Механизм действия электрического тока

 

Электрический ток оказывает на организм специфическое и неспецифическое действие. Специфическое действие тока проявляется в биологическом, электрохимическом, электротермическом и электромеханическом эффектах, обусловленных перераспределением ионов (вибрационное действие).

Биологическое действие тока заключается в его воздействии на возбудимые ткани и в первую очередь на нервную систему и органы внутренней секреции. Происходит выброс в большом количестве катехоламинов (адреналина, норадреналина), изменяются соматические и висцеральные функции организма; происходит возбуждение скелетной и гладкой мускулатуры, возникают тонические судороги скелетных и гладких мышц. Биологическое действие распространяется на калий-натриевый градиент клеток и мембранные потенциалы, влияет на возникновение процесса возбуждения и другие явления в клетке.

Электрохимическое (электролитическое) действие тока проявляется в том, что ток, преодолев сопротивление кожных покровов, пронизывая ткани, вызывает электролиз, нарушение ионного равновесия в клетках, изменяет трансмембранный потенциал. Электролиз приводит к поляризации клеточных мембран: у анода скапливаются положительно заряженные ионы, возникает закисление среды, у катода – отрицательно заряженные – возникает щелочная реакция. Изменение распределения ионов существенно меняет функциональное состояние клеток. Происходит передвижение и белковых молекул, в результате чего кислота отнимает воду и наступает коагуляция белков (коагуляционный некроз), а в участках щелочной реакции происходит набухание коллоидов и возникает колликвационный некроз тканей (Л.М. Ишимова).

Процессы электролиза в сердечном синцитии могут вызвать укорочение периода абсолютной рефрактерности потенциала действия, а соответственно и сердечного цикла, приводящего к развитию кругового нарастающего ритма его работы (re-entry). Образующиеся при электролизе газы и пары придают тканям ячеистое строение.

Электротермическое действие тока обусловлено переходом электрической энергии при прохождении через ткани организма в тепловую с выделением большого количества тепла. В результате возникают поражения кожи – знаки тока (электрометки) – участки коагуляции эпидермиса – круглой или овальной формы, серовато-белого цвета, твердой консистенции, окаймленные валикообразным возвышением, западением в центре. Иногда электрометки представляют собой ссадины, поверхностные раны с обугленными краями. Иногда – очаги разрушения, идущие в глубину «электрометки на протяжении», наподобие огнестрельной раны, в которой ткани размозжены, оторваны. Нередко очаг разрушения представляет собой как бы отпрепарированный участок тела (препарирующее действие тока). Знаки тока обнаруживаются в 70-75%. Могут быть ожоги кожных покровов всех степеней вплоть до обугливания, расплавления костной ткани с выделением фосфорнокислого кальция и образования т.н. костных («жемчужных») бус. Это полые образования белого цвета, шаровидной, яйцевидной или многогранной формы, величиной от просяного зерна до горошины, состоящие из фосфорнокислой извести. Образование в них пустот связано с превращением в пар жидкостей, имеющихся в костях, под влиянием высокой температуры.

Встречаются: ходы тока в кости, расщепление ногтевой бугристости концевых фаланг, вздутие, искривление костей, секвестрация, образование костных жемчужин, спонтанная ампутация костных отрезков, остеопороз, декальцинация.

Электромеханическое (динамическое) действие тока может осуществляться двумя путями: посредством прямого перехода электроэнергии в механическую и действием образующегося пара и газа. Происходит расслоение тканей, даже отрыв частей тела, образование ран типа резаных, переломы костей, вывихи суставов, травмы черепа, сотрясения мозга и т.д. Совместное действие тепловой и механической энергии оказывает взрывоподобный эффект, повышенное давление воздушных масс может отбросить человека в сторону.

Неспецифическое действие тока – это действие, обусловленное другими видами энергии, в которые преобразуется электричество вне организма. Так, от раскаленных металлических проводников, от вольтовой дуги (400^оС) от горения одежды, взрыва газа возникают термические ожоги. В результате излучения вольтовой дугой световых, ультрафиолетовых, инфракрасных лучей может возникнуть ожог роговицы, конъюнктивиты, атрофия зрительного нерва; от сильного звука при взрыве повреждение органа слуха; при падении с высоты – переломы костей, вывихи, ушибы, повреждение внутренних органов, компрессионные и отрывные пеломы костей из-за судорожного сокращения мышц в момент электротравмы; отравление газами, содержащими распыленные частицы расплавленных металлов различных предметов, включенных в цепь. При падении в воду и потере сознания пострадавший может утонуть.

Патогенез и клиника электротравмы

Электрический ток, действуя на организм, вызывает местные и общие изменения. Однако разделение является условным, т.к. «местные» явления в большинстве случаев сопровождаются выраженными общими изменениями.

