Проучавање опасности, електрофизиологије и превенције електричних несрећа захтева разумевање неколико техничких и медицинских концепата.

Следеће дефиниције електробиолошких термина су преузете из поглавља 891 Међународног електротехничког речника (Електробиологија) (Међународна електротехничка комисија) (ИЕЦ) (1979).

An електричног удара је физиопатолошки ефекат који је резултат директног или индиректног проласка спољашње електричне струје кроз тело. Укључује директне и индиректне контакте и униполарне и биполарне струје.

За особе – живе или преминуле – које су претрпеле струјни удар се каже да су претрпеле електрификација; термин струјни удар треба резервисати за случајеве у којима долази до смрти. Удари грома су смртоносни електрични удари који настају услед удара грома (Гоурбиере ет ал. 1994).

Међународну статистику о електричним несрећама саставили су Међународна канцеларија рада (ИЛО), Европска унија (ЕУ), Унија међународних производа и дистрибутера електричне енергије (УНИПЕДЕ), Међународно удружење социјалног осигурања (ИССА) и ТЦ64 комитет Међународне електротехничке комисије. Тумачење ове статистике ометају варијације у техникама прикупљања података, полисама осигурања и дефиницијама фаталних несрећа од земље до земље. Ипак, могуће су следеће процене брзине струјног удара (табела 1).

Табела 1. Процене стопе струјног удара – 1988

^* Према Националној асоцијацији за заштиту од пожара (Масачусетс, САД) ове америчке статистике више одражавају обимно прикупљање података и захтеве правног извештавања него опасније окружење. Америчка статистика укључује смртне случајеве од изложености системима преноса јавних комуналних услуга и струјне ударе узроковане потрошачким производима. У 1988. години, 290 смртних случајева узроковано је производима широке потрошње (1.2 смрти на милион становника). Године 1993. стопа смртности од струјног удара од свих узрока пала је на 550 (2.1 смрт на милион становника); 38% се односило на потрошачке производе (0.8 смртних случајева на милион становника).

Број струјних удара се полако смањује, како у апсолутном износу, тако и, што је још упечатљивије, у функцији укупне потрошње електричне енергије. Отприлике половина електричних несрећа је по свом пореклу, док се друга половина дешава код куће и током слободних активности. У Француској је просечан број смртних случајева између 1968. и 1991. био 151 смртни случај годишње, према подацима Институт натионал де ла санте ет де ла рецхерцхе медицале (ИНСЕРМ).

Физичке и физиопатолошке основе електрификације

Стручњаци за електричну струју деле електричне контакте у две групе: директни контакти, који укључују контакт са компонентама под напоном, и индиректни контакти, који укључују уземљене контакте. Сваки од њих захтева суштински различите превентивне мере.

Са медицинске тачке гледишта, пут струје кроз тело је кључна прогностичка и терапијска одредница. На пример, биполарни контакт дечијих уста са утикачем за продужни кабл изазива изузетно озбиљне опекотине у устима — али не и смрт ако је дете добро изоловано од земље.

У радним окружењима, где су високи напони уобичајени, такође је могућ лучни лук између активне компоненте која носи висок напон и радника који се превише приближавају. Специфичне радне ситуације такође могу утицати на последице електричних несрећа: на пример, радници могу пасти или се понашати неприкладно када их изненади иначе релативно безопасан струјни удар.

Електричне незгоде могу бити узроковане читавим распоном напона присутних на радним местима. Сваки индустријски сектор има свој сет услова који могу да изазову директан, индиректан, униполарни, биполарни, лучни или индуковани контакт и, на крају, несреће. Иако је наравно ван оквира овог чланка да опише све људске активности које укључују електричну енергију, корисно је подсетити читаоца на следеће главне врсте електричних радова, који су били предмет међународних превентивних смерница описаних у поглављу о превенција:

1. активности које подразумевају рад на жицама под напоном (примена изузетно ригорозних протокола успела је да смањи број електрификација при овој врсти радова)
2. активности које укључују рад на ненапајаним жицама, и
3. активности које се обављају у близини жица под напоном (ове активности захтевају највећу пажњу, јер их често обављају особе које нису електричари).

