Повреждения электрическим током

Переменный ток часто меняет направление; именно такой ток обычно подается в бытовые электророзетки в Соединенных Штатах и по всему миру. Постоянный ток не меняет своего направления; этот ток вырабатывается батареями. Дефибрилляторы и кардиовекторы обычно подают постоянный ток.

То, как переменный ток воздействует на тело человека, зависит главным образом от его частоты. В быту используется низкочастотный (от 50 до 60 герц [Гц]) переменный ток (в Соединенных Штатах 60 Гц и в Европе 50 Гц). Низкочастотный переменный ток вызывает длительное сокращение мышц (тетанию), что может помешать человеку удалить руку или другую часть тела от источника тока. Из-за возможности длительного воздействия переменный ток связан с более высокими показателями травматизма и смертности, чем высокочастотный переменный или постоянный ток того же напряжения и силы. Постоянный ток, как правило, вызывает однократное конвульсионное сокращение, которое часто отбрасывает пострадавшего от источника тока.

Как для переменного, так и для постоянного тока, чем выше напряжение (V) и сила тока (А), тем сильнее электротравма (при одинаковой продолжительности воздействия). Напряжение в бытовой электросети в Соединенных Штатах составляет от 110 V (стандартная электрическая розетка) до 220 V (например, отопительные приборы/кондиционеры, сушилки для одежды, духовки, зарядные устройства для электромобилей). Высоковольтный ток (> 500 V) могут вызывать глубокие ожоги, а низковольтный (110–220 V) ток может вызвать мышечную тетанию с риском длительного воздействия, если человек не сможет отодвинуть руку (или другую часть тела) от источника тока. Максимальная сила тока, которая может заставить сгибатели руки сократиться, но при этом позволяет освободить руку от источника тока, называется «отпускающим током» и зависит от веса и мышечной массы пострадавшего. Для человека весом в среднем 70 кг отпускающий ток составляет около 75 миллиампер (мА) для постоянного тока и около 15 мА для переменного тока.

Низковольтный переменный ток частотой 60 Гц, проходящий через грудную клетку даже на долю секунды, может вызвать фибрилляцию желудочков даже при силе тока всего лишь 60–100 мА; для постоянного тока требуется около 300–500 мА. Если ток воздействует непосредственно на сердце (например, через сердечный катетер или электроды кардиостимулятора), <1мА переменного или постоянного тока может вызвать фибрилляцию желудочков.

Поражение тканей при воздействии электротока в первую очередь обусловлено превращением электрической энергии в тепловую, что приводит к термическому повреждению. Количество рассеянной тепловой энергии равно силе тока² × сопротивление × время; таким образом, при любой заданной силе тока и продолжительности воздействия, ткань с самой высокой резистентностью может быть наиболее сильно повреждена. Сопротивление тела (измеряется в Ом/см²) обеспечивается, прежде всего, кожей, так как все внутренние ткани (за исключением костей) имеют незначительное сопротивление. Толщина кожи и ее сухость увеличивают сопротивляемость; сухая, хорошо кератинизированная интактная кожа имеет среднее значение 20 000–30 000 Ом/см². У мозолистой ладони или стопы сопротивление может достигать 2–3 млн Ом/см²; в то время как тонкая кожа имеет сопротивление около 500 Ом/см². Сопротивляемость для поврежденной кожи (например, порез, ссадина, пункция иглой) или влажных слизистых оболочек (например, полость рта, прямая кишка, влагалище) может быть не выше 200–300 Ом/см².

Если сопротивление кожи высоко, в ней может быть рассеяно больше электрической энергии, что приводит к большим ожогам кожи, но меньшим повреждениям внутренних органов. Если сопротивление кожи мало, то ожоги кожи менее обширны или отсутствуют, и большее количество электрической энергии передается на внутренние структуры. Таким образом, отсутствие внешних ожогов не исключает электротравму, а тяжесть внешних ожогов не определяет тяжесть электротравмы.

Повреждение внутренних тканей зависит от их сопротивления, а также от плотности электрического тока (ток на единицу площади; энергия концентрируется, когда тот же самый ток проходит через меньшую площадь). Например, когда электрическая энергия входит через руку (прежде всего через ткани с низким сопротивлением, например мышцы, сосуды, нервы), то плотность электрического тока увеличивается в суставах из-за значительной доли площади поперечного сечения сустава, состоящей из тканей с высоким сопротивлением (например, кость, сухожилия), что снижает площадь тканей с низким сопротивлением; таким образом, повреждение тканей с низкой сопротивляемостью более тяжелые в суставах.

Путь прохождения тока через тело пострадавшего определяет, какие структуры повреж-дена. Поскольку переменный ток меняет направление, обычно используемые обозначения «вход» и «выход» не вполне приемлемы; более точными являются термины «источник» и «земля». Рука является наиболее типичным «источником», за ней следует голова. Стопы – наиболее типичная точка «земля». Ток, проходящий по пути «рука-рука» или «рука-нога», как правило, проходит через сердце и может вызвать аритмию. Этот путь тока более опасный по сравнению с прохождением тока нога-нога. Ток, проходящий через область головы, может вызвать повреждение центральной нервной системы.

