Skutki patologiczne u porażonego w pierwszych chwilach zdarzenia
Early pathological effects in human body after electrocution
Porażenie prądem jest wynikiem przepływu energii elektrycznej przez ciało człowieka. W skrajnych przypadkach prowadzi nawet do śmierci.
arch. redakcji
Z protokołów badań wypadków elektrycznych wynika, że bezpośredni świadkowie wypadku przystąpili zaraz do resuscytacji poszkodowanego. Motywacją do natychmiastowej resuscytacji było dostrzeganie u porażonego objawów życia. Porażony ruszał wargami i wydawał charakterystyczne charczenie. Dostrzegane objawy życia u porażonego, po krótkim czasie prowadzenia resuscytacji zanikały. Dalsze czynności reanimacyjne nie przynosiły rezultatu.
Zobacz także
prof. dr hab. inż. Stanisław Czapp Ochrona przeciwporażeniowa i działanie wyłączników różnicowoprądowych w instalacjach prądu stałego (część 2.)
Poprawna detekcja prądu ziemnozwarciowego (różnicowego) przez zabezpieczenie różnicowoprądowe jest możliwa tylko wtedy, gdy jest ono właściwie dobrane z punktu widzenia spodziewanego kształtu tego prądu....
Poprawna detekcja prądu ziemnozwarciowego (różnicowego) przez zabezpieczenie różnicowoprądowe jest możliwa tylko wtedy, gdy jest ono właściwie dobrane z punktu widzenia spodziewanego kształtu tego prądu. W tabeli 1. podano podział zabezpieczeń różnicowoprądowych ze względu na zdolność wykrywania określonego kształtu przebiegu prądu różnicowego.
prof. dr hab. inż. Stanisław Czapp Ochrona przeciwporażeniowa i działanie wyłączników różnicowoprądowych w instalacjach prądu stałego (część 1.)
Obwody prądu stałego w instalacji niskiego napięcia do niedawna stanowiły niemal wyłącznie końcowe jej odcinki pomiędzy prostownikiem a odbiornikiem. W ostatnich latach zauważa się jednak wykorzystanie...
Obwody prądu stałego w instalacji niskiego napięcia do niedawna stanowiły niemal wyłącznie końcowe jej odcinki pomiędzy prostownikiem a odbiornikiem. W ostatnich latach zauważa się jednak wykorzystanie na szerszą skalę odnawialnych źródeł energii, w szczególności fotowoltaicznych, a to przyczynia się do większego zainteresowania instalacjami prądu stałego, również w kontekście rozdziału energii. Instalacje DC w budynkach ułatwiają integrację odnawialnych źródeł i magazynów energii oraz mogą służyć...
mgr inż. Julian Wiatr, dr inż. Kazimierz Herlender Ochrona przeciwporażeniowa w obwodach zasilających urządzenia przeciwpożarowe
W artykule przedstawiono wpływ temperatury pożaru na rezystancję przewodów elektrycznych, zasilających urządzenia funkcjonujące w czasie pożaru. Wykazano nieprzydatność wyłączników różnicowoprądowych do...
W artykule przedstawiono wpływ temperatury pożaru na rezystancję przewodów elektrycznych, zasilających urządzenia funkcjonujące w czasie pożaru. Wykazano nieprzydatność wyłączników różnicowoprądowych do zabezpieczania obwodów zasilających urządzenia elektryczne, których funkcjonowanie jest niezbędne w czasie pożaru. Omówiono możliwe do wykorzystania w tych obwodach sposoby ochrony przeciwporażeniowej, zgodnie z wymaganiami normy PN-HD 60364-4-41 Instalacje elektryczne niskiego napięcia. Część 4-41:...
Właściwości elektryczne ciała człowieka
Impedancja ciała człowieka zależy od czynników biofizycznych i warunkuje ją impedancja skóry, rezystancja organów wewnętrznych oraz rezystancja przejścia.
