浅谈电流对人体的作用及医学应用

【摘要】人体是由许多不同导电性能的组织构成的，本文主要阐述各种电流对人体及组织的作用，以及利用导电的性能在医学上的一些应用。

【关键词】心脏起搏器;高频电刀;高频电疗

电流对人体的作用通常指的是电流通过人体内部对人体的有害作用，如电流通过人体时会引起针刺感、压迫感、打击感、痉挛、疼痛乃至血压升高、昏迷、心律不齐、心室颤动等症状，当然这些伤害程度与通过电流的大小、持续时间、途径、种类及人体的状况等多种因素有关。但是在医学上我们有很多地方也可以利用电流的作用来达到治疗的目的，从而达到比较好的效果。

一、直流电对人体的作用

在给人体某一部位通以直流电的情况下，体内组织液中的正、负离子，将在电力场的作用下做定向移动，而离子的移动又将产生各种物理和化学变化，进而引起生理作用。

（一）离子透入

它是利用直流电把药物从皮肤外引入机体内，同时兼有直流电和药物的作用，其疗效比单纯的直流电疗效更好，这种方法已在临床上得到广泛应用。其具体做法是：用欲引入的药物溶液湿润衬垫，并夹带一电极，放在需要作用的部位上，正离子的药物与电源正极相连，负离子药物与电源负极相连，另一电极的衬垫不含药物，用温水润湿，放在机体适当部位。在通直流电时，药物离子因同名电极的排斥作用而进入机体。例如，阳极可把带正电的链霉素离子、黄连素离子等透入体内，而阴极可把带负电的溴离子、碘离子、青霉素离子等透入体内。

电解作用：体内组织液中含有大量的Na+和Cl-，当机体通过直流电时，Na+移向阴极，Cl-移向阳极，在电极上生成钠原子和氯原子，它们又进一步与水作用，生成酸和碱，结果，在阴极出现碱，在阳极出现酸，从而改变了人体组织中的酸碱度。

（二）改变离子浓度

鱿鱼细胞膜对离子移动有很大阻力，所以在直流电的作用下，在细胞膜上会产生离子堆积，一侧堆积正离子，另一侧堆积负离子，从而使原有的离子浓度分布发生变化。另外，在直流电的作用下，各离子的迁移率不同，也会改变它们原来的分布。

二、低频电的作用及心脏起搏器

（一）低频脉冲电流的作用

直流电可在机体组织中引起某种生理效应。但对机体的某些反应，如肌肉的收缩，直流电就显得无能为力了，这就需要借助低频电。在物理疗法和生理实验中使用的低频电主要是指频率在1kHz以下的低频脉冲电流，其重要特征之一是兴奋神经肌肉组织，产生刺激作用。因此，它是一种具有显著性的生理作用的电流。刺激作用的大小主要决定于脉冲电流的幅值和持续的时间。只要频率在1kHz以下，电流幅值和持续的时间达到一定的阈值，每一个脉冲个周期都会引起一次兴奋。但由于从体表送入的低频电流，其电流密度随进入体内的深度而急剧减小，所以低频电流的刺激作用，只能在体表附近产生。

（二）心脏起搏器

心脏起搏器是一种利用低频电脉冲刺激心脏，使心脏按一定频率有效收缩的电子仪器。它用于治疗心脏兴奋传导收到阻滞或自身起搏功能衰竭的患者。下面以临床广泛应用的R波抑制同步型为例，介绍起搏器的工作原理。它主要由三部分组成：

1.低频脉冲发生器

除了脉冲发生器之外，还有一个由控制器、放大器构成的反馈支路。电极不仅能输出刺激脉冲，而且还负责检测心电图中的QRS波。QRS波是心室波动的标志，幅度高，波形的斜率大，易于感知和識别心脏的自主搏动。经放大后的QRS波产生一脉冲信号，推动控制器工作，将自主心率与起搏器的固定频率进行比较。当患者的自身起搏心率正常时，起搏器不发出刺激脉冲，当自身心率下降或发生心脏兴奋传导阻滞时，起搏器即按其固定频率输出电脉冲刺激心肌，引起心脏起搏。正常脉冲的频率一般为70beat/min左右，宽度约为0.5ms，幅度近似为电源电压。这种起搏器能根据心脏自搏的情况，自动控制脉冲的输出，避免了与自主心率发生竞争，所以又称为按需型起搏器。