Пхисиопатологи

Све варијабле Јоулеовог закона једносмерне струје -

В=В x I x т = РИ²t

(топлота произведена електричном струјом је пропорционална отпору и квадрату струје) — блиско су међусобно повезани. У случају наизменичне струје мора се узети у обзир и ефекат фреквенције (Фоллиот 1982).

Живи организми су електрични проводници. Наелектрисање настаје када постоји разлика потенцијала између две тачке у организму. Важно је нагласити да опасност од електричних несрећа не произилази из пуког контакта са проводником под напоном, већ из истовременог контакта са проводником под напоном и другим телом са различитим потенцијалом.

Ткива и органи дуж струјног пута могу бити подвргнути функционалној моторичкој ексцитацији, у неким случајевима иреверзибилној, или могу задобити привремене или трајне повреде, углавном као резултат опекотина. Обим ових повреда је функција ослобођене енергије или количине електричне енергије која пролази кроз њих. Време проласка електричне струје је стога критично за одређивање степена повреде. (На пример, електричне јегуље и зраци производе изузетно непријатна пражњења, способна да изазову губитак свести. Међутим, упркос напону од 600В, струји од приближно 1А и отпору субјекта од приближно 600 ома, ове рибе нису у стању да изазову смртоносни шок, пошто је трајање пражњења прекратко, реда десетина микросекунди.) Дакле, при високим напонима (>1,000В), смрт је често последица обима опекотина. При нижим напонима смрт је функција количине електричне енергије (К=И x t), достижући срце, одређено типом, локацијом и површином контактних тачака.

У следећим одељцима се говори о механизму смрти услед електричних несрећа, најефикаснијим хитним терапијама и факторима који одређују озбиљност повреде – наиме, отпор, интензитет, напон, фреквенција и таласни облик.

Узроци смрти у електричним несрећама у индустрији

У ретким случајевима, гушење може бити узрок смрти. Ово може бити последица продуженог тетануса дијафрагме, инхибиције респираторних центара у случајевима контакта са главом или веома велике густине струје, на пример као последица удара грома (Гоурбиере ет ал. 1994). Ако се нега може пружити у року од три минута, жртва се може оживети уз неколико удисаја дисања уста на уста.

С друге стране, периферни циркулаторни колапс који је последица вентрикуларне фибрилације остаје главни узрок смрти. Ово се увек развија у одсуству масаже срца која се примењује истовремено са реанимацијом уста на уста. Ове интервенције, којима би требало да се поуче сви електричари, требало би да се одрже до доласка хитне медицинске помоћи, што готово увек траје дуже од три минута. Велики број електропатолога и инжењера широм света проучавао је узроке вентрикуларне фибрилације, како би осмислио боље пасивне или активне мере заштите (Интернатионал Елецтротецхницал Цоммиссион 1987; 1994). Насумична десинхронизација миокарда захтева континуирану електричну струју одређене фреквенције, интензитета и времена проласка. Што је најважније, електрични сигнал мора стићи до миокарда током тзв рањива фаза срчаног циклуса, што одговара почетку Т-таласа електрокардиограма.

Међународна електротехничка комисија (1987; 1994) је направила криве које описују утицај интензитета струје и времена проласка на вероватноћу (изражену у процентима) фибрилације и путању струје шака-нога код мушкарца од 70 кг доброг здравља. Ови алати су прикладни за индустријске струје у фреквенцијском опсегу од 15 до 100 Хз, са вишим фреквенцијама које се тренутно проучавају. За пролазна времена мања од 10 мс, површина испод криве електричног сигнала је разумна апроксимација електричне енергије.

Улога различитих електричних параметара

Сваки од електричних параметара (струја, напон, отпор, време, фреквенција) и таласни облик су важне детерминанте повреде, како саме по себи тако и на основу њихове интеракције.

Утврђени су прагови струје за наизменичну струју, као и за друге горе дефинисане услове. Интензитет струје током наелектрисања је непознат, јер је у функцији отпора ткива у тренутку контакта (I = V/R), али је генерално приметан на нивоима од приближно 1 мА. Релативно мале струје могу изазвати мишићне контракције које могу спречити жртву да пусти предмет под напоном. Праг ове струје је функција кондензације, контактне површине, контактног притиска и индивидуалних варијација. Практично сви мушкарци и скоро све жене и деца могу пустити струје до 6 мА. При 10 мА примећено је да 98.5% мушкараца и 60% жена и 7.5% деце може да пусти. Само 7.5% мушкараца и ниједна жена или деца не може да пусти на 20мА. Нико не може да пусти на 30мА и више.

