Електрична енергія, Довідник лікаря

Людина піддається дії або природної (блискавка, розряди електричних органів деяких тварин), або технічної (у промисловості, сільському господарстві, побуті, на транспорті, у військових умовах тощо) електрики.

Блискавка. При розрядах блискавки на людину зазвичай надає короткочасну дію електрика величезної напруги (іноді мільйонів вольт). Результати поразки блискавкою найчастіше смертельні. Поразка блискавкою обумовлюється дією електричного розряду як такого (параліч дихання, зупинка серця) та рядом побічних впливів: механічним (відриви тканин, частин тіла), термічним (освіта джоулева тепла - опіки, обгоряння) та ін.

Електричний струм із мережі. Вражає людину зазвичай при прямому контакті з провідниками, що знаходяться під струмом; струми високої напруги можуть вражати розрядом через повітря чи землю (вольтова дуга, крокова напруга).

Хвороботворну дію електричного струму визначають такі фактори:

1) фізичні параметри струму (напруга, опір, сила та частота);
2) напрямок та тривалість проходження струму через тіло;
3) стан реактивності організму людини на момент проходження електричного струму.

Слід, однак, пам'ятати, що загальна реакція організму на ураження електричним струмом не залежить від одного будь-якого фактора, а складається в результаті сумарного впливу всіх зазначених вище факторів у різних поєднаннях. Особливе значення має реактивність організму та стан центральної нервової системи.

Залежність ушкоджуючої дії від фізичних параметрів електричного струму

Опір та електропровідність. Тканини організму складаються зщільних речовин, що погано проводять електричний струм, та з рідин, що містять розчини електролітів і є відносно хорошими провідниками. Найкращою електропровідністю має спинномозкова рідина (ліквор). Близько до неї стоїть сироватка крові; трохи менше електропровідність цільної крові та м'язової тканини. Оскільки в організмі всі органи омиваються тканинною рідиною, вони (крім кістки, позбавленої окістя) тією чи іншою мірою проводять електричний струм. Електропровідність окремих ділянок організму значною мірою залежить від опору шкіри та підшкірної жирової клітковини, тому що в більш глибоких тканинах струм йде безліччю паралельних шляхів (петлі струму), головним чином уздовж кровоносних та лімфатичних судин, оболонок, нервових стовбурів, м'язів.

Опір електричному струму. Опір тіла людини та окремих її тканин струму може різко коливатися залежно від кровонаповнення органів, ступеня зволоження (потовиділення), огрубіння (мозолі), забруднення шкіри. Центральна нервова система надає виражене впливом геть величину опору тіла людини електричному струму, змінюючи ступінь кровонаповнення тканин, секрецію потових залоз тощо. буд. За рівнем опору тканини організму розподіляються так: шкіра, сухожилля, кістки, нерви, м'язи, кров. Шкіра, що має найбільший опір, страждає при електротравмі найбільше. Її опір дома контакту з провідником струму коливається від 1000 до 2 000 000 ом. При впливі струму шкіра уражається та її опір значно знижується.

Опір тіла людини загалом великий — у середньому близько 100 000 ом із коливаннями від десятків тисяч до мільйонів ом.

Дія іонізуючої радіації, запалення,скарифікація значно знижують ємнісний опір - імпеданс (рис. 6).

Сила струму. Вважається, що шкідлива дія електричного струму на організм обумовлена силою струму і не специфічно для прикладеної напруги.

При багатьох нещасних випадках, коли контакт тіла з джерелом напруги не дуже щільний (опір велике), навіть при великих напругах сила струму може виявитися малою та ураження несуттєвим (біль, судомне скорочення м'язів). Якщо ж людина стоїть на вологому грунті, то контактний опір між тілом і грунтом мало, і якщо встановлюється хороший контакт між тілом і джерелом напруги, то навіть при відносно малій напрузі струм може виявитися досить патогенним аж до смертельного результату.

Напруга струму. За інших рівних умов патогенна дія електричного струму тим сильніша, що вища його напруга. Прийнято вважати відносно нешкідливою дію змінного струму (40—60 гц) напругою нижче 40 ст, струм до 100 — умовно патогенним (але можливий смертельний результат в особливо несприятливих умовах), від 200 до 500 — абсолютно патогенним і умовно смертельним, вище 50 в - безумовно смертельним. Однак напруга струму має відносне значення у визначенні тяжкості ураження, оскільки кінцевий ефект визначається опором тканин на шляху проходження електрики та силою струму.

Зрештою, пошкоджуючий ефект електрики (М) визначається одночасно і силою струму, і напругою його, і опором тіла людини, що може бути виражено наступною формулою:

де V - напруга струму; Т - час проходження струму через тіло; R - опір, що надається струму, що складається з опору шкіри на місці входу струму R1 на місці виходу струму R2 іопору проміжних матеріалів (між тілом людини та провідником струму, з одного боку, між тілом та землею – з іншого) – R3.

Напрямок та час проходження струму через тіло. Ці фактори певною мірою визначають характер та ступінь поразки. В експерименті пропускання струму (при тих самих параметрах) через задні кінцівки тварини викликає больовий ефект і судоми м'язів, пропускання струму через голову - судоми всього тіла, параліч дихання, електрошок. Пропускання струму через серце викликає його фібриляцію та миготливу аритмію. Однак у житті відомі випадки, коли проходження струму через голову виявляється менш небезпечним, ніж нижні кінцівки. Відомі смертельні поразки, коли обидва контакти струму припадали однією руку і навіть однією палець. Завжди небезпечне проходження струму через серце.