2.电极和引线

起搏器有双极和单极两种电极。双极电极是两个电极都与心脏接触。单极电极是将一个电极与心脏接触，另一个是无关电极，可安防在身体的其他部位。一般用金属外壳封装的埋藏式起搏器，其外壳就是无关电极。为避免电极与周围组织产生化学作用，通常采用铂或特质的碳材料作电极。电极形状有柱状、螺旋状、盘状等，电极一般置于心脏内表面（心内膜电极）。电极引线应具有良好的导电性，柔软而又有一定的机械强度，能长期经受心脏的不停跳动而不会断裂和破损。引线与周围组织应有良好的绝缘，且对组织没有刺激性。

3.电源

起搏器的电源对于体外佩带式无任何特殊要求，因为可以方便地随时更换。但对于全埋藏式起搏器来说，电源的性能直接关系到起搏器能否正常工作。目前临床上多采用锂碘电池作为起搏器的电源，它具有许多优点：能量密度大;体积小;自放电流小;寿命长，13μA的耗电可维持10年;内阻大（10kΩ），不会出现内部短路，因而可靠性高;不会产生气体和漏液，便于全密封;当电压下降时，不会突然失效，有足够的时间允许患者从容地更换起搏器。因此，锂碘电池是一种比较理想的起搏器电源。

三、高频治疗和高频电刀

（一）高频电疗

从细胞RC并联等效电路可以看出，当电流不变时，随着电流频率的增加，细胞的容抗减小，加载细胞上的电压逐渐降低，这说明，频率高的交流电对组织的刺激作用小，不易引起细胞兴奋和肌肉收缩。实践证明，高频电流对肌肉的刺激作用，从10kHz开始即显著地减弱，当频率为500～1000kHz时，甚至几安培的电流都不会引起刺激。

高频电流对人体的作用主要是热效应。在高频交变电磁场的作用下，机体中的离子发生振动，离子之间相互摩擦，离子与周围介质相互摩擦，结果铲射国内大量的热量;组织中一些分子或分子中的电荷会发生往复不停地转动或移动，在运动中也要消耗部分电能而转变为热量。在临床理疗中，就是利用高频电流对组织的这种热作用进行治疗的。不同频率的高频电流，其生物作用是不同的。例如，中波治疗时，皮肤和皮下组织对电流有很大阻力，表浅组织产热相对比深部组织要多;而短波透热时，深浅组织产热的差别较小，因此短波理疗作用比中波透热更均匀、深透。而超短波透热作用又比短波更均匀、深透，且热的持续时间长。

（二）高频电刀

高频电刀也是利用高频电流通过机体时的热效应制成的，是现代外壳手术常用的设备之一。高频电刀有两个电极：一个是无效电极，面积比较大，可以放在身体的任何部位，一般放在臀部;另一电极叫有效电极，通常做成针形或刃状形，有效面积很小。高频电刀的使用频率一般为0.3～5MHz，电压有的高达几千伏，输出波形因机型不同而异。当通入高频电流后，无效电极处因电极面积大，电流密度小，不会产生烧灼作用。而有效电极处因电极面积小，电极接近人体时发生火花放电，在局部组织中电流密度很大，在一瞬间产生大量的热量，迅速使组织液沸腾而爆发性地蒸发掉，从而将肌肉分裂成一个不出血、窄而平坦的、深几毫米的切口，由于有烧灼作用，可以使小血管中的血液凝固到一定的深度，封闭血管，代替结扎，同时完成切割和止血工作。这样，可以减少病人出血，节约手术时间，同时还有杀菌作用。高频电刀是一种大能量输出的外科器械，能量不能过于集中。在切割时，有效电极必须迅速移动，以减少对周围组织的破坏，也不能将切割电极置于切口之外的地方，一面产生灼伤。

作者简介：曹蕊（1985—），女，陕西汉中人，大学本科，汉中职业技术学院助教。