Струје од приближно 25 мА могу изазвати тетанус дијафрагме, најмоћнијег респираторног мишића. Ако се контакт одржава три минута, може доћи и до срчаног застоја.

Вентрикуларна фибрилација постаје опасност на нивоима од приближно 45 мА, са вероватноћом код одраслих од 5% након контакта од 5 секунди. Током операције срца, додуше посебно стање, струја од 20 до 100 × 10^{-КСНУМКС}Примена директно на миокард је довољна да изазове фибрилацију. Ова осетљивост миокарда је разлог за строге стандарде који се примењују на електромедицинске уређаје.

Све остале ствари (V, R, фреквенција) ако су једнаки, прагови струје такође зависе од таласног облика, животињске врсте, тежине, правца струје у срцу, односа тренутног пролазног времена и срчаног циклуса, тачке у срчаном циклусу у коју струја стиже и индивидуални фактори.

Напон укључен у незгоде је опште познат. У случајевима директног контакта, вентрикуларна фибрилација и тежина опекотина су директно пропорционални напону, јер

В = РИ W = V x I x t

Опекотине настале услед струјног удара високог напона повезане су са многим компликацијама, од којих су само неке предвидиве. Сходно томе, о жртвама несреће морају да брину стручни стручњаци. Ослобађање топлоте се јавља првенствено у мишићима и неуроваскуларним сноповима. Цурење плазме након оштећења ткива изазива шок, у неким случајевима брз и интензиван. За дату површину, електротермне опекотине — опекотине изазване електричном струјом — увек су теже од других врста опекотина. Електротермне опекотине су спољашње и унутрашње и, иако то у почетку можда није очигледно, могу изазвати васкуларно оштећење са озбиљним секундарним ефектима. То укључује унутрашње стенозе и тромби који, због некрозе коју изазивају, често захтевају ампутацију.

Уништавање ткива је такође одговорно за ослобађање хромопротеина као што је миоглобин. Такво ослобађање се такође примећује код жртава пригњечених повреда, иако је степен ослобађања изузетан код жртава високонапонских опекотина. Сматра се да је преципитација миоглобина у бубрежним тубулима, која је последица ацидозе изазване аноксијом и хиперкалемијом, узрок анурије. Ова теорија, експериментално потврђена, али не и универзално прихваћена, представља основу за препоруке за непосредну терапију алкализације. Интравенска алкализација, која такође коригује хиповолемију и ацидозу која је последица смрти ћелије, је препоручена пракса.

У случају индиректних контаката, контактни напон (В) а мора се узети у обзир и конвенционална граница напона.

Додирни напон је напон којем је особа изложена при истовременом додиру два проводника између којих постоји разлика напона због неисправне изолације. Интензитет резултујуће струје зависи од отпора људског тела и спољашњег кола. Не би требало дозволити да ова струја порасте изнад безбедних нивоа, што значи да мора бити у складу са сигурним кривуљама време-струја. Највећи контактни напон који се може толерисати бесконачно без изазивања електропатолошких ефеката назива се конвенционална граница напона или, интуитивније, на сигурносни напон.

Стварна вредност отпора током електричних несрећа није позната. Варијације у серијским отпорима—на пример, одећа и обућа—објашњавају велики део варијација уочених у ефектима наизглед сличних електричних несрећа, али имају мали утицај на исход несрећа које укључују биполарне контакте и високонапонску електрификацију. У случајевима који укључују наизменичну струју, ефекат капацитивних и индуктивних појава мора се додати стандардном прорачуну на основу напона и струје (Р=В/И).