Wartość impedancji ciała człowieka jest zmienna i zależy od napięcia rażeniowego oraz czynników środowiskowych, głównie klimatycznych. Bogate w elektrolity środowisko wewnątrz organizmu jest dobrym przewodnikiem prądu elektrycznego. Ponieważ wartość rezystancji organów wewnętrznych jest bardzo mała w porównaniu z wartością impedancji skóry, o wartości całkowitej impedancji ciała decyduje naskórek i jego wilgotność. Wartość impedancji ciała zależy głównie od stopnia napełnienia potem kanalików potowych w naskórku.
Czynniki środowiskowe, jak też stany fizjologiczne człowieka, mogą powodować zwiększoną czynność skórnych gruczołów potowych i obniżenie wartości impedancji skóry człowieka.
Badania elektryczne ciała człowieka wykazały, że organy wewnętrzne ciała człowieka mają charakter rezystancyjny, natomiast skóra ma charakter rezystancyjno-pojemnościowy.
Pojemnościowy charakter impedancji ciała powoduje, że w pierwszej chwili rażenia prąd osiąga wartość szczytową przez ładowanie się pojemności skóry.
Wartość szczytową impulsu prądu rażeniowego ogranicza rezystancja wewnętrzna ciała Ri.
Występujący stan nieustalony prądu stabilizuje się po 0,1 s, osiągając wartość ustaloną przez impedancję ciała Z.
Przebieg początkowego prądu podczas rażenia napięciem stałym oraz zmiennym pokazano na rys. 1.
Rys. 1. Przebieg prądu rażeniowego w pierwszej chwili od zdarzenia: a) dla napięcia stałego, b) dla napięcia przemiennego; rys. S. Gierlotka
Rezystancja przejścia na styku skóry z elektrodą zależy od zawilgocenia naskórka, powierzchni styczności oraz siły docisku. W normalnych warunkach wartość rezystancji przejścia jest mniejsza od 200 W.
Przepływ prądu rażeniowego przez człowieka
Na występowanie skutków patologicznych powodowanych prądem rażeniowym istotny wpływ ma droga jego przepływu przez ciało człowieka. Prąd rażeniowy płynący w organizmie człowieka wybiera drogę o największej przewodności elektrycznej. Najczęściej przepływa układem naczyń krwionośnych lub przez układ nerwowy. Tkanka nerwowa oraz naczynia krwionośne mają bardzo mały opór w porównaniu z sąsiadującymi tkankami narządów człowieka (rys. 2).
Rys. 2. Typowe drogi przepływu prądu rażeniowego u człowieka w wypadkach elektrycznych; rys. S. Gierlotka
Droga rażeniowa przebiegająca od lewej ręki do prawej jest bardzo niebezpieczna z powodu przepływu prądu przez serce, co może spowodować fibrylację jego komór. Niebezpieczny jest również przepływ prądu rażeniowego od ręki (zwłaszcza lewej) do obu stóp. Przepływ prądu rażeniowego wzdłuż długiej osi ciała jest niebezpieczny, gdyż oprócz fibrylacji komór serca może wystąpić uszkodzenie ośrodkowego układu nerwowego, a jeśli dotyczy kobiety w ciąży, może doprowadzić do śmierci płodu.
Zatrzymanie krążenia i oddychania w wypadkach porażenia prądem
Najgroźniejszym następstwem porażenia prądem elektrycznym jest zatrzymanie krążenia w układzie krwionośnym poszkodowanego.
Przy porażeniu prądem zmiennym o niskim napięciu dochodzi najczęściej do zatrzymania krążenia w mechanizmie fibrylacji komór.Przy porażeniu prądem o wyższym napięciu mechanizmem zatrzymania jest asystolia.
Asystolia jest to brak czynności elektrycznej serca, co oznacza całkowity brak jego czynności skurczowej. Do asystolii doprowadzają często też przypadki porażenia prądem stałym.
Zatrzymanie krążenia jest stanem zagrożenia życia, gdyż w medycynie jest utożsamiane z początkiem procesu umierania. Proces ten jest związany jest z czasem tolerancji komórek narządów na niedotlenienie i nie obejmuje całości organizmu jednocześnie. Tolerancja poszczególnych narządów na niedotlenienie jest różna i zależy od zdolności komórek do wykorzystywania wewnętrznych substratów energetycznych.
