Електротравма — це ушкодження, спричинене електричним струмом від штучних джерел, внаслідок проходження його через тіло. Симптоми варіюють від опіків шкіри, пошкоджень внутрішніх органів та інших м’яких тканин до порушень ритму серця й зупинки дихання. Діагноз встановлюють на підставі анамнезу, клінічних критеріїв і даних певних лабораторних досліджень. Лікування полягає в проведенні підтримувальних заходів з інтенсивним лікуванням тяжких ушкоджень.
Випадкові електротравми в побуті (наприклад, торкання електричної розетки або удар струмом від невеликого приладу) рідко призводять до значних травм або наслідків. Не дивлячись на це в США щорічно реєструється близько 400 смертельних випадків, обумовлених випадковим впливом струму високої напруги, й > 30 000 несмертельних випадків ураження струмом, а опіки внаслідок ураження електричним струмом є причиною близько 5 % госпіталізацій до опікових відділень.
Патофізіологія електротравм
Традиційно ступінь тяжкості електротравми залежить від характеристик ураження, які відомі як фактори Ковенховена:
Тип струму (постійний [ПС] або змінний [ЗС])
Напруга та потужність (показники сили струму)
Тривалість дії (чим триваліший контакт, тим більший ступінь тяжкості травми)
Опір тіла
Шлях проходження струму (який визначає пошкодження певних тканин)
Однак, очевидно, що напруженість електричного поля точніше прогнозує ступінь тяжкості травми.
Фактори Ковенховена
ЗС часто змінює напрямок. Цей тип струму зазвичай використовується в побутових електричних розетках у будинках Сполучених Штатів Америки та усього світу. ПС постійно рухається в одному напрямку; це струм, що генерується акумуляторами. Зазвичай дефібрилятори та кардіовертери подають ПС.
Те, як ЗС впливає на організм, залежить переважно від його частоти. ЗС низької частоти (50–60 герц [Гц]) використовується в побутових мережах Сполучених Штатів Америки (60 Гц) та у Європі (50 Гц). ЗС низької частоти спричиняє сильне м'язове скорочення (тетанію), внаслідок чого неможливо забрати руку чи іншу частину тіла від джерела струму. Через цей потенціал тривалого впливу змінний струм пов'язаний з вищим рівнем уражень і смертності, ніж високочастотний змінний або постійний струм тієї ж напруги та сили струму. Дія ПС зазвичай спричиняє одноразове конвульсійне скорочення, яке часто відкидає людину від джерела струму.
Як для ЗС, так і для ПС характерна така закономірність: зі збільшенням напруги (V) та сили струму (А) збільшується ступінь тяжкості електротравми (за однакової тривалості дії). Струм у будинках в Сполучених Штатах Америки має від 110 В (стандартна електрична розетка) до 220 В (наприклад, для систем обігріву/кондиціонування повітря, сушарок, духовок, зарядних станцій для електромобілів). Струм високої напруги (> 500 В) зазвичай спричиняє глибокі опіки, а струм низької напруги (110–220 В) — м'язову тетанію із ризиком більш тривалого контакту зі струмом, якщо людина не може забрати руку (чи іншу частину тіла) від джерела струму. Максимальна сила струму, яка може не лише спричиняти скорочення м'язів-згиначів руки, а й дає змогу кисті відпустити джерело струму, називається гранично допустимим струмом, який відрізняється в залежності від маси тіла та м'язової маси. Для людини вагою в середньому 70 кг величина гранично допустимого струму становить 75 міліампер (мА) для ПС і близько 15 мА для ЗС.
ЗС низької напруги з частотою 60 Гц, що проходить через грудну клітку навіть протягом частки секунди, може спричинити фібриляцію шлуночків навіть за низької сили струму, що дорівнює 60–100 мА. Для ПС для цього потрібна сила струму близько 300–500 мА. Якщо струм діє безпосередньо на серце (наприклад, через серцевий катетер або електроди кардіостимулятора), фібриляцію шлуночків може спричинити сила струму (ЗС або ПС) < 1 мА.