Отпор људског тела је збир отпора коже (Р) на две додирне тачке и унутрашњи отпор тела (Р). Отпорност коже варира у зависности од фактора околине и, као што је приметио Биегелмеир (Интернатионал Елецтротецхницал Цоммиссион 1987; 1994), делимично је функција напона контакта. Остали фактори као што су притисак, контактна површина, стање коже на месту контакта и појединачни фактори такође утичу на отпор. Стога је нереално покушавати да се превентивне мере заснивају на проценама отпорности коже. Уместо тога, превенција би требало да се заснива на прилагођавању опреме и процедура људима, а не обрнуто. Да би поједноставио ствари, ИЕЦ је дефинисао четири типа окружења – суво, влажно, влажно и потопљено – и дефинисао параметре корисне за планирање превентивних активности у сваком случају.

Фреквенција електричног сигнала одговорног за електричне несреће је опште позната. У Европи је скоро увек 50 Хз, ау Америци је углавном 60 Хз. У ретким случајевима који укључују железнице у земљама као што су Немачка, Аустрија и Швајцарска, може бити 16 ²/₃ Хз, фреквенција која теоретски представља већи ризик од тетанизације и вентрикуларне фибрилације. Треба подсетити да фибрилација није реакција мишића, већ је узрокована понављаном стимулацијом, са максималном осетљивошћу на приближно 10 Хз. Ово објашњава зашто се за дати напон сматра да је наизменична струја екстремно ниске фреквенције три до пет пута опаснија од једносмерне струје у погледу других ефеката осим опекотина.

Претходно описани прагови су директно пропорционални фреквенцији струје. Дакле, на 10 кХз, праг детекције је десет пута већи. ИЕЦ проучава ревидиране криве опасности од фибрилације за фреквенције изнад 1,000 Хз (Међународна електротехничка комисија 1994).

Изнад одређене фреквенције, физички закони који регулишу продор струје у тело се потпуно мењају. Топлотни ефекти који се односе на количину ослобођене енергије постају главни ефекат, јер капацитивни и индуктивни феномени почињу да преовлађују.

Таласни облик електричног сигнала који је одговоран за електричну несрећу је обично познат. То може бити важна детерминанта повреда у незгодама које укључују контакт са кондензаторима или полупроводницима.

Клиничка студија електричног удара

Класично, електрификација је подељена на инциденте ниског (50 до 1,000 В) и високог (>1,000 В) напона.

Низак напон је позната, заиста свеприсутна опасност, а удари због њега се сусрећу у домаћинствима, рекреацијским, пољопривредним и болничким окружењима, као иу индустрији.

У разматрању распона нисконапонских електричних шокова, од најтривијалнијих до најозбиљнијих, морамо почети са некомпликованим електричним ударом. У овим случајевима, жртве су у стању да се саме уклоне од повреде, задрже свест и одржавају нормалну вентилацију. Срчани ефекти су ограничени на једноставну синусну тахикардију са или без мањих електрокардиографских абнормалности. Упркос релативно малим последицама оваквих незгода, електрокардиографија остаје одговарајућа медицинска и медицинско-правна мера предострожности. Техничко испитивање ових потенцијално озбиљних инцидената је назначено као допуна клиничком прегледу (Гилет и Цхокует 1990).

Жртве шока који укључује нешто јаче и дуготрајније електричне контактне шокове могу патити од пертурбација или губитка свести, али се потпуно опорављају мање или више брзо; третман убрзава опоравак. Преглед генерално открива неуромускуларне хипертоније, проблеме са хипер-рефлексивном вентилацијом и конгестију, од којих је последња често секундарна због опструкције орофаринкса. Кардиоваскуларни поремећаји су секундарни у односу на хипоксију или аноксију, или могу имати облик тахикардије, хипертензије и, у неким случајевима, чак и инфаркта. Пацијенти са овим условима захтевају болничку негу.

Повремене жртве које изгубе свест у року од неколико секунди од контакта изгледају бледе или цијанотичне, престају да дишу, имају једва приметне пулсеве и показују мидријазу која указује на акутну церебралну повреду. Иако је обично последица вентрикуларне фибрилације, прецизна патогенеза ове привидне смрти је, међутим, ирелевантна. Важна ствар је брз почетак добро дефинисане терапије, јер се већ неко време зна да ово клиничко стање никада не доводи до стварне смрти. Прогноза у овим случајевима електричног удара – од којег је могућ потпуни опоравак – зависи од брзине и квалитета прве помоћи. Статистички гледано, ово ће највероватније спроводити немедицинско особље, па је стога назначена обука свих електричара за основне интервенције које ће вероватно обезбедити преживљавање.

