高压脉冲电流对家兔心脏功能与结构的影响

高压脉冲电流对家兔心脏功能与结构的影响
徐新萍;左红艳;王少霞;李杨;王晓民;彭瑞云;王德文
【摘要】目的探讨高压脉冲电流对家兔心脏功能与结构的影响.方法健康雄性家
兔60只,分别采用0、50、100、150、250、500mA的高压脉冲电流进行电击,
脉宽100μs,持续电击5s.于电击前,电击后即刻及1、3、7、14、28d检测家兔心
率和心电图变化,并在电击后即刻和28d取心肌组织观察心脏组织病理学改变.结果50～500mA电击后即刻,家兔心率呈不同程度增加,心电图呈心律不齐、心肌缺血、心房纤颤、房室传导阻滞等改变,1d后逐渐恢复.病理学观察显示,50～500mA电
击后即刻家兔心肌细胞见肿胀、肌原纤维分离、蒲肯野纤维肌浆凝聚等改变,28d
后上述病变基本恢复.随电流强度增大,心脏的损伤效应呈加重趋势,尤其在150mA
以上时明显加重,且恢复时间延长.结论一定强度的高压脉冲电流可对心脏结构及功能造成可恢复性的损伤,且此损伤效应与电流强度有关.%Objective To explore the effect of high-voltage impulse current (HVIC) on the structure and function of rabbit heart.Methods Sixty healthy male rabbits were involved in present study and divided into 6 groups randomly ( n=10) . The rabbits were then shocked using a high-voltage pulse generator with current intensity of 0.50, 100, 150, 250 and 500mA (pulse width 1OOμs, duration
5s)respectively. The heart rate and electrocardiogram (ECG) of rabbits were detected before and 0.1, 3, 7, 14 and 28 days after the electric shock. Moreover, the myocardial tissue of rabbits was obtained immediately and 28 days after shock to observe the pathological changes.Results Immediately after electric shock of 50 to 500mA, the heart rate of rabbit increased by different degree, and the ECG showed arrhythmia, myocardial
ischemia, atrial fibrillation and atrioventricular block, and the changes recovered gradually one day later. The pathological observation showed cell swelling, separation of myofibril and sarcoplasmic condensation of Purkinje fibers immediately after electric shock of 50 to 500mA, and the changes recovered 28 days after shock. The cardiac injuries aggravated with the increasing of current intensity, especially when it exceeded 150mA, and the recovery time prolonged. Conclusion High-voltage impulse current may induce recoverable injuries on heart structure and function, and the damage effect shows a correlation with the current intensity.
【期刊名称】《解放军医学杂志》
【年(卷),期】2011(036)006
【总页数】3页(P633-635)
【关键词】电击伤;高电压脉冲电流;心脏损伤
【作者】徐新萍;左红艳;王少霞;李杨;王晓民;彭瑞云;王德文
【作者单位】100850,北京,军事医学科学院放射与辐射医学研究所;100850,北京,军事医学科学院放射与辐射医学研究所;100850,北京,军事医学科学院放射与辐射医学研究所;100850,北京,军事医学科学院放射与辐射医学研究所;100850,北京,军事医学科学院放射与辐射医学研究所;100850,北京,军事医学科学院放射与辐射医学研究所;100850,北京,军事医学科学院放射与辐射医学研究所
【正文语种】中文
【中图分类】R647
高压脉冲电流损伤是一种特殊类型的电损伤,除局部组织有损伤外,许多器官如脑、
心等均可被累及并出现相应的功能障碍。

既往有关电损伤的研究多为低压电源损伤,高压脉冲电流对心脏的影响鲜见报道。

为此,本研究采用不同强度的高压脉冲电流
电击家兔,观察其对心脏结构和功能的影响,以期为高压脉冲电流损伤的医学防护提
供依据。

1.1 实验动物与分组健康雄性大耳白家兔60只,体重
2.1±0.2kg,购自军事医学科
学院实验动物中心,实验前于标准动物房饲养5～7d,专用家兔块状饲料饲养,自由饮水。

动物随机分为6组,即0(对照)、50、100、150、250、500mA组,每组10只。

1.2 高压脉冲电流实验装置采用由本课题组与湖北特种飞行器研究所及四川中物
海通特种电源有限责任公司联合研制的HV-5000高压脉冲发生器。

该发生器输入电压(AC)为220V±10%,50Hz;输出电压为5～500kV,连续调节,数字显示(精度
10V);最大输出电流500mA。

1.3 家兔心脏电击模型的建立将家兔置于固定在实验台上的笼具内,用理发用具剃
除左前肢及右后肢的毛发,然后在其内侧皮肤处放置针式鱼钩式电极(刺入皮下)。

依分组采用相应强度电流进行电击,频率100Hz,脉宽100μ s,持续作用时间5s。

采用钳式电流计监测电流,通过可调电阻使其保持在分组数据的范围。

室温平均为25℃。

在非麻醉下实施放电。

1.4 家兔心脏功能检测分别于电击前,电击后即刻及1、3、7、14、28d采用MP-150多导生理记录及分析系统(BIOPAC公司)观察家兔心率和心电图变化。

按临床心电图鉴别诊断作出诊断[1]。

1.5 家兔心脏病理形态观察各组家兔于电击后即刻及28d麻醉后活杀(每组每时间点5只),取左室壁心肌组织,4%缓冲甲醛溶液固定,常规石蜡包埋、切片, HE染色,光镜观察心脏的结构变化。

