Leziuni electrice - Electrical injury

Vătămări electrice
Alte nume Șoc electric
Lightning injury.jpg
Răni de fulger cauzate de un fulger din apropiere . Ușor roșeață ramificată (numită uneori o figură Lichtenberg ) care călătorește pe picior a fost cauzată de efectele curentului.
Specialitate Medicină de urgență
Complicații Arsuri , rabdomioliză , stop cardiac , fracturi osoase
Frecvență > 30.000 pe an (SUA)
Decese ~ 1.000 pe an (SUA)

Vătămarea electrică este o reacție fiziologică cauzată de curentul electric care trece prin corp. Vătămarea depinde de densitatea curentului, rezistența țesuturilor și durata contactului. Curenții foarte mici pot fi imperceptibili sau pot produce o senzație ușoară de furnicături. Un șoc cauzat de un curent redus sau altfel inofensiv ar putea să tresare o persoană și să provoace vătămări cauzate de scuturarea sau căderea. Curenții mai puternici pot provoca un anumit grad de disconfort sau durere, în timp ce curenții mai intensi pot induce contracții musculare involuntare, împiedicând persoana să se elibereze de sursa de electricitate. Curenții încă mai mari duc la deteriorarea țesuturilor și pot declanșa fibrilație ventriculară sau stop cardiac . Consecințele leziunilor cauzate de electricitate pot include amputări, fracturi osoase și leziuni ortopedice și musculo-scheletice. Dacă decesul rezultă dintr-un șoc electric, cauza decesului este denumită în general electrocutare .

Leziunile electrice apar la contactul unei părți a corpului cu electricitatea care determină trecerea unui curent suficient prin țesutul persoanei. Contactul cu cabluri sau dispozitive energizate este cea mai frecventă cauză. În caz de expunere la tensiuni ridicate , cum ar fi pe un turn de transmisie a puterii , este posibil să nu fie necesar contactul direct, deoarece tensiunea poate „sări” golul de aer către dispozitivul electric.

În urma unei vătămări electrice cauzate de curentul menajer, dacă o persoană nu prezintă simptome, nu prezintă probleme cardiace subiacente și nu este gravidă, nu sunt necesare teste suplimentare. În caz contrar , se poate efectua o electrocardiogramă , prelucrarea sângelui pentru verificarea inimii și testarea urinei pentru semne de descompunere musculară.

Managementul poate implica resuscitare , medicamente pentru durere, gestionarea plăgilor și monitorizarea inimii. Leziunile electrice afectează peste 30.000 de persoane pe an în Statele Unite și duc la aproximativ 1.000 de decese.

semne si simptome

Arsuri

Arsură de gradul II după un accident de linie de înaltă tensiune

Încălzirea datorată rezistenței poate provoca arsuri extinse și profunde . Atunci când este aplicată pe mână, electricitatea poate provoca contracții musculare involuntare, producând fenomenul „no-let-go” și crescând riscul de arsuri grave. Nivelurile de tensiune de la 500 la 1000 volți tind să provoace arsuri interne din cauza energiei mari (care este proporțională cu durata înmulțită cu pătratul tensiunii împărțit la rezistență) disponibilă de la sursă. Deteriorările cauzate de curent se datorează încălzirii țesuturilor și / sau rănirii prin electroporare. Pentru majoritatea cazurilor de traume electrice cu energie ridicată, încălzirea Joule în țesuturile profunde de-a lungul extremității va atinge temperaturi dăunătoare în câteva secunde.

Fibrilatie ventriculara

O tensiune de alimentare internă (110 sau 230 V), 50 sau 60 Hz curent alternativ (AC) prin piept timp de o fracțiune de secundă poate induce fibrilație ventriculară la curenți de până la 30 miliamperi (mA). Cu curent continuu (DC), este necesar 300 până la 500 mA. Dacă curentul are o cale directă către inimă (de exemplu, printr-un cateter cardiac sau alt tip de electrod ), un curent mult mai mic de mai puțin de 1 mA (AC sau DC) poate provoca fibrilație. Dacă nu este tratată imediat prin defibrilare , fibrilația este de obicei letală, deoarece toate fibrele musculare ale inimii se mișcă independent în loc de impulsurile coordonate necesare pentru a pompa sângele și a menține circulația. Peste 200 mA, contracțiile musculare sunt atât de puternice încât mușchii inimii nu se pot mișca deloc, dar aceste condiții previn fibrilația.