Различают ранние изменения, наступающие в момент прохождения тока и в первые 2-3 часа после электротравмы, а также поздние, проявляющиеся через несколько дней, месяцев. Электрический ток действует непосредственно на поврежденные им клетки и ткани и опосредованно, раздражая лежащие на его пути рецепторы и обуславливая рефлекторные реакции, выходящие далеко за пределы его приложения. Таким образом, общий эффект электрического раздражения складывается из непосредственного влияния его на клетки, ткани, органы и опосредованного вследствие раздражения лежащих на его пути экстеро- и интерорецепторов (бииррадиация). Наряду с грубыми анатомическими нарушениями, электрический ток вызывает специфические изменения в клеточных структурах на молекулярном и субклеточном уровнях, которые еще недостаточно изучены. Полагают, что в патогенезе электротравмы имеют значение не только ионизация атомов и молекул, но и изменения электрического потенциала органов и тканей.

В зависимости от условий электрический ток может вести весь патологический процесс до конца (смерть) и может выступать только как пусковой фактор (например, пребывание пострадавшего в состоянии шока уже после отключения цепи).

Местные явления

При действии тока местные явления проявляются главным образом в электроожогах. Различают контактные электроожоги, возникающие от выделения тепла при прохождении тока через ткани, оказывающие сопротивление электрическому току, и неспецифические (термические) ожоги, возникающие при воздействии пламени вольтовой дуги (рис. 4-10).

По глубине поражения электроожоги делят на 4 степени:

1 степень – покраснение кожи и знаки тока (электрометки);

2 степень – отслойка эпидермиса с образованием пузырей;

3 степень – коагуляция всей толщи дермы;

4 степень – поражение не только дермы, но и сухожилий, мышц, сосудов, нервов, кости вплоть до обугливания.

 

Электрические ожоги обладают рядом особенностей, отличающих их от термических ожогов: они возникают обычно в местах входа и напоминают форму проводника, пришедшего в соприкосновение с телом. Соответственно в местах входа тока может наблюдаться импрегнация металла в кожу. Разрушение металла и проникновение в кожу мельчайших его частиц происходит под влиянием механического и химического действия тока. При этом кожа приобретает в зависимости от вида проводника различную окраску: зеленоватую – при контакте с латунью; серо-желто-коричневую – при контакте со свинцом. Для электроожогов характерна малая болезненность или вообще отсутствие боли, которая сильно выражена при термических ожогах, что объясняется анестезирующим действием тока (парабиоз нервных и проводников).

 

Течение неосложненных местных изменений своеобразно. Процесс распада и отторжения не ограничивается явно пораженными участками, а идет дальше, в 2-3 раза превышая первоначальные границы. Заживление происходит значительно лучше, чем при термических ожогах, раны не склонны к нагноению, хотя иногда и осложняются профузным кровотечением вследствие нарушенного состояния сосудистых стенок, которые под действием электротока становятся более хрупкими и легко разрываются. В таком случае появляется опасность летального исхода у выздоравливающего человека.

Вскоре после действия тока (иногда через 2-3 недели) может развиваться некроз кожи и мышц, захватывающий и кость. Некротизированная ткань быстро мумифицируется и отделяется от здоровой ткани демаркационной линией. В некоторых случаях ситуация усугубляется развивающимся протеолизом и всасыванием продуктов распада собственных тканей организма.

При значительном поражении мышц и осложнении инфекцией имеется угроза травматического токсикоза (как при раздавливании тканей). Глубокий электроожог с проникновением в полость черепа может сопровождаться воспалительными изменениями в оболочках мозга и локальными поражениями ЦНС.

При ожогах черепа демаркация пораженных участков кости происходит медленно (2-3 мес.), поэтому первичная резекция нежизнеспособных тканей кости и ранние пластические операции нецелесообразны.

Поздние местные осложнения – грубые рубцовые деформации с развитием контрактур. После заживления ожогов в рубцовой ткани нередки невриномы; на месте электроожогов иногда длительно не заживающие язвы. Характерно замедленное отторжение струпа, образование грануляционной ткани и эпителизации.

 

Общие явления

 

При Э. общие явления проявляются в изменениях психики, нарушении деятельности центральной и периферической нервной, сердечно-сосудистой, дыхательной систем, внутренних органов, проницаемости сосудов, изменениях крови, судорожным синдромом.

Субъективные изменения могут быть различными: ощущение зуда в кончиках пальцев в месте прикосновения к проводнику, жгучая боль, толчок, дрожь. Возникает судорожное сокращение мышц.

Ток, допускающий разжатие руки, взявшейся за провод, - «отпускающий». Верхний предел «отпускающих» токов (возможен отрыв с трудом, но без посторонней помощи) при влажных руках равен 13,5 мА (напряжение 30 В), при сухих руках – 10 мА (напряжение 80 В).