W pierwszej kolejności umierają narządy i komórki o największym stopniu wyspecjalizowania, złożoności i metabolizmu. Tolerancja czasowa na niedotlenienie poszczególnych komórek wynosi:
- kora mózgu – ok. 4 min,
- pień mózgu – 10–20 min,
- rdzeń przedłużony – 15–30 min,
- mięsień sercowy – ok. 45 min,
- nerki, wątroba – ok. 60 min,
- skóra, mięśnie – ok. 90 min,
- kości – ponad 100 min.
Najszybszemu uszkodzeniu z powodu niedotlenienia ulega mózg, którego metabolizm jest uzależniony od podaży tlenu i glukozy.
Mózg zdrowego dorosłego człowieka może bez większego uszczerbku znieść zatrzymanie krążenia trwające około 4 min. Jednak w organizmie, w którym z powodu niewydolności oddechowej występuje niedobór tlenu, okres tolerancji może być skrócony. Istniejąca wcześniej hipoksemia, czyli obniżenie zawartości tlenu we krwi tętniczej, powoduje zwiększoną podatność mózgu na uszkodzenia. Przyczyną hipoksemii może być niskie ciśnienie tlenu atmosferycznego zmniejszające wentylację pęcherzykową w płucach, obniżona zawartość hemoglobiny w erytrocytach oraz obniżony hematokryt.
Zmiany zachodzące w komórce w wyniku niedotlenienia dotyczą wyczerpania zapasów glukozy i tlenu, co powoduje uwolnienie adenozyny i miejscową wazodylatację.
Wazodylatacja jest to rozkurcz mięśni gładkich w ścianie naczyń krwionośnych, którego skutkiem jest poszerzenie światła naczyń i spadek ciśnienia krwi.
Podczas wazodylatacji rośnie objętość układu krwionośnego przy stałej objętości krwi. Błona komórkowa po wyczerpaniu zapasów energetycznych traci zdolność utrzymania gradientu potencjału elektrycznego. Zawartość jonów potasu w płynie międzykomórkowym szybko wzrasta. Dochodzi wtedy do napływu jonów wapnia do wnętrza komórki i zaniku właściwej różnicy stężeń tego jonu w płynie zewnątrz- i wewnątrzkomórkowym.
Lawinowy napływ jonów wapnia do komórek błony mięśniowej naczyń mózgowych prowadzi do ich silnego obkurczenia. Wraz ze wzrostem stężenia jonów wapnia we wnętrzu komórki następuje proces utleniania lipidów, prowadzący do uszkodzenia ściany komórki. Uszkodzenia komórek spowodowane zaburzeniami kinetyki jonów wapnia są głównymi czynnikami powodującymi trwałe uszkodzenie mózgu.
Tlen w krwi jest przenoszony z płuc do wszystkich komórek ciała i tam bierze udział w spalaniu komórkowym. Produktem spalania komórkowego jest dwutlenek węgla, który wraz z krwią zostaje odprowadzony do płuc i wydalony z organizmu podczas wydechu. Podczas zatrzymania oddychania procesy wdychania tlenu i wydychania dwutlenku węgla zostają zahamowane. Serce przez jakiś czas dalej pompuje jeszcze krew, ale z powodu braku tlenu również i ono po kilku minutach przestaje pracować. Mięsień serca potrzebuje tlenu, aby mógł pracować. Z powodu zatrzymania oddychania zaopatrzenie komórek organizmu w tlen w szybko spada.
Układ oddechowy i krążenia są ściśle powiązane ośrodkowym układem krążenia. W przypadku gdy czynność oddechowa płuc jest zaburzona, szybko dochodzi do upośledzenia wymiany gazowej, redukcji nawrotu krwi żylnej do serca i wstrzymania krążenia. Zatrzymanie oddechu powoduje zatrzymanie krążenia i dochodzi do zaniku czynności ośrodkowego układu nerwowego, co w konsekwencji prowadzi do śmierci na skutek obumierania pnia mózgu.