Efecte neurologice

Curentul electric poate provoca interferențe cu controlul nervos, în special asupra inimii și plămânilor. Șocurile electrice care nu duc la moarte s-au dovedit a provoca neuropatie la locul unde curentul a intrat în corp. Simptomele neurologice ale leziunilor electrice pot apărea imediat, care în mod tradițional au o probabilitate mai mare de vindecare, deși pot fi, de asemenea, întârziate cu zile până la ani. Consecințele neurologice întârziate ale leziunilor electrice au un prognostic mai prost .

Când pata de curent electric trece prin cap, se pare că, cu un curent suficient aplicat, pierderea cunoștinței are loc aproape întotdeauna rapid. (Acest lucru este confirmat de unele auto-experimentări limitate de către primii designeri ai scaunului electric și de cercetările din domeniul zootehniei , unde asomarea electrică a fost studiată pe larg).

Dacă apare fibrilația ventriculară (ca mai sus), aportul de sânge către creier este diminuat, ceea ce poate provoca hipoxie cerebrală (și consecințele sale neurologice asociate).

Sănătate mentală

Există o varietate de efecte psihiatrice care pot apărea ca urmare a leziunilor electrice. Se pot produce și schimbări comportamentale, chiar dacă calea curentului electric nu a trecut prin cap. Simptomele pot include:

  • Depresie , inclusiv sentimente de stimă de sine scăzută și vinovăție
  • Tulburări ale spectrului de anxietate , inclusiv tulburarea de stres posttraumatic și teama de electricitate
  • Moodiness, inclusiv un prag mai mic pentru frustrare și „a-și pierde cumpătul”
  • Pierderea memoriei, scăderea duratei de atenție și dificultăți de învățare

Pericole arc-flash

OSHA a constatat că până la 80 la sută din leziunile sale electrice implică arsuri termice din cauza defectelor de arc. Bliț cu arc într - un defect electric produce același tip de lumină radiații din care sudori electrice se proteja folosind măști de protecție cu sticlă de culoare închisă, mănuși din piele grele, și îmbrăcăminte full-acoperire. Căldura produsă poate provoca arsuri severe, în special pe carnea neprotejată. Explozia de arc produsă prin vaporizarea componentelor metalice poate rupe oasele și poate deteriora organele interne. Gradul de pericol prezent într-o anumită locație poate fi determinat printr-o analiză detaliată a sistemului electric și o protecție adecvată purtată dacă lucrarea electrică trebuie efectuată cu electricitatea aprinsă.

Fiziopatologie

Curentul minim pe care îl poate simți un om depinde de tipul curentului ( AC sau DC ), precum și de frecvența AC. O persoană poate simți cel puțin 1 mA ( rms ) de curent alternativ la 60 Hz, în timp ce cel puțin 5 mA pentru curent continuu. La aproximativ 10 mA, curentul alternativ care trece prin brațul unui om de 68 de kilograme (150 lb) poate provoca contracții musculare puternice; victima nu poate controla voluntar mușchii și nu poate elibera un obiect electrificat. Acesta este cunoscut sub numele de „prag de eliberare” și este un criteriu pentru pericolul de șoc în reglementările electrice.