Пошкодження тканин внаслідок впливу електричного струму насамперед зумовлене перетворенням електричної енергії на теплову, що призводить до термічної травми. Кількість розсіяної теплової енергії дорівнює силі струму2 × опір × час; отже, за будь-якої певної сили струму та тривалості дії тканина з найвищим опором може отримати найсильніше пошкодження. Опір тіла (вимірюється в Ом/см2) визначається насамперед шкірою, тому що всі внутрішні тканини (за винятком кісток) мають незначний опір. Збільшення товщини та сухості шкіри підвищує опір; суха, значно ороговіла непошкоджена шкіра має середнє значення опору 20 000–30 000 Ом/см2. Для долоні або стопи з товстою шкірою та мозолями опір може досягати від 2 до 3 млн Ом/см2; тоді як опір тонкої шкіри становить близько 500 Ом/см2. Опір пошкодженої шкіри (наприклад, із порізом, подряпиною, проколом голкою) або вологих слизових оболонок (наприклад, порожнина рота, прямої кишки, піхви) може не перевищувати 200–300 Ом/см2.
Якщо опір шкіри високий, у ній може розсіюватися більше електричної енергії, що призводить до більших опіків шкіри, але менших пошкоджень внутрішніх органів. Якщо опір шкіри низький, опіки шкіри будуть меншими або відсутніми, але більша кількість електричної енергії передається на внутрішні структури. Отже, відсутність зовнішніх опіків не виключає електротравму, а ступінь тяжкості зовнішніх опіків не визначає ступінь тяжкості електротравми.
Цінні поради та підводні камені
|
Пошкодження внутрішніх тканин залежить від їхнього опору, а також від щільності струму (струм на одиницю площі; енергія концентрується, коли той самий струм проходить через меншу площу). Наприклад, коли електрична енергія проходить через руку (насамперед через тканини з низьким опором, наприклад м’язи, судини, нерви), щільність струму збільшується в суглобах внаслідок того, що значна частка площі поперечного перерізу суглоба складається з тканин із високим опором (наприклад, кістка, сухожилля), що зменшує площу тканин із низьким опором; отже, пошкодження тканин із низьким опором найтяжчі в ділянці суглобів.
Шлях проходження струму через тіло визначає, які структури зазнають пошкодження. Оскільки ЗС постійно змінює напрямок, терміни «вхід» і «вихід», які зазвичай використовуються, не є цілком прийнятні; точнішими є терміни «джерело» та «земля». Рука є найтиповішим «джерелом», на другому місці — голова. Стопа — це найпоширеніша точка «земля». Струм, що проходить шляхом «рука-рука» або «рука-нога», зазвичай перетинає ділянку серця й може спричинити аритмію. Таке проходження струму, вірогідно, небезпечніше порівняно з проходженням струму від однієї ноги до іншої. Струм, що проходить через область голови, може спричинити пошкодження центральної нервової системи.
Напруженість електричного поля
Напруженість електричного поля — це інтенсивність електроенергії на площі, до якої вона прикладається. Вона разом із факторами Ковенховена також визначає ступінь пошкодження тканин. Наприклад, проходження 20 000 вольт (20 кВ) через тіло людини, зріст якої становить приблизно 2 м (6 футів), створює електричне поле з напруженістю близько 10 кВ/м. Так само 110 вольт, пройшовши через 1 см площі (наприклад, через губу маленької дитини), створять таке саме електричне поле з напруженістю 11 кВ/м; саме тому дія струму низької напруги на невелику ділянку може спричинити ушкодження тканин такого самого ступеня тяжкості, як і струму високої напруги, що проходить через більшу площу. І навпаки, якщо розглядати напругу, а не напруженість електричного поля, невеликі або незначні електротравми технічно можуть бути класифіковані як пошкодження внаслідок високої напруги. Наприклад, удар струмом, отриманий взимку від човгання ногою по килиму, відповідає напрузі в тисячі вольт, але спричиняє несуттєву травму.
Вплив електричного поля може зумовлювати пошкодження клітинної мембрани (електропорація), навіть коли енергії недостатньо для того, щоб спричинити будь-яке термічне пошкодження.