У случајевима привидне смрти, хитно лечење мора имати приоритет. У другим случајевима, међутим, мора се обратити пажња на вишеструке трауме које су резултат насилног тетануса, падова или пројекције жртве кроз ваздух. Када се отклони непосредна опасност по живот, треба се побринути за трауме и опекотине, укључујући и оне изазване нисконапонским контактима.

Несреће које укључују високе напоне резултирају значајним опекотинама као и ефектима описаним за удесе ниског напона. Претварање електричне енергије у топлоту се дешава и изнутра и споља. У студији о електричним несрећама у Француској коју је урадило медицинско одељење електропривреде, ЕДФ-ГДФ, скоро 80% жртава је задобило опекотине. Они се могу поделити у четири групе:

1. лучне опекотине, које обично захватају изложену кожу и у неким случајевима су компликоване опекотинама од запаљене одеће
2. вишеструке, опсежне и дубоке електротермичне опекотине, узроковане високонапонским контактима
3. класичне опекотине, узроковане запаљењем одеће и пројекцијом запаљене материје, и
4. мешовите опекотине, узроковане луком, горењем и струјом.

Праћење и додатни прегледи се обављају по потреби, у зависности од детаља незгоде. Стратегија која се користи за утврђивање прогнозе или у медицинско-правне сврхе је наравно одређена природом уочених или очекиваних компликација. Код високонапонских наелектрисања (Фоллиот 1982) и удара грома (Гоурбиере ет ал. 1994) обавезна је ензимологија и анализа хромопротеина и параметара згрушавања крви.

Ток опоравка од електричне трауме може бити угрожен раним или касним компликацијама, посебно онима које укључују кардиоваскуларни, нервни и бубрежни систем. Ове компликације саме по себи су довољан разлог за хоспитализацију жртава високонапонских електрификација. Неке компликације могу оставити функционалне или козметичке последице.

Ако је струја таква да значајна струја стиже до срца, биће присутне кардиоваскуларне компликације. Најчешћи и најбенигнији од њих су функционални поремећаји, у присуству или одсуству клиничких корелата. Аритмије – синусна тахикардија, екстрасистола, треперење и атријална фибрилација (тим редоследом) – су најчешће електрокардиографске абнормалности и могу оставити трајне последице. Поремећаји проводљивости су ређи и тешко их је повезати са електричним несрећама у одсуству претходног електрокардиограма.

Озбиљнији поремећаји као што су срчана инсуфицијенција, повреде залистака и опекотине миокарда су такође пријављени, али су ретки, чак и код жртава високонапонских несрећа. Пријављени су и јасни случајеви ангине, па чак и инфаркта.

Повреда периферних крвних судова може се приметити у недељи након електрификације високог напона. Предложено је неколико патогених механизама: артеријски спазам, дејство електричне струје на медијум и мишићне слојеве судова и модификација параметара згрушавања крви.

Могуће су разне неуролошке компликације. Најраније се јавља мождани удар, без обзира да ли је жртва у почетку доживела губитак свести. Физиопатологија ових компликација укључује трауму лобање (чије присуство треба да се утврди), директан ефекат струје на главу или модификацију церебралног крвотока и индукцију одложеног церебралног едема. Поред тога, медуларне и секундарне периферне компликације могу бити узроковане траумом или директним дејством електричне струје.

Сензорни поремећаји укључују око и аудиовестибуларни или кохлеарни систем. Важно је што пре прегледати рожњачу, кристално сочиво и фундус ока, као и пратити жртве лука и директног контакта са главом ради одложених ефеката. Катаракта се може развити након периода од неколико месеци без симптома. Вестибуларни поремећаји и губитак слуха су првенствено последица ефеката експлозије и, код жртава удара грома који се преноси преко телефонских линија, електричне трауме (Гоурбиере ет ал. 1994).

