电击伤的病理生理学
传统上,电击伤的严重程度取决于六个 Kovenhoven 因素:
- 电流类型(直流或交流);
- 电压和功率(这两个量都描述电流强度);
- 暴露持续时间(接触时间越长,损害越严重);
- 身体电阻和电流方向(取决于受损组织的类型)。
然而,电场电压这一较新的概念似乎可以更准确地预测损伤严重程度。
Cowenhoven 因素。交流电 (AC) 经常改变方向。这种电流通常用于美国和欧洲的电源插座。直流电 (DC) 持续沿同一方向流动。这是电池产生的电流。除颤器和心律转复器通常输出直流电。交流电对人体的影响很大程度上取决于其频率。美国(60 Hz)和欧洲(50 Hz)的家用电源插座使用低频交流电 (50-60 Hz)。它比高频交流电更危险,比相同电压和电流的直流电危险 3-5 倍。低频交流电会导致长时间的肌肉收缩(手足搐搦症),这会使手僵硬地靠近电源,从而延长电击效果。直流电 (DC) 通常会导致一次痉挛性肌肉收缩,通常会将受害者从电源上甩开。
一般来说,无论是交流电还是直流电,电压 (V) 和电流越高,造成的电击伤害就越大(在相同的接触时间内)。美国家用电流范围从 110 V(标准电源插座)到 220 V(大型电器,例如烘干机)。高压电流 (>500 V) 通常会导致深度烧伤,而低压电流 (110-220 V) 通常会导致肌肉痉挛或手足搐搦症,使患者僵硬地站在电源上。直流电进入手部时,感知阈值约为 5-10 mA;对于 60 Hz 的交流电,阈值平均为 1-10 mA。能够不仅引起手部屈肌收缩,还能使手部释放电源的最大电流称为“释放电流”。释放电流的大小取决于体重和肌肉质量。对于体重 70 公斤的平均体型的人来说,释放电流约为直流电 75 mA,交流电 15 mA。
60 Hz 低压交流电通过胸部一秒钟即可诱发心室颤动,电流低至 60-100 mA;直流电则需要大约 300-500 mA。如果电流直接作用于心脏(例如,通过心导管或起搏器导线),小于 1 mA 的电流(交流或直流)即可诱发心室颤动。
高温散发的热能量等于电流强度和抵抗时间。因此,在任何电流强度和暴露时间下,即使是最抵抗的组织也可能受损。组织的电阻(以 Ohm/cm2 为单位)主要由皮肤电阻决定。皮肤的厚度和干燥程度会增加电阻;干燥、角质化良好、完整的皮肤平均电阻值为 20,000-30,000 Ohm/cm2。对于长满老茧的手掌或脚,电阻可达 200-300 万 Ohm/cm2。对于湿润、较薄的皮肤,电阻平均为 500 Ohm/cm2。受损皮肤(例如割伤、擦伤、针刺)或湿润粘膜(例如口腔、直肠、阴道)的电阻不得高于 200-300 Ohm/cm2。如果皮肤电阻高,大量电能会在皮肤中耗散,导致电流入口和出口处出现大面积烧伤,而内部损伤较小。如果皮肤电阻低,皮肤烧伤面积较小或没有烧伤,但更多的电能会在内脏中耗散。因此,没有外部烧伤并不排除没有电击伤,外部烧伤的严重程度也不能决定其严重程度。
内部组织的损伤不仅取决于组织的电阻,还取决于电流密度(单位面积的电流;相同电流通过较小面积时,能量更集中)。因此,如果电能通过手臂进入(主要通过电阻较低的组织,例如肌肉、血管、神经),关节中的电流密度会增加,这是因为关节的横截面积中很大一部分是由电阻较高的组织(例如骨骼、肌腱)构成的,而电阻较低的组织的体积则减少了。因此,在肢体的关节中,电阻较低的组织(韧带、肌腱)的损伤更为明显。
电流(环路)流经受害者的身体结构取决于其方向。由于交流电会持续且完全改变方向,常用的“输入”和“输出”术语并不完全适用。“电源”和“地”被认为是最准确的术语。典型的“电源”是手,其次是头部。脚与“地”相关。电流通过“手到手”或“手到脚”路径时,通常会流经心脏,并可能导致心律失常。这种电流路径比从一只脚流到另一只脚更危险。电流流经头部会损害中枢神经系统。