Нередко судорожное сокращение мышц «приковывает» пострадавшего к источнику тока. «Приковывающий» эффект делает невозможным самостоятельное освобождение от источника тока, что значительно увеличивает время его действия и отягощает Э. Если «приковывание» происходит при захвате за провода высокого напряжения, кожа на руках чернеет, слезает («перчатка смерти»), сознание затемненное, сопровождается большей частью моторным возбуждением. Около 80 % пострадавших теряют сознание; большая часть из них приходит в себя после отключения от сети без каких-либо специальных мероприятий. Длительная потеря сознания (несколько часов и даже суток) наблюдается обычно при прохождении тока через головной мозг.

У перенесших Э. могут наблюдаться разнообразные расстройства. Объективно отмечается бледность кожных покровов, синюшность губ, холодный пот, вялость, апатия, адинамия, чувство разбитости, усталости, тяжесть во всем теле, общее угнетение или возбуждение, ретроградная амнезия, возможна истерия. Характерные для Э. симптомы – повышение внутричерепного давления и давления цереброспинальной жидкости, головная боль, светобоязнь, симптом Кернига. Возможны субарахноидальные кровоизлияния, очаговые поражения головного и спинного мозга, посттравматическая энцефалопатия, паркинсонизм, острая мозжечковая атаксия, нарушение проводимости спинного мозга. Встречаются (при поражении не очень высоким напряжением) спинноатрофические процессы, связанные с кровоизлияниями в спинной мозг в области передних рогов и серого вещества в окружности центрального канала – атрофия мышц, нарушения чувствительности с вазомоторными и трофическими расстройствами, иногда тазовые расстройства. Спинальные нарушения обычно проявляются не сразу, а спустя недели, месяцы. В большинстве случаев они обратимы. Нарушения в деятельности центральной нервной системы могут быть связаны с непосредственным прохождением тока, нарушениями кровообращения и дыхания, а также с сильным психотравматическим воздействием.

Иногда при общем удовлетворительном состоянии появляются изменения функции сердца: глухость тонов, систолический шум, слабый пульс, тахикардия, экстросистолии, блокады, а также повышение АД.

При несмертельных Э. независимо от того, по какой петле проходит ток, электрокардиографически устанавливается наличие преходящей коронарной недостаточности («электрическая грудная жаба»). Если имеются атеросклеротические изменения в сердце, после Э. возможно возникновение инфаркта миокарда с последующим развитием фибрилляции; возможны и просто болевые явления в области сердца (коронарные боли). Поэтому человек, перенесший электротравму, даже, если он чувствует себя хорошо, не может быть оставлен без наблюдения, отпущен домой, а должен быть госпитализирован минимум на трое суток, поскольку его следует считать тяжелобольным.

В периферической крови – лейкоцитоз, изменения лейкоцитарной формулы, появление патологических форм клеток. Могут наблюдаться расстройства дыхания, травматическая эмфизема и отек легких, явления функциональной недостаточности печени, поражения кишечника, почек, мочевого пузыря, отеки, водянка суставов. Возможно понижение половой функции у мужчин, расстройства менструального цикла, выкидыши, бесплодие у женщин; выпадение волос или гипертрихоз на пострадавшей конечности. Эти явления иногда скоропроходящи, а иногда держаться долго и стойко или появляются после большого или меньшего периода благополучия.

Со стороны органов чувств – вестибулярные расстройства (упорные головокружения). При непосредственном воздействии вольтовой дуги, вспыхивающей вблизи лица или при прикосновении к проводнику головой, – невроретиниты, хореоретиниты, неврит зрительного нерва, катаракты.

Отечественные и зарубежные клиницисты отмечают, что системное поражение при Э. с обширными ожогами протекает легче, чем без ожогов. Это объясняется тем, что обугливание тканей как бы создает значительное препятствие для проникновения тока или даже совсем не пропускает его за пределы ожога; при больших разрушениях все экстеро- и интерорецепторы, близкие к участку поражения, мгновенно погибают (сгорают) и в результате рефлекторный компонент выпадает.

По степени тяжести выделяют 4 группы Э., которые характеризуются следующими явлениями: 1. – судорожное сокращение мышц без потери сознания; 2. – судорожное сокращение мышц с потерей сознания; 3. - судорожное сокращение мышц с потерей сознания, нарушениями сердечной деятельности и дыхания; 4. – клиническая смерть («мнимая» смерть). Э. делят также на: а) приводящую к смертельному исходу; б) не приводящие к смерти, но вызывающие потерю трудоспособности; в) не сопровождающуюся потерей трудоспособности.

При прохождении электротока большой силы может наступить смерть в ближайшие 2-3 мин. после травмы, но внезапная смерть может наступить и после некоторого периода совершенно хорошего субъективного и объективного состояния.