Побољшања у пракси мобилних хитних случајева увелико су смањила учесталост бубрежних компликација, посебно олиго-анурије, код жртава електрификације високог напона. Рана и пажљива рехидрација и интравенска алкалинизација су третман избора код жртава озбиљних опекотина. Пријављено је неколико случајева албуминурије и упорне микроскопске хематурије.

Клинички портрети и дијагностички проблеми

Клинички портрет електричног шока је компликован разноврсношћу индустријских примена електричне енергије и све већом учесталошћу и разноврсношћу медицинских примена електричне енергије. Међутим, дуго времена су електричне несреће биле узроковане искључиво ударима грома (Гоурбиере ет ал. 1994). Удари грома могу укључивати прилично значајне количине електричне енергије: свака трећа жртва удара грома умре. Ефекти удара грома – опекотине и привидна смрт – упоредиви су са онима који настају од индустријске струје и могу се приписати електричном удару, трансформацији електричне енергије у топлоту, ефектима експлозије и електричним својствима грома.

Удари грома су три пута чешћи код мушкараца него код жена. Ово одражава обрасце рада са различитим ризицима излагања муњама.

Опекотине које настају услед контакта са уземљеним металним површинама електричних скалпела су најчешћи ефекти који се примећују код жртава јатрогене електрификације. Величина прихватљивих струја цурења у електромедицинским уређајима варира од уређаја до уређаја. У најмању руку, треба поштовати спецификације произвођача и препоруке за употребу.

Да закључимо овај одељак, желели бисмо да продискутујемо посебан случај електричног удара који укључује труднице. Ово може узроковати смрт жене, фетуса или обоје. У једном изузетном случају, живи фетус је успешно порођен царским резом 15 минута након што му је мајка умрла од последица струјног удара од 220 В (Фоллиот 1982).

Патофизиолошки механизми абортуса изазваних електричним ударом захтевају даље проучавање. Да ли је узрокована поремећајима проводљивости у ембрионалној срчаној цеви која је подвргнута напонском градијенту или кидањем плаценте услед вазоконстрикције?

Појава електричних несрећа као што је ова срећно ретка је још један разлог да се захтева обавештење о свим случајевима повреда насталих од електричне енергије.

Позитивна и медицинско-правна дијагноза

Околности под којима долази до електричног удара су генерално довољно јасне да омогуће недвосмислену етиолошку дијагнозу. Међутим, то није увек случај, чак ни у индустријским окружењима.

Дијагноза застоја циркулације након струјног удара је изузетно важна, јер захтева од посматрача да одмах почну пружати основну прву помоћ након што се струја искључи. Застој дисања у одсуству пулса је апсолутна индикација за почетак масаже срца и реанимације уста на уста. Раније су се радиле само када је била присутна мидријаза (дилатација зеница), дијагностички знак акутне церебралне повреде. Тренутна пракса је, међутим, да се са овим интервенцијама започне чим се пулс више не може детектовати.

Пошто губитак свести услед вентрикуларне фибрилације може да потраје неколико секунди да се развије, жртве ће можда моћи да се дистанцирају од опреме одговорне за несрећу. Ово може бити од неког медицинско-правног значаја—на пример, када се жртва несреће нађе неколико метара од електричног ормана или другог извора напона без трагова електричних повреда.

Не може се пренагласити да одсуство електричних опекотина не искључује могућност струјног удара. Ако обдукција субјеката пронађених у електричним срединама или у близини опреме која може да развије опасне напоне не открије видљиве Јелинекове лезије нити очигледне знаке смрти, треба размотрити струјни удар.

Ако се тело нађе на отвореном, до дијагнозе удара грома долази се поступком елиминације. Знакове удара грома треба тражити у кругу од 50 метара од тела. Музеј електропатологије у Бечу нуди запањујућу изложбу таквих знакова, укључујући карбонизовану вегетацију и стаклени песак. Метални предмети које жртва носи могу се истопити.

Иако је самоубиство електричним путем и даље на срећу ретко у индустрији, смрт услед немара остаје тужна стварност. Ово је посебно тачно на нестандардним локацијама, посебно онима које укључују инсталацију и рад привремених електричних објеката под захтевним условима.

Електричне несреће по свему судећи више не би требало да се дешавају, с обзиром на доступност ефикасних превентивних мера описаних у чланку „Превенција и стандарди“.

Назад