Технічні науки/2. Електротехніка та радіоелектроніка

студент Замига З. С.

Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут ім. І. Сікорського», Україна

Вплив побутових магнітних полів на якість функціонування вживлюваних електрокардіостимуляторів

Проблема електромагнітного забруднення довкілля є злободенною і актуальною, незважаючи на велику кількість досліджень та прикладних розробок з електромагнітної безпеки. Здебільшого це обумовлено постійними змінами якісного та кількісного складу технічного обладнання приміщень, збільшенням використання електричних та електронних пристроїв. У зв’язку з цим в науковому співтоваристві все частіше порушуються питання електромагнітної сумісності, особливо стосовно електро-медичних пристроїв, що імплантуються. Наявність електромагнітних перешкод може викликати збої в їх роботі, що становить потенційну загрозу для здоров’я та життя пацієнта. Серед безлічі електро-медичних пристроїв, що імплантуються, електрокардіостимулятори (ЕКС) вирізняються підвищеною чутливістю до впливу електромагнітних завад як від спрямованих джерел, так і від вторинних.

ЕКС — електронний пристрій, що виконує функцію штучного водія ритму серця. Він вживляється людині з метою відновлення та нормалізації порушень серцевого ритму. В даний час імплантація портативних ЕКС є одним з найефективніших способів лікування пацієнтів з різними формами брадикардії, з високим ризиком виникнення асистолії, а також пацієнтів, які потребують усунення або попередження пароксизмів надшлуночкової тахікардії. За даними Всесвітньої організації охорони здоров’я, щорічно число кардіостимуляторів, що імплантуються хворим у всьому світі досягає 300 тисяч [1].

ЕКС відносяться до медичних виробів з високим ризиком застосування (клас III) [2]. Тому їх конструкція повинна забезпечувати нормальне функціонування в умовах будь-яких перешкод, що очікуються при експлуатації.

Потенційний ризик становлять деякі побутові електроприлади. Через свої конструктивні особливості вони генерують електромагнітне поле частотою 50 Гц. Оскільки кардіостимулятор фактично є генератором імпульсів низької частоти, існує ймовірність виникнення низькочастотного резонансу під його дією, що може спричинити порушення нормальної роботи апарату. В табл. 1.2 наведено значення індукції магнітного поля частоти 50 Гц, що генерується побутовими електроприладами, на відстані 3 см від джерела.

Таблиця 1 – Індукція магнітного поля електроприладів [3]

Прилад	Індукція магнітного поля, мкТл
Фен	6 – 2000
Електробритва	15 – 1500
Пилосос	200 – 800
Люмінесцентні лампи	40 – 400
Мікрохвильова піч	73 – 200
Радіоприймач	16 – 56
Телевізор	2,5 – 50
Електрична плита	1 – 50
Пральна машина	0,8 – 50
Праска	8 – 30
Персональний комп’ютер	0,5 – 30
Холодильник	3,5 – 20

Для оцінки впливу електромагнітних перешкод даного виду спроектовано експериментальну установку, що складається з генератора синусоїдального сигналу та випромінювача. Розраховані параметри згенерованого магнітного поля наведено в табл. 2.

Таблиця 2 – Параметри тест-сигналу

Частота, Гц	50
Амплітудтне значення напруги, В	9
Зміщення відносно нуля, В	0
Середньоквадратичне значення напруги, В	6,36
Середньоквадратичне зачення сили струму, А	0,125
Електромагнітна індукція, мкТл	3700

В якості зразків для проведення випробувань обрано дві моделі вживлюваних ЕКС: «ЭКС-501 VVI» виробництва ФГУП «Ижевский механический завод» (Російська Федерація) та «Victory SR 5610» виробництва «St. Jude Medical» (США). Дані зразки були отримані після вилучення їх у пацієнтів під час планової заміни ЕКС у відділенні порушень ритму серця Державної установи «Національний інституту серцево-судинної хірургії імені М. М. Амосова НАМН України». Залишковий заряд батареї забезпечує нормальне функціонування пристроїв, що дозволяє проводити дослідження. У табл. 3 наведено базові характеристики досліджуваних моделей кардіостимуляторів.

Таблиця 3 – Характеристики досліджуваних кардіостимуляторів

Характеристика	ЭКС-501 VVI	Victory SR 5610
Базова частота, імп./хв	72	60
Міжімпульсний інтервал, мс	850	1000
Амплітуда імпульсу, В	2,70	3,40

З метою перевірки справності дослідних зразків проведено вимірювання їх характеристик у нормальному режимі роботи. Здійснено запис осцилограм імпульсів пристроїв протягом 30 секунд. Зафіксовано значення їх частоти, міжімпульсного інтервалу та амплітуди. Розраховано середні та максимальні відхилення від базових значень.

Дослідження електромагнітної сумісності дослідних зразків полягало в аналогічних вимірюваннях та розрахунках, при цьому тестований кардіостимулятор в момент запису осцилограми знаходився під впливом змінного магнітного поля з характеристиками, наведеними в табл. 2.

Результати експерименту наведено в табл. 4–5 та на рис. 1–2.

Таблиця 4 – Відхилення характеристик Victory SR 5610

	Відхилення амплітуди, %		Відхилення міжімпульсного інтервалу, %		Відхилення частоти, %
	сер.	макс.	сер.	макс.	сер.	макс.
Нормальний режим	0,25	0,59	0,09	0,1	0,09	0,1
Опромінення	2,25	2,65	0,14	0,5	0,14	0,5

Рисунок 1 – Гістограми відхилень характеристик Victory SR 5610

Таблиця 5 – Відхилення характеристик ЭКС-501 VVI

	Відхилення амплітуди, %		Відхилення міжімпульсного інтервалу, %		Відхилення частоти, %
	сер.	макс.	сер.	макс.	сер.	макс.
Нормальний режим	0,58	1,48	0,07	0,12	0,11	0,16
Опромінення	1,19	1,85	0,21	0,47	0,21	0,43

Рисунок 2 – Гістограми відхилень характеристик ЭКС-501 VVI

Отримані розрахунки відображають вплив електромагнітного випромінювання на якість роботи зразків. Як видно з гістограм, наявність змінного магнітного поля призводить до збільшення середнього та максимального відхилення амплітуди, міжімпульсного інтервалу та частоти імпульсів в обох випадках. Проте значення відхилень знаходяться в межах допустимих відповідно до ГОСТ 31212-2003 [4]. Таким чином, протестовані моделі є придатними та безпечними для використання в умовах дії магнітних полів побутових електроприладів.

Отже, можна зробити висновок, що побутові магнітні поля впливають на якість функціонування ЕКС, проте міра їх впливу не здатна викликати істотних збоїв, що могли б загрожувати життю та здоров’ю пацієнта.

Література:

1. Ардашев А. В. Постоянная электрокардиостимуляция и дефибрилляция в клинической практике / Ардашев А. В., Джанджгава А. О., Желяков Е. Г., Шаваров А. А. – Москва : Медпрактика, 2007. – 223 с.

2. ДСТУ 4388:2005. Вироби медичні. Класифікація залежно від потенційного ризику застосування. – Введ. 2005–04–14. – К. : Держспоживстандарт України, 2005. – 22 с. : іл.

3. СанПиН 2.2.4.1191–03. Электромагнитные поля в производственных условиях. Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы. – Введ. 2003–01–03. – М. : Минздрав России, 2003. – 38 с.

4. ГОСТ 31212–2001. Электрокардиостимуляторы имплантируемые. Общие технические требования и методы испытаний. – Введ. 2015–01–01. – М. : Изд.-во стандартов, 2016. – 15 с. : ил.