1.6 统计学处理数据结果以±s表示,采用SPSS 17.0软件进行具有一个重复测量的
两因素方差分析,组间两两比较采用LSD或Dunnet t检验。

P＜0.05为差异有统计学意义。

2.1 家兔心率及心电图的变化与电击前比较,0～500mA组于电击后即刻心率均见加快。

50mA组心率于电击后1d时恢复,100mA及150mA组于电击后7d时恢复,250mA组于电击后14d时恢复,500mA组于电击后28d时恢复(表1)。

对照组心电图检查未见异常。

50mA组于电击后即刻6只(60%)动物出现窦性心律失常,表现为窦性心动过缓、窦性心律不齐和窦性心动过速等,并有2只(20%)动物出现ST-T改变;100～500mA组电击后即刻全部动物均发生心律失常,100、
150mA组分别有7只(70%)和9只(90%)动物出现ST-T改变,250、500mA组动物电击后即刻均出现ST-T改变,并且部分动物出现期前收缩(分别为4只和3只)及传导阻滞(分别为1只和3只)。

与对照组比较,50～500mA组心电图异常检出率均显著增高(P＜0.05或P＜0.01)。

50mA组电击后即刻出现的心电图改变于7d时恢复至正常水平。

100mA组电击后的心律失常及ST-T改变至14d时恢复至正常水平,而150mA组28d时才恢复至正常水平。

250mA组14d时心律失常恢复正常,ST-T改变至28d时明显恢复,但仍未达正常水平。

500mA组电击后除心律失常及ST-T改变外,还出现了阵发性房颤,14d时心肌缺血呈加重趋势,甚至出现房室传导阻滞,至28d时仍未恢复。

2.2 家兔心肌病理学变化电击后即刻,50mA组家兔心肌纤维呈不同步波浪形收缩,100mA组见心肌细胞肿胀、增粗,肌浆凝聚,150mA组可见心肌细胞肌浆凝聚及肌纤维溶解,肌原纤维分离,基质淡染,250mA组蒲肯野纤维肌浆凝聚、胞核浓缩,部分心肌细胞肿胀、嗜酸性变,500mA组除上述病变外,还可见心肌间血管扩张充血及点灶状出血(图1)。

电击后28d心肌未见明显上述病变。

由于工业建设和日常生活中用电量的日益增加,因电流损伤造成的人员伤亡屡见不鲜[2]。

目前有关电损伤的研究多为低压电源损伤[2],而高压电损伤的报道多为机体
在一定距离内接近高压电源所引起的、以热作用占主导地位的损伤[3-5],其心脏损害主要以血管周围病变为主[6]。

本研究在充分预实验的基础上,考虑实际情况选择上下肢电极接触点,复制了心脏损伤模型,以观察特定高压脉冲电流对心脏结构和功能的影响,结果发现, 50～500mA 高压脉冲电流均可导致家兔心电发生异常,其基本规律是随电流强度增大,心脏的损伤效应呈加重趋势,且持续时间延长,≥250mA的高压脉冲电流电击后28d仍未完全恢复。

采用光镜观察电击后家兔心脏的组织形态结构,结果显示心脏传导系统、心房和心室壁的心肌细胞不同程度受损。

正常情况下心肌的自律细胞(窦房结细胞和浦肯野细胞)能产生自律性兴奋,并发出冲动沿传导组织传至心肌,使心脏产生节律性收缩。

触电时,因电流刺激心肌细胞以及心脏蒲肯野纤维,使其结构和功能出现异常,引起异位性节律,导致心脏自律性舒缩活动紊乱。

因此电损伤时动物可出现心动过速、心房颤动、房室传导阻滞等表现[7]。

心肌细胞的损伤可视为心律失常、心输出量减少、心肌缺氧的结果,而心肌细胞损伤又可进一步加重心脏的功能障碍[7-8]。

研究表明,电流损伤最易引起心室纤颤[8],但是本研究所建动物模型的心电图检查并未观察到室颤,分析原因可能为:①由于条件所限,未能在电击时同步观察家兔心电变化,只能在电击后即刻监测;②人体之所以容易在低电压损伤时出现心室纤颤,是由于50～60Hz的交流电与机体组织器官的生物电节律相符,通过心脏时易导致心肌兴奋性发生变化,而家兔与人体的生物电节律相差较大,所以不易出现心室纤颤。

具体原因尚需进一步研究探讨。

【相关文献】
[1] 黄宛.临床心电图学[M].第5版.北京:人民卫生出版社, 2003.30-79,157-220,320-348.
[2] Baskerville JR,McAninch SA.Focal lingual dystonia,urinary incontinence,and sensory
deficits secondary to low voltage electrocution: case report and literature review[J].Emerg Med J,2002,19(4): 368-371.
[3] 刘雁军,宋方明,孙俊红,等.大鼠低压电损伤模型的建立兔脑高压电损伤模型的建立[J].山西医科大学学报,2007,38(8): 745-748.
[4] 王金婷,王荣.电击伤者心电图改变特点及临床意义[J].宁夏医学杂志,2010,32(11):1005-1006.
[5] 於德滋,李彗海.高压电击伤的心脏损伤[J].中国保健,2009, 10(1):17.
[6] 王国林,何冠英,张维东.电击死亡心肌收缩带的研究[J].中国法医学杂志,2004,19(1):49-50.
[7] Fineschi V,Di Donato S,Mondillo S,et al.Electric shock:Cardiac effects relative to non fatal injuries and post-mortem findings in fatal cases[J].Int J Cardiol,2006,111(1):6-11. [8] Arnoldo BD,Purdue GF.The diagnosis and management of electrical injuries[J].Hand Clin,2009,25(4):469-479.。