Типи уражень
Вплив електричного поля з низькою напруженістю призводить до появи негайного неприємного відчуття (стан «шоку»), але рідко спричиняє серйозні або незворотні ушкодження. Вплив електричного поля з високою напруженістю спричиняє термічні або електрохімічні пошкодження внутрішніх тканин. До можливих пошкоджень належать:
Гемоліз
Коагуляція білків
Коагуляційний некроз м’язів та інших тканин
Тромбоз
Зневоднення
Відрив м’язів та сухожилків
Травми від ураження електричним полем із високою напруженістю можуть зумовити масивний набряк, який у разі згортання крові у венах і набрякання м’язів може призвести до розвитку компартмент-синдрому. Масивний набряк також може бути причиною гіповолемії й артеріальної гіпотензії. Деструкція м'язів може призвести до рабдоміолізу, міоглобінурії, а також до порушень електролітного балансу. Міоглобінурія, гіповолемія й артеріальна гіпотензія збільшують ризик розвитку гострого пошкодження нирок. Наслідки порушення функції органів не завжди корелюють з обсягом зруйнованої тканини (наприклад, фібриляція шлуночків може виникнути на тлі відносно невеликої деструкції тканин).
Симптоми й ознаки електротравм
Опіки шкіри можуть мати чітко окреслені межі, навіть коли струм проходить нерівномірно в глибше розташовані тканини.
Маленькі діти, які кусають або смокчуть подовжувачі, можуть отримати опік рота та губ. Такі опіки можуть стати причиною косметичних деформацій і порушити розвиток зубів, нижньої та верхньої щелеп. У 10 % таких дітей раннього віку спостерігається кровотеча з губних артерій, що виникає після відокремлення струпа через 5–10 днів після травми.
Ураження електричним струмом може спричинити сильні скорочення м’язів або падіння (наприклад, з драбини або даху), що закінчуються вивихами (ураження електричним струмом — одна з кількох причин виникнення заднього вивиху плечового суглоба), переломами хребців та іншими переломами, травмами внутрішніх органів та іншими ушкодженнями, заподіяними тупими предметами.
Внаслідок ураження центральної нервової системи (ЦНС) або паралічу м’язів можуть спостерігатися тяжчі мимовільні скорочення м’язів, судоми, фібриляція шлуночків або зупинка дихання. Пошкодження головного мозку, спинного мозку та периферійних нервів можуть призвести до різних неврологічних симптомів.
Зупинка серця може виникнути без опіків як, наприклад, у разі нещасних випадках у ванні (коли волога [заземлена] людина контактує зі струмом від мережі 110 В, наприклад від фена або радіо). Найпоширенішим порушенням ритму у пацієнтів із зупинкою серця є фібриляція шлуночків (1).
Через 1–5 років після травми можуть спостерігатися приховані неврологічні, психологічні та фізичні наслідки або такі наслідки, які складно встановити, і вони можуть суттєво порушувати стан здоров'я (1).
Довідкові матеріали щодо симптомів та ознак
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. Wesner ML, Hickie J: Long-term sequelae of electrical injury. Can Fam Physician 59(9):935-939, 2013.
Діагностика електротравм
Повне фізикальне обстеження
Іноді реєструють ЕКГ, визначають концентрацію серцевих ферментів або проводять аналіз сечі
Одразу після звільнення пацієнта від дії струму проводять огляд на предмет зупинки серця та зупинки дихання. За потреби виконують реанімаційні заходи. Після початкових реанімаційних заходів пацієнтів оглядають із голови до ніг, щоб виявити травматичні ушкодження, особливо якщо пацієнт упав або його відкинуло.
Пацієнти без симптомів, в яких нормальні результаті фізикального обстеження, які не вагітні, не мають відомих серцево-судинних захворювань, а також ті, що зазнали лише короткочасного впливу побутового струму, зазвичай не мають значних гострих внутрішніх або зовнішніх ушкоджень і не потребують подальшого проведення аналізів і моніторингу стану. Для решти пацієнтів слід розглянути доцільність реєстрації ЕКГ, проведення загального аналізу крові (ЗАК), визначення концентрації серцевих ферментів і аналізу сечі (для виявлення міоглобіну). Пацієнти з порушенням свідомості можуть потребувати проведення комп’ютерної томографії або МРТ.
Лікування електротравм
Вимкнення струму
Реанімація
Аналгезія
Іноді моніторинг серцевої діяльності протягом 6–12 годин
Догляд за раною
Загальний догляд
Усі пацієнти з електричними опіками повинні отримувати відповідну профілактику правця.
Дітей раннього віку з опіками губ повинен оглянути дитячий стоматолог або стоматолог-хірург, який має досвід лікування таких ушкоджень.
