Jak elektrický proud působí na lidské tělo?

V komentářích k našemu článku o smrti malajského školáka, který nosí sluchátka, jsme slíbili, že zveřejníme příspěvek o úrazech elektrickým proudem a také o zvláštnostech patogenního účinku elektrického proudu na orgány a tkáně lidského těla. Slíbili jsme – dodáme.

Příspěvek byl připraven ve spolupráci s dlinyj, který působil jako recenzent a konzultant v otázkách fyziky elektřiny a ochrany práce, a také spoluautor sekce „Co zabíjí proud nebo napětí?“ Pod řezem jsem podrobně popsal mechanismy úrazu elektrickým proudem, zdravotní následky a také analyzoval několik tragických případů spojených s neobvyklými úrazy elektrickým proudem. Při přípravě materiálu jsem vycházel z vlastních lékařských zkušeností, faktů známých z médií, ale i literatury a dokumentů dostupných na internetu (fotografie lézí obsažené v článku mohou být některými čtenáři považovány za šokující a nepřijatelné).

Upozornění moderátora. Publikace obsahuje snímky částí těla traumatizovaných lidí, které mohou ovlivnit psychický stav citlivých dospělých i dětí.

Co zabíjí: proud nebo napětí?

Začněme touto holivarotvornou otázkou, bez které se snad neobejde ani jeden populární příspěvek o úrazu elektrickým proudem. Bez dlouhého uvažování napíšu, že hlavním poškozujícím faktorem je proud, právě ten zabíjí. Jak všichni víme ze školního kurzu fyziky, proud = napětí/odpor. Domnívám se, že je správné říci, že napětí (potenciální rozdíl) je podmínkou poškození, ale samo o sobě škodu nezpůsobuje.

Například napětí statických výbojů při stahování vlněného svetru dosahuje několika kilovoltů, ale nezpůsobují žádné významné škody, protože proud je zanedbatelný. Proto se v takových případech srovnává napětí s výškou, která sama o sobě ke smrti nevede a nemůže být její příčinou, na rozdíl od samotného faktu pádu, při kterém se výška stává významnou podmínkou pro vznik smrti.

Stojí za to připomenout, co je elektrický proud. Jak ruský název napovídá, proud je tok, tedy tok nabitých částic. Kolik jich proteče za jednotku času jednotkovým průřezem vodiče. Čím větší je počet částic, tím větší je proud. Je to proud částic, který způsobuje zranění člověka. Množství proudu, které může projít člověkem, je určeno použitým napětím, vnitřním odporem zdroje proudu a odporem těla člověka.

Zdroje proudu (a napětí) mají zpravidla výstupní proud o několik řádů vyšší, než je pro člověka smrtelný, a v tomto případě je určujícím faktorem velikosti proudu odpor lidského těla a velikost aplikované napětí. Odolnost lidského těla závisí na individuálních vlastnostech člověka a jeho fyzické kondici. Například zpocený člověk má velmi nízký měrný odpor a byly zaznamenány případy, kdy člověka zabilo napětí na kontaktech běžné baterie. dlinyj

Elektrické trauma podle standardů WHO, tkáňové procesy a závažnost poranění

Dnes v různé literatuře můžete najít spoustu klasifikací a definic elektrického šoku pro člověka – všechny jsou zajímavé, ale přinášejí spoustu zmatků. Podle mého názoru bychom se měli držet obecně uznávané definice přijaté WHO.

Podle standardů WHO se tedy elektrický výboj obvykle nazývá úraz elektrickým proudem (nerozlišují se samostatně žádné výboje ani jiné typy poranění). Podle standardů WHO je jakékoli zranění fyzické poškození orgánů a tkání, ke kterému dochází pod vlivem toho či onoho druhu energie. Poranění elektrickým proudem je tedy jakékoli poškození (narušení činnosti) způsobené vystavením proudu, tedy elektrické energii.

Typy proudové expozice
Existují tři typy účinků elektrického proudu na tělo, které spadají pod definici úrazu elektrickým proudem:

• biologické – podráždění a excitace svalových a nervových vláken, narušení bioelektrických procesů;
• tepelné – popáleniny a zahřívání tkáně pod vlivem proudu;
• elektrolytický – změna fyzikálně-chemického složení a vlastností biologických tekutin (krev, lymfa, mozkomíšní mok atd.).

