Il defibrillatore e la magnetoencefalografia, apparecchiature elettromedicali

Importanti applicazioni elettriche nel campo della medicina

L’arresto cardiaco implica l’ingresso del cuore in una sorta di “limbo oscillante” definito fibrillazione.

Cultura
Cilento martedì 08 ottobre 2019
di Giuffrida Farina
Importanti applicazioni elettriche nel campo della medicina
Importanti applicazioni elettriche nel campo della medicina © web

Illustro alcune applicazioni elettriche inerenti ad importanti componenti,dispositivi e strumenti di capitale rilievo impiegati a scopo medico e sanitario.Cominciamo con l’analizzare il defibrillatore.L’ arresto cardiaco implica l’ingresso del cuore in una sorta di “limbo oscillante” definito fibrillazione; una delle maniere più efficaci per far ripartire il muscolo cardiaco,qualora si verificassero anomalie, consiste nell’applicare una improvvisa potente scossa elettrica,tale “funzione salvavita” è svolta dal defibrillatore.Diamo un'occhiata alla sua modalità di funzionamento. Dunque, siamo caratterizzati da un muscolo super-potente da cui dipendiamo perentoriamente:l'instancabile pompa (aspirante e premente) di sangue che è il cuore.Quando il cuore smette di battere correttamente,con conseguente ripercussione sul moto del sangue,il cervello inizia a perdere apporto di ossigeno.Le persone che soffrono di arresto cardiaco (il loro cuore si ferma o assume un ritmo pericolosamente anormale) hanno bisogno della rianimazione cardiopolmonare,che aiuta a mantenere il flusso di ossigeno al cervello;far ripartire il cuore,spesso richiede l’utilizzo del defibrillatore con associata scossa elettrica. Cos'è un defibrillatore?Come suggerisce il nome,la defibrillazione interrompe la fibrillazione,il deprecabile,indesideratissimo tremore che i muscoli cardiaci di una persona possono instaurare durante un arresto cardiaco.In termini semplici,un defibrillatore funziona utilizzando una ‘forza di tensione elettrica’ moderatamente alta (intorno anche ai 1000 volt);questa forza,impressa sulle particelle ‘elettroni’,causa il movimento d’esse particelle,ovvero il passaggio di corrente elettrica attraverso il cuore in modo che esso sia sensibilizzato a svolgere nuovamente le usuali funzioni.Il cuore del paziente riceve circa 300 joule di energia elettrica (per “visualizzarli”,pensiamo ad una lampada a incandescenza da 100 watt,accesa per tre secondi).Il defibrillatore è costituito da un'unità di alimentazione elettrica e da due elettrodi metallici che vengono premuti molto saldamente al torace del paziente,utilizzando maniglie di plastica isolanti.Affinché la corrente elettrica fluisca correttamente e si riducano i rischi di ustioni cutanee,gli elettrodi devono essere applicati abbastanza vicini tra loro, devono inoltre aderire con un buon contatto con la pelle,pertanto è un gel conduttore solido o liquido che viene di solito applicato al torace del paziente; insomma,occorre ridurre al minimo i rischi,ossia i pericoli associati al subire una scossa elettrica.L’efficacia della defibrillazione è correlata alla idonea quantità di corrente, attraversante il muscolo cardiaco;corrente che a sua volta dipende dalla resistenza elettrica (l’ostacolo al passaggio della corrente) del sistema.Prima di defibrillare ci si assicura l’ottima norma che il paziente sia “all’asciutto” e libero da particelle,inoltre occorre evitare il suo contatto con sistemi conduttivi (per esempio metalli).Alcuni numeri orsono trattammo le elettrometeore = fulmini:uno sfociare di elettricità tra nuvole e terreno.Ogni sistema formato da 2 conduttori separati dall’isolante rappresenta un “condensatore”;2 fili di rame distanziati e 2 persone conversanti (entrambe le coppie,conduttrici,sono separate da un mezzo isolante, l’aria) formano un condensatore,come d’altronde l’involucro di atmosfera e la Terra costituiscono un gigantesco condensatore elettrico;tale componente presenta unaparticolarità:se la inevitabile sollecitazione elettrica,correlata alla interazione tra i 2 sistemi,è particolarmente intensa,viene provocata una scarica.All’interno della sua struttura,il defibrillatore contiene questo elemento insidioso,che deve essere assai ben progettato:il condensatore è un ‘accumulatore di energia’,tale energia immagazzinata sollecita il muscolo cardiaco e gli consente di ripristinare la propria funzionalità.Qualcosa di stupendo, l’inventare e l’esser celebrate quali genialità.Ma,un po’ come accade per i veri artisti (i quali,credo ambiscano