Догоспітальна допомога
Насамперед необхідно перервати контакт пацієнта з джерелом струму, часто вимкнувши струм (наприклад, вимикачем або від'єднавши прилад від електричної розетки). Відрізнити високовольтні та низьковольтні лінії електропередачі не завжди легко, особливо на відкритому повітрі. УВАГА! Щоб уникнути ураження струмом, рятувальникам не слід намагатися звільнити людину, яка заплуталася в лініях електропередачі (як високо-, так і низьковольтних) доти, доки така лінія не буде знеструмлена.
Тяжкі ураження або шок
Обстеження та реанімація пацієнтів проводиться одночасно. Лікують шок, який може бути наслідком травми або масивних опіків. Стандартні формули розрахунку обсягу рідини, які ґрунтуються на розмірах опіків шкіри, для інтенсивної інфузійної терапії при опіках можуть недооцінювати потреби в рідині при електричних опіках; тому такі формули не використовуються. Натомість коригують обсяг рідини, щоб підтримувати належний діурез (близько 0,5–1,0 мл/кг/год).
У пацієнтів може бути рабдоміоліз із міоглобінурією, тому особливо важливо підтримувати адекватний діурез, тоді як підлужнення сечі може допомогти знизити ризик виникнення ниркової недостатності. Хірургічне видалення великого обсягу рештків м’язової тканини може допомогти знизити ризик виникнення ниркової недостатності, обумовленої міоглобінурією.
Сильний біль внаслідок електричного опіку лікують, належним чином титруючи дозу внутрішньовенних опіоїдів.
Усіх пацієнтів зі значними електричними опіками слід направляти до спеціалізованого опікового відділення.
Фактори ризику з боку серця
У пацієнтів, які мають нормальну ЕКГ при початковому обстеженні, летальні аритмії зустрічаються рідко (1).
Однак моніторинг серцевої діяльності показаний при будь-чому з наведеного нижче:
Будь-які підозри на пошкодження серця
Відомі структурні серцево-судинні захворювання (наприклад, вроджені вади серця)
Вагітним пацієнткам може знадобитися госпіталізація для моніторингу та оцінки стану плода через потенційне ураження серця плода (2).
Легкі опікові травми
Якщо це необхідно, пацієнти повинні отримати місцевий догляд за опіковими ранами. Для лікування болю застосовують нестероїдні протизапальні препарати й інші анальгетики.
Пацієнти з мінімальними симптомами або без симптомів, із легкою опіковою травмою або без відхилень у результатах фізикального обстеження, які не вагітні, не мають відомих серцево-судинних захворювань, а також ті, що зазнали лише короткочасного впливу побутового струму, зазвичай не мають значних гострих внутрішніх або зовнішніх ушкоджень, що потребують госпіталізації, і їх можна відпустити додому.
Довідкові матеріали щодо лікування
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. 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
Профілактика електротравм
Електричні пристрої, які контактують із тілом або можуть контактувати з тілом, необхідно ретельно ізолювати, заземляти та підключати до мережі, що має спеціальне захисне обладнання з вимикачем. Ефективним і доступним є застосування автоматичних вимикачів під час замикання на землю, що роз’єднують ланцюг у разі витоку струму силою всього 5 міліампер (мА). Захисні пристрої на штепсельні розетки знижують ризик електротравми в будинках із немовлятами або дітьми раннього віку.
Щоб запобігти травмам від стрибків електричного струму (дугова травма), не слід використовувати стовпи та драбини поблизу високовольтних ліній електропередачі.
Ключові моменти
Крім опіків, ЗС може не дати пацієнту можливості забрати руку від джерела струму, а ПС може відкинути пацієнта, травмувавши його.
Незважаючи на те, що ступінь тяжкості опіків шкіри не дає змоги передбачити обсяг внутрішніх пошкоджень, у разі низького опору шкіри внутрішні пошкодження тяжчі.
Пацієнтів оглядають повністю, у тому числі для виявлення травматичних ушкоджень.
Розглядають доцільність реєстрації ЕКГ, проведення ЗАК, визначення рівня серцевих ферментів, аналізу сечі та моніторингу, за винятком випадків, коли пацієнти не мають симптомів, не вагітні, не мають відомих порушень із боку серця, а також зазнали лише короткочасного впливу побутового струму.
Пацієнтів зі значними електричними опіками направляють до спеціалізованого опікового відділення й у разі підозри на значне внутрішнє пошкодження їм починають проводити інтенсивну інфузійну терапію.