Závažnost porážky
Uvádíme tedy faktory, na kterých závisí závažnost úrazu elektrickým proudem:

• dráha proudu, lokalizace léze;
• velikost škodlivého proudu (A);
• druh proudu (střídavý nebo stejnosměrný);
• aktuální frekvence (Hz);
• tělesný odpor (Ohm);
• vlhkost a teplota vzduchu (jak teplota stoupá, začíná pocení, což snižuje odpor těla);
• stav kůže (přítomnost ran, kožní onemocnění, pot atd.);
• Při posuzování se počítá i s napětím, které však na rozdíl od zavedeného stereotypu nemá rozhodující význam.

Níže uvedená tabulka ukazuje rozsahy odporu tkání našeho těla, z toho je snadné pochopit, že hodnoty se liší ve velmi širokém rozmezí.

Klasifikace proudů podle typu nárazu
Velikosti škodlivého proudu jsou konvenčně rozděleny do 3 rozsahů v závislosti na převládajícím účinku proudu. Uvolňují se tedy proudy:

• neznatelné – od 0,5 – 1,5 mA;
• plstěný – 3 mA – účinek proudu je pociťován hmatem;
• uvolnění – 6 mA – vyvolá svalovou křeč, při uchopení vodiče jej může postižený uvolnit;
• neuvolňující – od 10 do 15 mA – postižená osoba nemůže vodič uvolnit bez pomoci;
• dusivé od 25 do 50 mA – může způsobit paralýzu dýchacího centra;
• fibrilace od 100 do 200 mA – způsobující fibrilaci (náhodné stažení) srdečních komor – jeden z typů srdeční zástavy.;

Níže uvedená tabulka koreluje rozsahy hodnot střídavého a stejnosměrného proudu a škody, které mohou způsobit (podle příručky docenta katedry environmentálního inženýrství a ochrany práce Moskevského energetického institutu
S.G.Novikov).

Aktuální cesty
Dalším důležitým a často rozhodujícím faktorem je dráha proudu, která závisí na vstupních a výstupních bodech výboje. Nejnebezpečnější jsou cesty, které procházejí životně důležitými orgány (mozek a mícha, srdce, plíce, játra, ledviny). Typické případy úrazu elektrickým proudem přes sluchátka jsou, když dráha proudu protéká hlavou (téměř všechny známé incidenty vedly ke smrti).

Pokud proudová cesta neprochází životně důležitými orgány, dochází k jejich ovlivnění výhradně jako reflex, a proto je nebezpečí pro životně důležité funkce mnohem menší. Proudové cesty lidským tělem se někdy nazývají smyčky. Za nejnebezpečnější z nich jsou považovány: „paže-paže“ (40 % úmrtí), „hlava-nohy“ a „hlava-paže“ (dohromady asi 20 %), „pravá paže-nohy“ (20 %), „ levá paže – nohy“ (17 %), ostatní úmrtí tvoří přibližně 3 %.

Níže uvedená tabulka ukazuje procento škodlivého elektrického proudu procházejícího srdcem pro různé proudové cesty:

Něco málo o mechanismu poškození tkáně
Podle Ilisheva, poté, co proud překoná odpor kůže, pronikne do tkáně a způsobí elektrolýzu, která následně vede k nerovnováze iontové rovnováhy v buněčných formacích. Rychlá nekróza tkáně při elektrickém traumatu je způsobena právě polarizací buněčných membrán během elektrolýzy. Nastane následující:

• ionty s kladným nábojem se koncentrují na anodě, prostředí se okyseluje;
• Na katodě dochází k akumulaci záporně nabitých iontů, což vyvolává alkalickou reakci.

Při působení proudu na nervová vlákna je pozorován perineurální edém, nekróza (odumírání) neuronálních struktur a trombóza okolních cév. Podobné procesy se vyskytují ve svalové tkáni. Před rozvojem nekrózy dochází k podráždění nervové tkáně, ve svalech dochází k tonusu a křečovým kontrakcím, které následně vedou k mechanickému poškození (viz dále).

Kůže je postižena především v místech vstupu a výstupu náboje mohou způsobit popáleniny a inkluze cizích kovových částic (viz níže), elektrochemický účinek proudu může způsobit změny v barvě kůže (viz proud; značky).