Zatrzymanie oddychania może być spowodowane porażeniem ośrodka oddechowego w rdzeniu przedłużonym. Zjawisko takie występuje, gdy prąd rażeniowy przepływał przez rdzeń kręgowy w przypadku porażenia od ręki do stóp poszkodowanego.
Obserwowane u porażonego objawy życia zaraz po zdarzeniu, charakterystyczne poruszanie wargami, charczenie, są powodowane jeszcze obecną w organizmie utlenowaną krwią. W miarę upływu czasu, wskutek zatrzymania krążenia, stopień utlenowania krwi w mózgu maleje. Pojawiają się pierwsze oznaki początku umierania.
Rozpoznanie zatrzymania krążenia
Rozpoznanie zatrzymania krążenia zazwyczaj nie jest trudne, jednak w warunkach stresu wypadkowego, może sprawiać określone trudności. Zatrzymanie krążenia prowadzi do zatrzymania oddechu i nieodwracalnego uszkodzenia ośrodkowego układu nerwowego.
Do podstawowych kryteriów rozpoznania zatrzymania krążenia zalicza się:
- utratę przytomności, która może pojawić się po 5–10 s od chwili ustania krążenia mózgowego,
- brak wyczuwalnego tętna na naczyniach tętnicy szyjnej i udowej,
- brak oddechu lub oddech płytki i nieregularny, szerokie i niereagujące na światło źrenice.
Niereagujące na światło źrenice są objawem uszkodzenia kory mózgu, które pojawia się po 60–90 s od ustania krążenia.
Czynnikiem decydującym o skuteczności resuscytacji jest czas, jaki upływa od chwili zatrzymania krążenia do czasu wdrożenia zabiegów resuscytacyjnych.
Prawidłowa resuscytacja rozpoczyna się od sprawdzenia, czy ratowany reaguje:
- należy zadać jakieś pytanie,
- potrząsnąć za ramię,
- zastosować bodziec bólowy.
Jeśli ratowany nie reaguje, należy ułożyć dłonie na czole ratowanego i odgiąć głowę ku tyłowi; kciuk i palec wskazujący powinny pozostać swobodne, aby można było zatkać nos i prowadzić sztuczną wentylację. Gdy podejrzewa się uraz kręgosłupa zrezygnować z odgięcia głowy.
Najczęściej przy porażeniu prądem elektrycznym występuje migotanie komór, co wymaga niezwłocznej, prawidłowo przeprowadzonej defibrylacji.
Zabieg defibrylacji polega na doprowadzeniu do mięśnia sercowego impulsu elektrycznego, w celu uregulowania nieskoordynowanej pracy serca i przerwania fibrylacji komór.
Do defibrylacji używa się prądu stałego o napięciu do 5000 V, zaś czas przepływu prądu wynosi około 0,3 ms.
Zalecana wielkość energii dla dorosłych to 360 J.
Prąd z defibrylatora przepływa przez ścianę klatki piersiowej do serca, przez przyłożone w okolicy przedsercowej elektrody.
Należy mieć na uwadze, że skuteczność defibrylacji zmniejsza się o 7–10% w ciągu każdej minuty zatrzymania krążenia.
Literatura:
- G. Biegielmeier, J. Graiss, A. Mörx, D. Kieback, Neues Wissen über die Wirkungen des elektrischen Stroms auf Menschen und Nutztiere. VEO Journal 1995 nr 11.
- W. Ganong, Fizjologia. PZWL, Warszawa 1994.
- S. Gierlotka, Elektropatologia porażeń prądem elektrycznym oraz bezpieczeństwo przy urządzeniach elektrycznych, Grupa MEDIUM, Warszawa 2015.
- M. Krause, Człowiek i jego układ nerwowy, Wydawnictwo Śląsk, Katowice 2003.
- J. Saferna, R. Buehl, A. Majka, S. Sakiel, J. Strużyna, Porażenia i oparzenia prądem i łukiem elektrycznym, WNT 1993.
- A. Zawadzki, Medycyna ratunkowa i katastrof, Wydawnictwo Lekarskie PZWL, Warszawa 2013.