maggiormente alla gloria postuma piuttosto che al danaro contemporaneo),risulta ancora più gratificante riscontrare che quanto inventato riesce a salvare vite umane.Il professor Frank Pantridge (1916–2004),medico dell'Irlanda del Nord,è stato un “inventore salvavita”.Negli anni sessanta,molte persone morivano perché in genere subivano arresti cardiaci a casa,al lavoro o in qualche altro luogo pubblico.Quando venivano trasportate in ospedale,dove c'era il defibrillatore per ‘dare il via’ al cuore,era troppo tardi.Pantridge risolse il problema,con alcune brillanti intuizioni: sviluppò il primo defibrillatore portatile a batteria, nel 1965 (sebbene ‘portatile’ sia un termine improprio,dal momento che venivano impiegate batterie auto acido-piombo pesanti all’incirca quanto una persona,70 kg). Un'altra delle rilevanti intuizioni di Pantridge fu quella di concretizzarne l’uso, da parte di chiunque:ognuno doveva saper usare un defibrillatore,con sole semplici istruzioni,dunque ‘si ingegnò’ allo sviluppo di piccoli defibrillatori automatizzati facili da usare (pesanti solo un paio di Kg,ora sono installati in tanti luoghi pubblici di tutto il mondo).Attualmente sono trapiantabili all’interno del corpo umano,pesano alcune centinaia di grammi.La corrente elettrica non è confinata soltanto all’interno dei conduttori presenti nelle abitazioni o nei circuiti dei macchinari elettrici,esiste anche in natura:alcuni organismi,pesci cartilaginei,le torpedini,definiti ‘razze elettriche’,posseggono nel loro interno una sorta di ‘batterie di pile organiche’,capaci di produrre sensibili potenziali elettrici; le loro prede vengono stordite da scariche raggiungenti tensioni di alcune centinaia di volt,grazie ad un organo elettrogeno che le innesca.L’energia elettrica che scorre in un filo produce anche effetti magnetici:viene a generarsi un ‘campo magnetico’ ovvero una zona,un ‘ambiente di attrazione’ analogo all’ambiente magnetico (il campo magnetico) creato da una calamita che attrae un insieme di spillette.Pensate,un fatto straordinario:persino i nostri sogni ed i nostri pensieri generano un campo magnetico;in effetti il nostro cervello svolge simultaneamente attività elettrica e magnetica,elabora gli stimoli visivi provenienti dagli occhi,e li traduce in parole e pensieri; chiaramente,le correnti elettriche coinvolgenti i neuroni interpretano un ruolo del tutto marginale,essendo debolissime le correnti elettriche in gioco.È la Magnetoencefalografia (in sigla:MEG) la branchia scientifica che si occupa dello studio dei campi magnetici nascenti dall’attività elettrica cerebrale;il diagramma definito ‘magnetoencefalogramma’ è tracciato da un opportuno macchinario,ed è registrato attraverso elettrodi inseriti sulla testa,si ottiene una mappa della “attività elettromagnetica” del cervello.Il primo sperimentatore che registrò le onde cerebrali mediante elettroencefalogramma fu il medico tedesco Hans Berger (1873-1941),il grafico mostrava le continue variazioni della attività cerebrale;il modello scientifico di trattazione del neurone consisté in un ‘filo rettilineo percorso da debole corrente’; drastica approssimazione nella valutazione del comportamento neuronico,giustificata dalla semplicità e dal fatto che all’interno del neurone scorrono piccolissime correnti elettriche.All’incirca 10 miliardi, sono i neuroni presenti nel nostro cervello;la loro attività consiste in ricezione e trasmissione di segnali.L’utilizzo di apparecchi elettromedicali implica pericoli correlati alla esposizione ai campi elettromagnetici (CEM,le onde di energia generate da computer,telefoni,televisori, elettrodomestici…). Esistono specifiche misure tutelanti, riguardanti l’adeguata localizzazione di tali apparecchiature;una criticità è stata riscontrata nell’impiego di tali apparati magnetoencefalografici,riguarda i locali ove sono installate le apparecchiature:essi non sono solitamente individuati come aree specifiche ad accesso regolamentato,precluse a soggetti con controindicazioni all’esposizione.L’utilizzazione dell’energia elettrica è il terzo stadio del ciclo:Produzione,Trasmissione,Utilizzazione;il presente scritto concernente temi di natura elettrica,lo chiudo con il disegno del ciclo elettrico ed una foto stilizzata,rievocativa di una struttura ENEL di Napoli dove ho prestato servizio alcuni anni,il Telecomando,lì viene gestita la rete elettrica a media e alta tensione della Campania.

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