Druhy úrazu elektrickým proudem

Někteří autoři rozlišují tři typy úrazů elektrickým proudem, a to lokální, celkové a smíšené. Místní poranění zahrnují popáleniny, elektrické značky (tagy), metalizaci kůže a mechanické poškození. Obecné jsou takové elektrické výboje, při kterých se projevují celkové symptomy ve formě poškození centrálního nervového a kardiovaskulárního systému. Smíšené mají vlastnosti jak místní, tak obecné.

Ve skutečnosti je takové rozdělení velmi libovolné. Nejčastěji dochází ke smíšeným úrazům elektrickým proudem. Jejich procento je výrazně vyšší než 50 % uváděných v některých příručkách bezpečnosti práce, které zjevně sepsali lidé, kteří se s úrazy elektrickým proudem v praxi nezabývali. Za 9 let v medicíně katastrof jsem se setkal pouze se smíšenými typy. Domnívám se, že k tomu dochází díky tomu, že zásah elektrickým proudem, který může způsobit lokální poškození, jistě povede k rozvoji celkových příznaků. Proto si myslím, že je správnější mluvit o lokálních a obecných projevech elektrického traumatu, ale ne o lokálním a celkovém elektrickém traumatu.

Elektrické popáleniny
Mezi místní projevy patří tzv elektrické popáleniny, které se dělí na kontaktní a obloukové. Píšu „tzv.“, a to z důvodu, že popálení je způsobeno vysokou teplotou vodiče nebo plamenem elektrického oblouku, tzn. ve skutečnosti je tepelný, ale je zatížen jinými škodlivými faktory elektrického traumatu.

Kontaktní vznikají při přímém kontaktu kůže s povrchem vodiče, kde vlivem vysoké proudové hustoty a kožního odporu dochází k lokálnímu zvýšení teploty. Vyznačují se relativně malou postiženou oblastí (obvykle 1 % kůže nebo méně) s různou hloubkou poškození a závažností stavu.

Kontaktní elektrické popáleniny

Obloukové, často závažnější, jsou často doprovázeny rozsáhlými 50% nebo více a hlubokými (až do stupně 4) lézemi. To je způsobeno vyšší teplotou a také často větší oblastí poškození. Obloukové popáleniny často způsobují popáleninový šok a popáleninové onemocnění. V případě úrazu elektrickým proudem od přístrojů a domácích spotřebičů – popálení obloukem – to není tak brutální, protože oblouk je často malý, a proto je postižená oblast menší.

Elektrické popáleniny oblouku

Aktuální značky
Značky (aka znaky) jsou šedé nebo nažloutlé oválné skvrny s malou prohlubní uprostřed. Příznaky se mohou objevit okamžitě nebo v průběhu času byly popsány případy, kdy zmizely beze stopy. Toto znamení se často vyskytuje se závažnými celkovými příznaky v místech vstupu a výstupu náboje. Nevyžaduje zvláštní péči, ale může být použit jako cenný diagnostický znak.

Aktuální značky na dlani

Aktuální značky po úderu blesku

Metalizace
Metalizace je intradermální (umístěné v tloušťce kůže) pronikání malých kovových částic, které se roztavily působením elektrického oblouku. Obloukem zahřátý kov poškozující horní vrstvy kůže se rychle ochlazuje, přenáší teplo na tepelně velmi náročnou pokožku a tvrdne na termokoagulovaném spáleném povrchu (ve strupu).

U drobných, mělkých (až k zárodečné vrstvě kůže) kožních lézí může metalizace beze stopy zmizet, stejně jako s ní spojená bolest, ale častěji jsou tyto léze hlubší a zanechávají jizvy.

Oční léze
Nebezpečná je zejména metalizace rohovky. Takové poškození vede k dočasné, dlouhodobé léčbě a někdy i nevyléčitelné slepotě. Mezi místní oftalmologické projevy lze zařadit i zakalení čočky (katarakta), ke kterému někdy dochází při průchodu výboje hlavou.

Párová hvězdicová katarakta po elektrickém traumatu

Zlomeniny a jiná mechanická poškození
Je zajímavé, že elektrické trauma může vést k vážnému mechanickému poškození, například k dislokacím, přetržení vazů, zlomeninám, a také způsobit krvácení z poškozených cév. Za hlavní příčinu takového poškození jsou považovány křeče, které se vyvíjejí v důsledku dráždivého účinku proudu.

Malajský školák, o kterém jsme psali, tedy zažil krvácení v místech, kde se kůže dostala do kontaktu se sluchátky.

