с изменением проницаемости клеточной мембраны, которые, являясь сами по
себе факторами риска, в ряде случаев, однако, используются как лечебные факторы.
Большинство эмпирических данных о пороговых значениях плотности электрического тока, вызываю
щих реакции сердца и нервно-мышечного аппарата, опираются на исследования на живогных или на
ограниченное число наблюдений за людьми при воздействии на них электрического синусоидального
тока частотой 50 и 60 Ги. Было также отмечено, что при исследованиях на животных [5|. |6|
изменяющиеся во времени магнитные поля вызывали сокращения скелетной мускулатуры при значениях
dB/dt. которые нс приводили к нарушениям сердечной функции.
В |!4| и |7| описана стимуляция периферического и диафрагмального нервов при значениях dB/dt и
частотах изменения магнитного поля, близких к предписанным в (9|, |10), о чем говорится ниже. В (13)
приведено пороговое значение dB/dt при местном воздействии на человека с использованием трапецеидальных
импульсных магнитных палей в «эхо-планарных» системах получения изображения. Эти последние результаты
также согласуются с прогнозами |9), |10|.
Исследование пороговых значений плотности электрического тока, при которых регистрируется фиб
рилляция мышечных витокон миокарда, проведенное в экспериментах на животных путем вживлении
электродов непосредственно в сердце, показало логарифмически нормальное распределение этих значений с
однопроцентным отклонением от половины среднего значения 110). Если совместить эти данные с экспери
ментальными данными, полученными для человека, которые показывают, что плотность тока, вызывающего
фибрилляцию мышечных волокон миокарда, составляет в среднем около 5 А/м2 111). следует считать, что при
однопроцентном отклонении этот параметр должен составлять около 2.5 А/м-. На частоте 60 Ги пороги
возбуждения сердца человека составляют примерно 40
%
уровней фибрилляции на этой частоте |12|, что
должно означать допустимую плотность тока, близкую к 1А/м2.
В исследовании методом модсдировании (10) были сопоставлены предполагаемые порош возбуждения
сердца и стимуляции периферических нервов в зависимости от времени воздействия изменяющегося магнит
ного ноля т. При т, меньшем 0.4 мс (частота выше 1200 Ги), плотность индуцированного этим полем
электрического тока, вызывающего стимуляцию периферических нервов, по крайней мере в 10 раз меньше
платности тока, вызывающего возбуждение сердца. При ". большем 5 мс (частота ниже 100 Гц), моделируемая
скорость изменения магнитного поля, вызывающего стимуляцию периферических нервов при параллельном
телу направлении вектора магнитной индукции, составляет порядка 60 Тл/с, что только на 15 % ниже уровня
стимуляции сердца (около 70 Тл/с).
«Эхо-планарная» техника получения изображения использует синусоидальное градиентное магнитное
иоле частотой от 1200до 1500 Гц. создаваемое одной или более градиентными катушками. При частоте свыше
1200 Гц порог стимуляции периферических нервов должен быть на порядок ниже порога возбуждения сердца, что
обеспечивает соответствующий запас безопасности, так как начало сокращения скелетной мускулатуры
ПАЦИЕНТА служит раннему предупреждению о приближении к порогу возбуждения сердца. На этих частотах
порог фибрилляции сердца в 5—10 раз выше порога его стимуляции.
Подробные расчеты |9|, 110] показывают, что стимуляцию периферических нервов и мыши (включая
миокард) можно не делать, если амплитуда плотности индуцированного тока составляет менее 0.4 А/м2 при
длительности импульсов индуцированного тока, превышающей 120 мкс. При меньшей длительности импульса
плотность индуцированного тока
J.
А/м2, (амплитудное значение) должна отвечать условию
J t<
48,
где / —продолжительность импульса индуцированного тока. мс.
Если емкостной составляющей импеданса человеческого тела на указанных частотах можно пренебречь,
то
1
™т.
30