Le praticien en anesthésie-réanimation, 2005, 9, 2126

R U B R I Q U E P R A T I Q U E

Sécurité électrique au bloc opératoireSteve Boumphrey, Jeremy A. Langton

Le bloc opératoire est une des sites oùle corps humain est environné d’équi-pements électriques qui lui sontdirectement appliqués. Cet article faitl’inventaire des dangers résultant decette situation, des circonstances desurvenue des accidents et de leurprévention.

NATURE DU COURANT ÉLECTRIQUE

En France, comme dans la plupart des pays européens, lecourant délivré est un courant alternatif qui oscille à unefréquence de 50 Hz. Il chemine depuis la borne de déli-vrance jusqu’à sa destination à l’intérieur de deux conduc-teurs : un fil sous tension et un fil neutre. Le fil sous tensionest soumis à une différence de potentiel de 230 volts, tandisque le fil neutre est connecté à la terre et maintenu ainsi aumême potentiel. Ce sont les équivalents des fils positifs etnégatifs utilisés avec le courant continu. Si une connexions’établit entre le fil sous tension et la terre, le courants’engage dans cette connexion et revient à la borne de déli-vrance par la terre. Le problème vient du fait que cetteconnexion peut être le corps humain.

QUELLES SONT LES LÉSIONS RÉSULTANT DE L’APPLICATION DU COURANT ÉLECTRIQUE ?

Trois mécanismes rendent compte des lésions infligées aucorps humain par le passage du courant électrique : – l’électrocution ;– les brûlures ;– l’ignition d’un matériel inflammable, provoquant uneexplosion.

ÉlectrisationLes effets produits par l’électrisation dépendent de quatrefacteurs : – la quantité d’électricité délivrée, c’est à dire l’intensité ducourant ;– la trajectoire du courant ;– le type de courant continu ou alternatif ;– la durée d’électrisation.

CourantLe courant désigne le flux d’électrons qui parcourt unconducteur. Il est mesuré dans le système international enAmpères. Un ampère représente le flux de 6.24

× 1018 élec-trons (soit une charge de 1 coulomb) par seconde.

Le courant dépend de deux facteurs selon la loi d’Ohm :

L’intensité du courant est d’autant plus forte que le voltageest élevé et que la résistance est faible. Strictement parlant,la loi d’Ohm relie la différence de potentiel au courantcontinu à travers une résistance, mais aussi à travers unecapacité et pour en tenir compte le terme d’impédance doitêtre substitué à celui de résistance.

Trajet du courantLe chemin pris par le courant à travers le corps déterminequels tissus seront éventuellement lésés. Si le couranttraverse le thorax, il peut être responsable d’une fibrillationcardiaque ou d’une asphyxie liée à la tétanie des muscles res-piratoires tandis que si son trajet s’effectue de la tête auxpieds il peut provoquer une perte de conscience ou unelésion de la moelle.

Les effets de l’intensité du courant et les conséquences de satrajectoire, peuvent être considérés simultanément en tantque :

Densité du courantElle correspond à la quantité de courant par unité de surface.

À titre d’exemple, si un courant alternatif de 50 Hz passe entre lesdeux mains, il aura les effets suivants :

Le courant traverse l’ensemble du thorax mais seulementune faible proportion passe par le cœur car pour un courant

Courant VoltageRésistance--------------------------=

Intensité du Courant Effet

1 mA Sensation de picotements

15 mA Tétanos musculaire, douleur et asphyxie

75 mA Fibrillation ventriculaire

Le praticien en anesthésie-réanimation, 2005, 9, 2 127donné, la densité du courant à travers le cœur est relative-ment faible. Cependant, si le courant traverse directement lecœur ou passe à proximité, sa densité sera plus élevée. Dansces circonstances, même un courant plus faible (50 micro-ampères à 50 Hz) peut provoquer une fibrillation ventri-culaire. Cette notion correspond à celle de microchoc.Parmi les exemples de matériaux qui favorisent la survenuede microchocs on peut citer les cathéters veineux centraux,les pace-makers intracardiaques ayant une électrode externeet à un moindre degré, les sondes thermiques placés dansl’œsophage derrière l’oreillette gauche.

Type de courant

Le courant alternatif et le courant continu ont des effets dif-férents sur le corps humain. Le courant alternatif est bienentendu le plus dangereux, en effet le myocarde est plussensible aux effets arythmogènes du courant et d’autre part,la tétanisation des muscles maintient le contact de la victimeavec la source de courant. Lorsque la fréquence augmenteau-dessus de 1 KHz les effets arythmogènes du courantdeviennent moins importants et cèdent le pas au problèmede la dissipation de chaleur (diathermie)

Durée d’application du courant

C’est également un élément important, plus la durée d’appli-cation est courte et moins les dégâts seront importants.