Krvácení z ucha po úrazu elektrickým proudem přes sluchátka

V roce 2017 byl v Pervouralsku zaznamenán případ zlomenin předloketních kostí u dítěte v důsledku úrazu elektrickým proudem. Mechanické poškození v důsledku úrazu elektrickým proudem nezahrnuje zranění získaná nepřímo, například při pádu po zásahu elektrickým proudem.

Společné projevy
Obecný účinek proudu vede k narušení fungování životně důležitých orgánů a systémů proud může ovlivnit všechny lidské orgány a tkáně. V závislosti na výše popsaných faktorech může být účinek zcela odlišný v závažnosti a závažnosti kliniky.

Existují 4 stupně závažnosti elektrického šoku:

• 1. – křeče se zachovaným vědomím;
• 2. – křeče se ztrátou vědomí, ale bez problémů s dýcháním nebo krevním oběhem;
• 3. – křeče kombinované se ztrátou vědomí, stejně jako poruchy dýchání (tachypnoe, dušnost) a (nebo) srdeční činnost (arytmie, tachykardie);
• 4. – klinická smrt, obvykle v důsledku fibrilace nebo poškození dýchacího centra (nachází se v prodloužené míše).

Přístroje a úrazy elektrickým proudem

Široké používání gadgetů vedlo k výraznému nárůstu počtu úrazů elektrickým proudem v každodenním životě. Je zcela přirozené, že všechny jsou způsobeny gadgety, které se nabíjejí ze sítě, a často v situacích, kdy uživatel nedbale zanedbává pravidla elektrické bezpečnosti. Mezi podobnými případy je mnoho podobností. Při provádění malé obsahové analýzy případů za posledních 8 let jsem si všiml, že většina se vyskytuje v rozvojových zemích s horkým a vlhkým klimatem (Čína, Indie, Malajsie, Brazílie).

V drtivé většině případů je příčinou poškození gadget nabíjející se z nekvalitní nabíječky s problematickou galvanickou izolací. V těchto zemích je běžná konstrukce rámových domů s kovovými nosnými konstrukcemi, ke kterým jsou pomocí vodivých prvků připevněny podlahové krytiny. Celkem jsem napočítal 42 případů tohoto typu úrazu elektrickým proudem. Regiony s horkým klimatem, relativně nízkou životní úrovní a levnými rámovými domy zahrnovaly 36.

Níže uvedu jen ty nejznámější a nejproslulejší incidenty. Nebudu zastírat, že při tomto výběru jsem se snažil uvést příklady blízké případu v Malajsii (sluchátka + smartphone + nabíječka), abych to demonstroval; nejsou izolované a jsou 100% smrtelné:

Dovolte mi ještě jednou zdůraznit, že všechny případy úrazu elektrickým proudem přes sluchátka, o kterých vím, jsou smrtelné, což potvrzuje nebezpečí smyčky hlavy a končetin.

Jedna z výše popsaných situací byla zaznamenána na video v Číně v roce 2016. Při odpojování smartphonu od PC dostal hráč smrtelný šok. Zarazilo mě především chování okolí, které prakticky neposkytlo pomoc.

Video není doporučeno pro sledování dětem a vnímavým lidem

Ve všech případech, kromě brazilského (kde pravděpodobně došlo k úderu blesku), šlo o uzemnění (přes vany, prvky podlahové krytiny, uzemněný kovový stůl).

Tak či onak, všechny takové případy zapadají do stávajících představ o úrazech elektrickým proudem a potvrzují mnohé z toho, co bylo napsáno výše. S podrobným rozborem se zdánlivý paradox promění v úplně obyčejný příběh pro popáleninová centra, jednotky intenzivní péče a patologické úřady.

Celkový

Upřímně doufám, že předložený vzdělávací program byl užitečný. Budeme rádi, když se o svůj názor podělíte v komentářích. Možná jste zažili úraz elektrickým proudem nebo jeho následky, nebo se s tím pravidelně setkáváte v práci, řekněte o své zkušenosti ostatním. Možná bude další příspěvek ohledně první pomoci – napište, jestli se vás to týká.

Použitý obsah fotografie:

Reklamní zátěž
Prodáváme elektroniku, spoustu různých. Při dodržení provozního řádu nezpůsobuje námi prodávaná elektronika úraz elektrickým proudem. Navíc neznáme jediný případ, kdy by naši zákazníci utrpěli úraz elektrickým proudem ze zboží zakoupeného u nás.