Поражение электрическим током

Факторы Ковенховена. Переменный ток часто изменяет направление. Этот тип тока обычно снабжает электрические розетки в США и Европе. Постоянный ток постоянно течет в одном и том же направлении. Это ток, вырабатываемый батареями. Дефибрилляторы и кардиовертеры обычно подают постоянный ток. То, как переменный ток воздействует на тело, в значительной степени зависит от его частоты. Переменный ток низкой частоты (50-60 Гц) используют в домашних сетях США (60 Гц) и Европы (50 Гц). Это может быть более опасно, чем высокая частота переменного тока и в 3-5 раз более опасно, чем прямой ток того же самого напряжения и силы. Низкочастотный переменный ток вызывает длительное сокращение мышц (тетанию), что может «примораживать» руку к источнику тока, продлевая, таким образом, электрическое воздействие. Постоянный ток, как правило, вызывает однократное конвульсивное сокращение мышц, которое, обычно, отбрасывает пострадавшего от источника тока.

Обычно и для переменного, и для постоянного тока характерна закономерность: чем выше напряжение (В) и сила тока, тем больше возникающая электротравма (для одной и той же длительности воздействия). Домашний ток в США от 110 В (стандартный электрический выход) до 220 В (большой прибор, такой как сушилка). Ток высокого напряжения (>500 В), как правило, приводит к глубоким ожогам, а низковольтный ток (110-220 В) обычно вызывает мышечный спазм - тетанию, примораживающую пострадавшего к источнику тока. Порог восприятия постоянного тока, входящего в руку, составляет приблизительно 5-10 мА; для переменного тока в 60 Гц порог составляет в среднем 1 -10 мА. Максимальную силу тока, которая может не только заставить сгибатели руки сократиться, но и позволяет кисти отпустить источник тока, называют «отпускающим током». Величина отпускающего тока меняется в зависимости от массы тела и мышечной массы. Для человека средних размеров с массой тела 70 кг отпускающий ток составляет примерно 75 мА для прямого и приблизительно 15 мА для переменного токов.

Низковольтный переменный ток с частотой 60 Гц, проходящий через грудную клетку в течение секунды, может вызвать фибрилляцию желудочков при такой низкой силе тока как 60-100 мА; для постоянного тока необходимо приблизительно 300-500 мА. Если ток проводится прямо в сердце (например, через сердечный катетер или электроды кардиостимулятора), сила тока <1 мА (переменного или постоянного) может вызвать фибрилляцию желудочков.

Количество рассредоточенной тепловой энергии высокой температуры равняется силе тока сопротивление время. Таким образом, при токе любой силы и продолжительности воздействия ткань даже с самой высокой степенью устойчивости может быть повреждена. Электрическое сопротивление ткани, измеряемое в Ом/см2, определяется прежде всего сопротивлением кожи. Толщина и сухость кожи повышают сопротивление; сухая, хорошо кератинизированная, интактная кожа имеет среднее значение сопротивления 20 000-30 000 Ом/см2. Для мозолистой ладони или стопы сопротивление может достигать 2-3 млн Ом/см2. Для влажной, тонкой кожи сопротивление составляет в среднем 500 Ом/см2. Сопротивление поврежденной кожи (например, порез, ссадина, пункция иглой) или влажных слизистых оболочек (например, рот, прямая кишка, влагалище) может быть не выше 200-300 Ом/см2. Если сопротивление кожи высоко, в ней может быть рассеяно много электрической энергии, что заканчивается большими ожогами в точках входа и выхода тока при минимальных внутренних повреждениях. Если сопротивление кожи низкое, ожоги кожи менее обширны или отсутствуют, но больше электрической энергии может рассеиваться во внутренних органах. Таким образом, отсутствие внешних ожогов не исключает отсутствие электротравмы, а выраженность внешних ожогов не определяет ее тяжесть.

Повреждение внутренних тканей зависит также от их сопротивления и дополнительно от плотности электрического тока (ток на единицу площади; энергия более сконцентрирована, когда тот же самый поток проходит через меньшую площадь). Так, если электрическая энергия входит через руку (прежде всего через ткани более низкого сопротивления, например, мышцу, сосуд, нервы), плотность электрического тока увеличивается в суставах, из-за значительной доли площади поперечного сечения сустава, состоящей из тканей более высокого сопротивления (например, кость, сухожилие), в котором уменьшен объем тканей более низкого сопротивления. Таким образом, повреждение тканей с меньшим сопротивлением (связки, сухожилия) более выраженное в суставах конечности.

Направление тока (петля), проходящего через пострадавшего, определяет, какие структуры тела повреждены. Поскольку переменный ток непрерывно и полностью изменяет направление, обычно используемые термины «вход» и «выход» в данном случае не вполне приемлемы. Термины «источник» и «земля» можно считать наиболее точными. Типичный «источник» - рука, за ней следует голова. Нога относится к «земле». Ток, проходящий по пути «рука-рука» или «рука-нога», как правило, проходит через сердце и может вызвать аритмию. Этот путь тока более опасен, чем прохождение от одной ноги к другой. Ток, проходящий через голову, может повредить ЦНС.

Напряжение электрического поля. Напряжение электрического поля определяет степень тканевых повреждений. Например, при прохождении тока 20 000 В (20 кВ) через голову и все тело человека ростом около 2 м образуется электрическое поле напряжением примерно в 10 кВ/м. Точно так же ток в 110 В, прошедший всего через 1 см ткани (например, через губу малыша), создает электрическое поле в 11 кВ/м; именно поэтому ток низкого напряжения, проходя через небольшой объем тканей, может вызвать такие же тяжелые повреждения, как и ток высокого напряжения, прошедший через большой объем тканей. И наоборот, если рассматривать в первую очередь напряжение, а не силу электрического поля, небольшие или незначительные электротравмы могут быть классифицированы как повреждения от высокого напряжения. Например, удар током, получаемый человеком от трения ногой по ковру зимой, соответствует напряжению в тысячи вольт.

Патология поражения электрическим током

Воздействие электрического поля невысокого напряжения приводит к немедленному неприятному ощущению (напоминающему удар), но редко заканчивается серьезным или необратимым повреждением. Воздействие электрического поля большого напряжения может вызвать тепловое или электрохимическое повреждение внутренних тканей, которое может включать гемолиз, коагуляцию белков, коагуляционный некроз мышц и других тканей, сосудистый тромбоз, дегидратацию и разрывы мышц и сухожилий. Воздействие электрического поля большого напряжения может закончиться массивным отеком, который возникает в результате коагуляции вен, отеком мышц и развитием компартмент-синдрома. Массивный отек может также вызвать гиповолемию и артериальную гипотензию. Деструкция мышц может стать причиной рабдомиолиза и миоглобинурии. Миоглобинурия, гиповолемия и артериальная гипотензия увеличивают риск острой почечной недостаточности. Возможны также нарушения электролитного баланса. Последствия нарушения функции органа не всегда коррелируют с количеством разрушенной ткани (например, фибрилляция желудочков может возникнуть на фоне относительно небольшой деструкции сердечной мышцы).