Brûlures

La traversée par le courant, d’un tissu qui représente unerésistance, produit une dissipation de chaleur. En fonctionde la densité du courant, une brûlure peut en résulter. Lapeau, particulièrement quand elle est sèche, a une résis-tance plus élevée que les tissus sous jacent qui sont hydra-tés. Les brûlures sont donc plus marquées au niveau de lapeau.

Explosion et combustion

La manipulation de prises, ou d’interrupteurs, peut provo-quer des étincelles susceptibles de mettre le feu à desvapeurs inflammables Ce type d’incident est prévenu parl’utilisation de dispositifs de sécurité.

COMMENT L’ÉLECTRICITÉ SE DÉPLACE DANS LE CORPS HUMAIN ?

Le corps humain peut être amené à former la résistance oula capacité d’un circuit électrique de deux façons : soit parconnexion directe et l’on parle de couplage résistif, soit enformant une des plaques d’une capacité et l’on parle decouplage capacitif.

Couplage résistif

Le corps humain peut se trouver en connexion avec unesource électrique et la terre et faciliter ainsi la traversée ducourant électrique (soit directement soit par contact avecun objet lui-même en contact avec la terre). Il existe deuxsources potentielles de ce type d’électrisation.

– soit un matériel défectueux établit un contact avec un lefil électrique, par exemple si le fil touche l’enveloppe d’unéquipement ;

– soit du fait de courants de fuite : une différence de poten-tiel existe entre l’équipement électrique et la terre. Si uneconnexion s’établit, une partie du courant regagne la terre,même si l’équipement concerné est parfaitement isolé oupossède une résistance infinie. Ces courants sont norma-lement faibles, cependant, même des courants faibles peuventêtre dangereux du fait de leur trajet. Ce type de courant esten principe évité par la configuration propre des équipe-ments concernés.

Couplage capacitif

Dans leur forme la plus simple, les capacités consistent endeux plaques séparées par un matériel isolant. Elles sont lelieu de stockage d’une charge électrique. La charge stockéeest mesurée en Farads.

Si un courant continu est appliqué à une capacité, le courantpasse seulement durant la brève période de temps qui cor-respond au chargement de la plaque positif jusqu’à un niveaude potentiel identique à la source. Puis le courant s’inter-rompt. Si un courant alternatif est appliqué à travers la capa-cité, ses plaques changent de polarité au même rythme quele courant alternatif. La capacité se charge et se déchargecontinuellement et les électrons font des mouvements de va-et-vient d’une plaque à l’autre du circuit. C’est pour cette rai-son que le terme d’impédance doit être substitué à celui derésistance quand on parle de courant alternatif.

L’impédance d’une capacité peut être exprimée parl’équation :

Ainsi la connexion s’établit de plus en plus au fur et àmesure que la fréquence de la source électrique augmente,que l’aire des plaques augmente et que la distance entreelles diminue. La Résonance Magnétique Nucléaire est unexemple de couplage capacitif. Le scanner créé un champélectromagnétique variable qui peut induire des courantsdans des conducteurs tels que les fils ou la partie métalliqued’un oxymètre de pouls. Bien que le patient ne soit pas encontact direct avec les conducteurs, le couplage capacitifpermet au patient de devenir une partie d’un circuit élec-trique. Cette situation peut être à l’origine de brûlures.

Impédance Distance entre les plaquesFréquence du courant aire de la plaque×-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

Le praticien en anesthésie-réanimation, 2005, 9, 2128COMMENT PRÉVENIR LES ACCIDENTS

D’ÉLECTRISATION ?

Mesures généralesPlusieurs mesures simples permettent de réduire le risqueou les conséquences d’une électrisation. La maintenance etl’évaluation régulière des équipements électriques en faitpartie, ainsi que la vérification de l’absence de contact entrele patient et la terre (ou des objets eux-mêmes en contactavec la terre) et le port de chaussures antistatiques dontl’impédance élevée empêche le courant de traverser lecorps.

ÉquipementsIl existe des normes européennes pour les équipementsélectro-médicaux définies par la Commission Électro-technique Internationale (guide IEC 60601) (http://www.iec-normen.de/previewpdf/info_iec60601-1-4{ed1.1}b.pdf) qui définissent la configuration des équipements élec-triques dans l’environnement des patients. Les équipementssont répartis en différentes classes en fonction du niveau deprotection.