电场强度。电场强度决定了组织损伤的程度。例如,20,000 伏(20 千伏)的电流流过一个身高约 2 米的人的头部和全身,会产生约 10 千伏/米的电场。同样,110 伏的电流流过仅 1 厘米厚的组织(例如,流过婴儿的嘴唇)会产生 11 千伏/米的电场;这就是为什么低压电流流过小体积组织时,造成的损伤与高压电流流过大体积组织时一样严重。相反,如果主要考虑电压而不是电场强度,轻微或不严重的电击伤也可归类为高压伤。例如,冬天一个人脚在地毯上摩擦时受到的电击相当于数千伏的电压。
电击病理学
暴露于低压电场会立即引起不适感(类似于电击),但很少导致严重或不可逆的损伤。暴露于高压电场会对内部组织造成热损伤或电化学损伤,其中可能包括溶血、蛋白质凝固、肌肉和其他组织的凝固性坏死、血管血栓形成、脱水以及肌肉和肌腱破裂。暴露于高压电场会导致大量水肿,其原因是静脉凝固、肌肉水肿和间隔室综合征的发展。大量水肿还会导致低血容量和动脉低血压。肌肉破坏会导致横纹肌溶解症和肌红蛋白尿。肌红蛋白尿、低血容量和动脉低血压会增加急性肾衰竭的风险。也可能出现电解质失衡。器官功能障碍的后果并不总是与破坏的组织量相关(例如,在心肌破坏相对较小的背景下可能会发生心室颤动)。
触电症状
即使电流不规则地穿透深层组织,皮肤上也可能出现边界清晰的烧伤。由于中枢神经系统损伤或肌肉麻痹,可能会出现严重的不自主肌肉收缩、癫痫发作、心室颤动或呼吸骤停。脑或周围神经损伤可能导致各种神经功能障碍。在浴室事故中(当一个湿漉漉的(接地的)人接触到110伏电源电流(例如,来自吹风机或收音机)时),即使没有烧伤,也可能导致心脏骤停。
幼儿咬或吮吸细长的金属丝可能会烧伤口腔和嘴唇。此类烧伤会导致外观畸形,并影响牙齿、上下颌的生长。约10%的此类儿童在5-10天的结痂脱落后会出现颊动脉出血。
电击会造成剧烈的肌肉收缩或跌倒(例如从梯子或屋顶上跌落),从而导致脱臼(电击是造成肩关节后脱位的少数几个原因之一)、脊柱和其他骨骼的骨折、内脏器官的损伤以及失去意识。
触电的诊断与治疗
首先,必须切断受害者与电源的联系。最好将电源与电网断开(关闭开关或拔掉电源插头)。如果无法快速切断电流,则必须将受害者拉离电源。对于低压电流,救援人员必须首先将自己隔离,然后使用任何绝缘材料(例如,织物、干木棍、橡胶、皮带),通过击打或拉扯的方式将受害者推离电流。
注意:如果线路可能带有高压,请勿在线路断电前尝试解救伤员。区分高压线路和低压线路并非易事,尤其是在户外。
脱离电流后,对受伤者进行检查,以确定其是否有心脏和/或呼吸骤停的迹象。然后开始治疗休克,休克可能由创伤或大面积烧伤引起。初步复苏完成后,对患者进行全面检查(从头到脚)。
对于没有症状、没有怀孕、没有伴随心脏病以及短期接触家用电流的患者,大多数情况下不会出现明显的内部或外部损伤,可以送回家。
对于其他患者,需要确定是否需要进行心电图、全血细胞计数、心肌酶浓度测定以及尿液常规分析(尤其要检测肌红蛋白尿)。对于出现心律失常、胸痛或其他提示可能存在心脏疾病的临床症状的患者,以及孕妇和有心脏病史的患者,需要进行6-12小时的心脏监测。对于意识障碍的患者,需要进行CT或MRI检查。
电烧伤引起的疼痛可通过静脉注射阿片类镇痛药来治疗,并谨慎调整剂量。对于肌红蛋白尿,碱化尿液并维持充足的利尿(成人约100毫升/小时,儿童约1.5毫升/千克/小时)可降低肾衰竭的风险。基于烧伤面积的标准容量补液公式低估了电烧伤时的液体缺失量,因此不适用。手术清创大面积受损肌肉组织可降低肌红蛋白尿导致肾衰竭的风险。
充分的破伤风预防和烧伤伤口护理至关重要。所有严重电烧伤患者均应转诊至专科烧伤科。唇部烧伤的儿童应由经验丰富的儿科牙医或口腔外科医生进行评估。
预防触电
可能接触人体的电气设备必须绝缘、接地,并连接到配备特殊装置的网络,以便立即断开电气设备与电源的连接。使用当电流泄漏仅为5 mA时即可断开电路的开关,是防止触电和电击伤害最有效的方法,因此必须在实践中使用。