Шкідливість вражаючого струму зростає із збільшенням часу проходження струму через організм. Якщо час дії струму не перевищує 0,02 секунди, струм 1000 не надає різкої патогенної дії. Електротравма протягом 1 секунди при такому напрямку неминуче смертельна.

Стан реактивності організму людини у момент проходження електричного струму суттєво відбивається на наслідках електротравми. Так, підвищення обміну речовин (тиреотоксикоз, перегрівання), крововтрата, алкогольне сп'яніння підвищують чутливість організму до дії електричного струму. Увага (емоційна напруга та очікування дії струму) значно підвищує стійкість до струму і, навпаки, втома, зниження уваги збільшують чутливість до струму.

Тяжкість електротравми залежить і від ступеня насичення організму киснем - в умовах гіпоксії чутливість до струму зростає, при підвищенні рО2у крові (наприклад, у кесоні) небезпека електротравми зменшується.

Механізм ушкоджень в організмі при електротравмі

Ушкодження в організмі при електротравмі складаються з місцевих змін на місцях входу та виходу струму та загальних реакцій організму.

Місцеві зміни- опіки, електричні знаки, електроліз.

Знаки струму утворюються дома його проходження, є невеликі ділянки на шкірі круглої чи овальної форми, сірувато-білого кольору, твердої консистенції, облямовані хвилеподібним піднесенням. По колу пошкоджених тканин нерідко спостерігається гіллястий малюнок червоного кольору, зумовлений паралічем кровоносних судин (рис. 7).

Опіки. Якщо при проходженні струму через тіло контактний опір велике, а напруга достатньо, щоб створити струм значної сили, то контакти нагріваються настільки сильно, що може статися опік. Опіки виникають у 70—80% випадків усіх електротравм.

При проходженні струму через кістки утворюються «кісткові намисто», що складаються з фосфорнокислого вапна і мають усередині порожнечі. Виникають вони внаслідок розплавлення фосфорнокислого вапна та подальшого перетворення на тверде тіло при зниженні температури після припинення дії електричного струму. Освіта порожнеч у яких пов'язані з перетворенням на пар під впливом високої температури наявних у кістки рідких мас.

Електроліз. Особливо виражений під час пропускання струму низької частоти чи постійного струму. Електроліз призводить до поляризації клітинних мембран - на одних ділянках тканин накопичуються позитивно заряджені іони (у анода виникає кисла реакція), у катода накопичуються негативно заряджені іони (виникає лужна реакція). Зміна розподілу іонів суттєвозмінює функціональний стан клітин. Наприклад, пропускання через мозок переривчастого постійного струму частотою 100 гц із формою імпульсу як трапеції призводить організм у стан знеболювання — електронаркозу.

Під впливом постійного струму починають пересуватися як іони, а й молекули білків. Кислота забирає воду у білків, викликаючи їхню денатурацію, коагуляцію та омертвіння тканин — коагуляційний некроз. У ділянках лужної реакції відбувається набухання білків і утворюється некроз коліквації.

Загальні реакції організму на електричний струм. Електротравма (електрошок) може бути смертельною та несмертельною.

Смертельна електротравма розвивається швидко – виникають втрата свідомості, зупинка дихання, зниження кров'яного тиску (стадія уявної смерті), фібриляція шлуночків серця та припинення серцевої діяльності (справжня смерть).

Зупинка дихання викликається:

Зупинка серця може статися внаслідок:

а) фібриляція шлуночків під час проходження струму безпосередньо через серце;
б) роздратування блукаючого нерва чи серцево-судинних центрів;
в) дуже сильного звуження коронарних судин.

При несмертельній електротравмі відбувається тимчасова непритомність, короткочасна зупинка дихання, підвищення артеріального тиску. Після травми залишаються запаморочення, головний біль, світлобоязнь, нудота. Артеріальний тиск часто знижений, дихання поверхневе, пульс прискорений.

Результат залежить і від функціонального стану центральної нервової системи перед електротравмою. Так, при очікуванні дії струму електротравма виявляється ослабленою. Чутливість організму до струму можна зменшити за допомогою наркотичних засобів, що підсилюють гальмування коривеликих півкуль.

Ультракороткі електричні хвилі (УКХ). Ультракороткі електричні хвилі (електромагнітні хвилі довжиною від 1 м до 1 мм) мають на живі тканини подвійну дію: теплову та специфічну (нетеплову). Теплова дія пояснюється тим, що в змінному електричному полі молекули-диполі виробляють обертальні рухи; при терті диполів про в'язке середовище виникає тепло. При дуже великих частотах диполі не встигають обертатися, і тоді іони та дипольні молекули приходять у коливальний стан.

Специфічна (нетеплова) дія ультракоротких електричних хвиль полягає в накопиченні іонів біля напівпроникних мембран або поверхонь розділу біологічних рідин. Завдяки цьому може відбуватися оборотний процес осадження колоїдів, тоді як коагуляція білків від теплової дії ультракороткохвильової електрики необоротна.

Довгохвильові випромінювання більше нагрівають глибокорозташовані тканини, а короткохвильові випромінювання викликають нагрівання поверхневих тканин.