Équipements de classe IToutes les parties de ces équipements, accessibles aux usa-gers, telles que les enveloppes métalliques, doivent êtreconnectées à la terre par un fil de terre. Ce fil se connecte àla broche male qui s’enfonce dans la prise femelle. Si uneerreur survient permettant à la source électrique d’entrer encontact avec une partie accessible, le courant se dirige versle fil neutre. Ce nouveau circuit est caractérisé par une résis-tance plus basse qui facilite la circulation du courant et lafonte des fusibles de protection. La fonte du fusible dé-connecte le circuit et assure la protection contre une électri-sation. En plus des fusibles dans la prise femelle, leséquipements de classe I doivent avoir des fusibles à l’extré-mité des câbles, et dans les conducteurs de façon à ce quecette protection soit opérationnelle en cas de connexion àune prise incorrectement installée.

Équipements de classe IIUne isolation double et renforcée existe sur tous les équipe-ments de classe II. Ceci empêche n’importe quelle partiede devenir conductrice et de fait un fil de terre n’est pasnécessaire.

Équipements de classe IIILes équipements de classe III [safety extra low voltage(SELV)] sont protégés contre les chocs électriques par desvoltages n’excédant pas 25V ac or 60V dc. En pratique detels équipements sont montés sur en batterie ou protégé parun transformateur. Ces équipements ont en principe peut de

chance d’être à l’origine d’une électrisation cependant, ledanger des microchocs persiste et les derniers standardsconcernant les équipements médicaux ne reconnaissent pasles équipements de classe III car la seule limitation du vol-tage est insuffisante pour assurer la sécurité des patients.

Nous avons vu que la classe à laquelle appartient un équipe-ment décrit la méthode qui assure la protection contrel’électrisation. Le degré de protection pour un équipementmédical donné est défini par son type d’appellation et estbasé sur le degré de courant de fuite maximum permis :

ÉquipotentialitéPlusieurs parties d’un même équipement peuvent être àdifférents potentiels par rapport à la terre. Si elles sont àproximité les unes des autres, une connexion peut êtreétablie entre elles par le corps du patient ou celui de l’uti-lisateur. Le courant peut alors circuler de la borne depotentiel le plus élevé vers celle de potentiel le moinsélevé au travers de l’utilisateur. Pour éviter ce problème,chaque pièce d’un même équipement électrotechniquedoit être connectée à l’autre pour les maintenir au mêmepotentiel.

Circuits isolés du patientLes circuits isolés ou flottants sont caractérisés par le faitque lorsqu’une connexion s’établit entre la source élec-trique et la terre, le courant ne peut circuler. Ils sontéquipés pour ce faire d’un transformateur isolant. Le trans-formateur consiste en deux bobines isolées l’une de l’autre.Quand le courant alternatif circule dans le câble de la pre-mière bobine, il produit un champ électromagnétique. Lechamp génère à son tour un courant dans la seconde

Type B L’équipement peut être de Classe I, II ou III, mais le courant de fuite maximum n’excède pas 100 micro ampères. Ce type d’équipement ne peut être connecté directement au cœur.

Type BF les caractéristiques sont les mêmes que pour le type B, mais un circuit isolé (ou flottant) est utilisé (voir ci-dessous).

Type CF Ce type de circuit offre le plus haut degré de protection, il associe un circuit isolé et la possibilité d’un courant de fuite < 10 micro-ampères. Une connexion cardiaque directe est possible. À type d’exemple ce type d’équipement comprend les électrodes pour ECG, les transducteurs de mesure de pression et les systèmes de mesure du débit cardiaque par thermodilution.

Le praticien en anesthésie-réanimation, 2005, 9, 2 129bobine ou dans le patient. Le câble est connecté à la terreà la sous station mais le circuit du patient ne l’est pas (et dece fait il est considéré comme flottant). Si quelqu’un touchele fil électrique tandis qu’il est en contact avec la terre, lecourant le traverse pour revenir à la sous-station, ce quiprovoque un risque d’électrisation. Le circuit patient enrevanche n’est pas connecté à la terre pour entrer dans lecircuit il faut donc connecter les points A et B (figure 1).Même si vous êtes connecté à la terre, le contact isolé avecles fils A ou B ne ferme pas le circuit et de ce fait le courantne peut pas passer. Ces circuits isolés peuvent être utilisésde deux façons. Ils peuvent être utilisés comme des cir-cuits isolés individuels au sein de chaque pièce d’équipe-ment comme c’est généralement le cas en Grande-Bretagneoù ils peuvent être utilisés comme un seul circuit isolantune salle d’opération entière. C’est la méthode qui est laplus répandue en Europe et aux États-Unis. Le mécanismepar lequel ils protègent contre l’électrisation est le mêmepour l’essentiel. Quand on utilise ce système (UPSS :Ungrounded Power Supply System) , des défauts au seinde l’équipement permettent des courants de fuite, qui s’ilest d’une intensité suffisante peut déclencher un circuitcourt de protection, incorporé et ainsi une perte de puis-sance. Pour éviter ce problème, chaque transformateur iso-lant de salle d’opération mesure le courant de fuite entrele circuit et la terre à travers un moniteur d’isolement deligne [Line Isolation Monitor (LIM)]. Si un défaut survientdans une pièce de l’équipement, le courant de fuite aug-mente, ce qui déclenche l’alarme du moniteur et permetde remédier au problème. Jusqu’à ce qu’une mesure cor-rectrice ait été prise, le système n’est plus un circuit flot-tant. En cas de défaut d’une seconde pièce d’équipement,un courant potentiellement dangereux peut alors passer autravers du patient ou d’un membre du personnel, vers laterre.