Напряженность электрического поля – это сила электричества в участке, к которому она применяется. Он, наряду с фактором Коувенховена, также определяет степень повреждения тканей. Например, 20 000 В (20 кВ) распределенные по телу человека ростом примерно 2 м (6 футов), создают напряженность поля около 10 кВ/м. Аналогично, напряжение 110 вольт, поданное только на 1 см (например, через губу маленького ребенка), приводит к аналогичной напряженности поля 11 кВ/м. Именно поэтому низковольтная травма на небольшом участке тела может вызвать такую же тяжесть повреждения тканей, как и высоковольтная травма на большем участке тела. И на-оборот, если рассматривать в первую очередь напряжение, а не силу электрического поля, небольшие или незначительные травмы могут быть классифицированы как повреждения от высокого напряжения. Например, удар током, полученый зимой от шарканья ногой по ковру, соответствует напряжению в тысячи вольт, но вызывает несущественную травму.

Воздействие электрического поля может вызвать повреждение клеточной мембраны (электропорация), даже когда энергии недостаточно для того, чтобы вызвать любые тепловые повреждения.

Воздействие электрического поля низкого напряжения приводит к появлению немедленного неприятного ощущения (шок), но редко к серьезным или необратимым повреждениям. Воздействие электрического поля высокого напряжения вызывает тепловые или электрохимические повреждения внутренних тканей. Повреждения могут включать следующее

• Гемолиз

• Коагуляция белка

• Коагуляционный некроз мышц и других тканей

• Тромбоз

• Дегидратация

• Отрыв мышцы и сухожилия

Повреждения при воздействии электрического поля высокого напряжения могут обусловить массивный отек, который по мере свертывания крови в венах и отека мышц может привести к развитию компартмент-синдрома. Массивный отек может быть причиной гиповолемии и артериальной гипотензии. Деструкция мышц может привести к рабдомиолизу и миоглобинурии, а также к электролитным нарушениям. Миоглобинурия, гиповолемия и артериальная гипотензия увеличивают риск развития острого повреждения почек. Последствия нарушения функции органов не всегда коррелируют с объемом разрушенной ткани (например, фибрилляция желудочков сердца может возникнуть на фоне относительно небольшой деструкции ткани).

1. 1. Kroll MW, Luceri RM, Efimov IR, Calkins H: The electrophysiology of electrocution. Heart Rhythm O2 4(7):457-462, 2023. Published 2023 Jun 9. doi:10.1016/j.hroo.2023.06.004

2. 2. Wesner ML, Hickie J: Long-term sequelae of electrical injury. Can Fam Physician 59(9):935-939, 2013.

Все пациенты с ожогами от электрического тока должны получить соответствующую профилактику столбняка.

Детям с ожогами губ необходим осмотр детского стоматолога или хирурга-стоматолога, имеющего опыт лечения таких повреждений.

Первоочередной задачей является разрыв контакта между пострадавшим и источником тока, часто путем отключения тока (например, с помощью автоматического выключателя или переключателя, отсоединив устройство от электрической розетки). Отличить линии высоковольтного и низковольтного напряжения не всегда легко, особенно на открытом воздухе. ВНИМАНИЕ: чтобы избежать поражения электрическим током, спасатели не должны пытаться отцепить запутавшегося в линиях электропередачи (как высокого, так и низкого напряжения), пока питание не будет отключено.

Пациентов обследуют и реанимируют одновременно. Шок, который может быть результатом травмы или массивных ожогов, излечим. Стандартные формулы расчета объема жидкости для восстановления потерянной, применяемые при лечении ожогов, могут не дооценивать потребности в жидкости при электрических ожогах; поэтому такие формулы не используются. Вместо этого инфузионные жидкости вводятся в дозах, позволяющих поддерживать адекватное выделение мочи (приблизительно от 0,5 до 1,0 мл/кг/час).

У пациентов может наблюдаться рабдомиолиз с миоглобинурией, и у них особенно важно поддерживать адекватный диурез, в то время как подщелачивание мочи может помочь снизить риск развития почечной недостаточности. Хирургическая санация большого объема мышечной ткани может также помочь снизить риск почечной недостаточности, обусловленной миоглобинурией.

Сильная боль, вызванная электрическим ожогом, лечится соответствующими дозами вводимых в/в опиоидов.

Всех больных со значительными электрическими ожогами следует направлять в специализированные ожоговые отделения.

Для пациентов с нормальной ЭКГ при первичном обследовании летальные аритмии не характерны (1).

Однако кардиомониторинг показан в следующих случаях:

• Аритмии

• Боли в грудной клетке

• Любые подозрения на повреждения сердца

• Диагностированные структурные сердечно-сосудистые заболевания (например, врожденные пороки сердца)

Беременным пациенткам может потребоваться госпитализация для мониторинга и оценки состояния плода в связи с возможным повреждением сердца плода (2).

При необходимости пациенты должны получать местное лечение ожоговых ран. Для снятия боли используются нестероидные противовоспалительные препараты и анальгетики.

Пострадавшие, у которых отсутствуют или минимальны симптомы, имеется легкая ожоговая травма или отсутствуют признаки повреждения при физикальном обследования, у которых отсутствует беременность, которые не болеют сердечно-сосудистыми заболеваниями и которые подверглись лишь кратковременному воздействию бытового тока, как правило, не имеют серьезных острых внутренних или внешних повреждений, которые потребовали бы госпитализации, и могут быть выписаны.

1. 1. Bailey B, Gaudreault P, Thivierge RL: Cardiac monitoring of high-risk patients after an electrical injury: a prospective multicentre study [published correction appears in Emerg Med J 2007 Aug;24(8):605]. Emerg Med J 24(5):348-352, 2007. doi:10.1136/emj.2006.044677

2. 2. Caballero-Carvajal JA, Manrique-Hernández EF, Becerra-Ar C, et al: Secondary maternal-fetal consequences to electrical injury: A literature review. Taiwan J Obstet Gynecol 59(1):1-7, 2020. doi: 10.1016/j.tjog.2019.11.001