Disjoncteurs de fuite de terreLes disjoncteurs de fuite de terre [Current Operated EarthLeakage Circuit Breakers (COELCB)], qui bloquent lescourants résiduels consistent en un fil électrique et un filneutre qui font le même nombre de tours autour du corpsd’un transformateur. Ces deux fils sont connectés à unetroisième bobine relais qui opère comme un interrupteurde circuit. Si le courant est le même dans les deux fils con-ducteurs, les flux magnétiques s’annulent, cependant s’ilssont différents (du fait de courants de fuite excessifs), il seforme un champ magnétique résultant. Ce champ induit uncourant dans la bobine ce qui conduit ce relais à interrom-pre le circuit. Une différence aussi faible que 30 mA peutmettre en œuvre le COELCB en quelques millisecondes. Cessystèmes opèrent rapidement et réduisent fortement la pos-sibilité de choc électrique sérieux.

DIATHERMIE CHIRURGICALE

Les équipements diathermiques chirurgicaux utilisent leseffets de courants électriques de grande fréquence (Kilo-MegaHz) pour coaguler et couper les tissus. Ils sont de deux types : – les diathermies monopolaires génèrent une énergie élec-trique de 200 kHz à 6 MHz. L’énergie s’applique entre deuxélectrodes, l’électrode neutre et l’électrode active. L’électrodeneutre a une large surface conductrice qui produit une faibledensité de courant sans effet de chaleur. L’électrode active aune très faible aire de contact qui produit un courant de hautedensité. L’effet de chaleur sous l’électrode active est considé-rable ce qui provoque les lésions tissulaires. La coagulationutilise une onde modulée et la section une onde sinusale ;– la diathermie bipolaire opère avec beaucoup moinsd’énergie. L’énergie est appliquée à l’extrémité d’une pincequi produit un courant local de haute densité alorsqu’aucun autre courant ne traverse le corps.

Accidents liés à la diathermieDes brûlures électriques, des incendies, des explosions ontété rapportés ainsi que des dysfonctionnement de pace-makers.

Brûlures électriquesLes brûlures électriques peuvent être dues à un déplacementaccidentel du commutateur. Le commutateur doit donc êtreplace dans un carquois protecteur et une alarme doit signa-ler le déplacement du commutateur.Les brûlures peuvent aussi résulter d’un défaut de contactentre la plaque et le patient du fait d’une augmentation de ladensité du courant. Certains dispositifs diathermiquespossèdent une alarme audible si la plaque n’est pas connec-tée ou si l’électrode est déconnectée.Figure 1. Circuit électrotechnique protégeant le patient.

Le praticien en anesthésie-réanimation, 2005, 9, 2130Si le courant électrique passe par la table d’opération ou unautre point par lequel le patient peut être relié à la terre, lepatient peut être brûlé. Le risque est réduit par l’utilisationde circuit isolant. L’aspect théorique de ce problème a étédiscuté précédemment bien qu’une capacité puisse êtresubstituée au transformateur. Ceci est due au fait que lacapacité a une forte impédance pour les courants de faiblefréquence mais une faible impédance pour les courants dia-thermiques de haute fréquence. Ainsi le patient est isolé descanalisations électriques.

Explosion et incendieIls peuvent être provoqués par des étincelles et mettre le feuaux agents inflammables comme les vapeurs anesthésiqueset les produits de désinfection.

PacemakersLes bistouris diathermiques unipolaires peuvent inhiber ouendommager les pacemakers. Si des bistouris diathermiquessont utilisés, il vaut donc mieux qu’ils soient bipolaires. Ilfaut également les utiliser à distance du site d’implantationdu pacemaker et des électrodes.

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RÉFÉRENCES1. Litt L. Electrical safety in the operating room. In: Ronald D. Miller, Anaes-

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thesia. 2000;2:97-100.

Tirés à part : Steve BOUMPHREY,Department of Anaesthesia, Northshore Hospital, Auckland,

New Zealand.