Curentul poate, dacă este suficient de mare și este livrat la o tensiune suficientă, să provoace leziuni tisulare sau fibrilație care poate provoca stop cardiac; mai mult de 30 mA de curent alternativ (rms, 60 Hz) sau 300 - 500 mA de curent continuu la tensiune înaltă pot provoca fibrilație. Un șoc electric susținut de la AC la 120 V , 60 Hz este o sursă deosebit de periculoasă de fibrilație ventriculară, deoarece depășește de obicei pragul de eliberare, în timp ce nu furnizează suficientă energie inițială pentru a propulsa persoana departe de sursă. Cu toate acestea, gravitatea potențială a șocului depinde de traseele prin corp pe care le iau curenții. Dacă tensiunea este mai mică de 200 V, atunci pielea umană, mai exact stratul cornos , este principalul factor care contribuie la impedanța corpului în cazul unui macrosoc - trecerea curentului între două puncte de contact de pe piele. Cu toate acestea, caracteristicile pielii sunt neliniare. Dacă tensiunea este mai mare de 450–600 V, atunci se produce defalcarea dielectrică a pielii. Protecția oferită de piele este redusă de transpirație și acest lucru este accelerat dacă electricitatea determină contractarea mușchilor peste pragul de eliberare pentru o perioadă de timp susținută.

Dacă un circuit electric este stabilit de electrozi introduși în corp, ocolind pielea, atunci potențialul de letalitate este mult mai mare dacă se stabilește un circuit prin inimă. Acest lucru este cunoscut sub numele de microshock . Curenții de numai 10  µA pot fi suficienți pentru a provoca fibrilație în acest caz cu o probabilitate de 0,2%.

Rezistența corpului

Voltaj 5% 50% 95%
25 V 1.750 Ω 3.250 Ω 6.100 Ω
100 V 1.200 Ω 1,875 Ω 3.200 Ω
220 V 1.000 Ω 1.350 Ω 2.125 Ω
1000 V 700 Ω 1.050 Ω 1.500 Ω

Tensiunea necesară pentru electrocutare depinde de curentul prin corp și de durata curentului. Legea lui Ohm afirmă că curentul tras depinde de rezistența corpului. Rezistența pielii umane variază de la persoană la persoană și fluctuează între diferite momente ale zilei. Cele NIOSH state „În condiții uscate, rezistența oferită de organismul uman poate fi la fel de mare ca 100.000 de ohmi. Umede sau pielea rupt poate scadea rezistenta organismului la 1.000 de ohmi“ , adăugând că „de înaltă tensiune de energie electrică rapid pauze în jos pielea umană , reducând rezistența corpului uman la 500 ohmi ".

Comisia Electrotehnică Internațională dă următoarele valori pentru impedanța totală a corpului de o mână de circuit de mână pentru piele uscată, zone de contact mari, 50 de curenti Hz AC (coloanele conțin distribuția impedanței în populația percentila ; de exemplu la 100 V 50% din populație avea o impedanță de 1875Ω sau mai mică):

Piele

Caracteristica tensiunii-curent a pielii umane este neliniară și depinde de mulți factori precum intensitatea, durata, istoricul și frecvența stimulului electric. Activitatea glandei sudoripare, temperatura și variația individuală influențează, de asemenea, caracteristica tensiunii-curent a pielii. În plus față de neliniaritate, impedanța pielii prezintă proprietăți asimetrice și variabile în timp. Aceste proprietăți pot fi modelate cu o precizie rezonabilă. Măsurătorile de rezistență efectuate la tensiune scăzută folosind un ohmmetru standard nu reprezintă cu precizie impedanța pielii umane într-o gamă semnificativă de condiții.

Pentru stimularea electrică sinusoidală mai mică de 10 volți, caracteristica tensiunii-curent a pielii este cvasiliniară. În timp, caracteristicile electrice pot deveni neliniare. Timpul necesar variază de la secunde la minute, în funcție de stimul, plasarea electrodului și caracteristicile individuale.

Între 10 volți și aproximativ 30 de volți, pielea prezintă caracteristici electrice neliniare, dar simetrice. Peste 20 de volți, caracteristicile electrice sunt atât neliniare, cât și simetrice. Conductanța pielii poate crește cu câteva ordine de mărime în milisecunde. Acest lucru nu trebuie confundat cu defectarea dielectrică , care are loc la sute de volți. Din aceste motive, fluxul de curent nu poate fi calculat cu exactitate prin simpla aplicare a legii lui Ohm folosind un model de rezistență fixă.

Punct de intrare

  • Macroshock : curent pe pielea intactă și prin corp. Curentul de la braț la braț, sau între un braț și un picior, este probabil să traverseze inima, prin urmare este mult mai periculos decât curentul dintre un picior și sol. Acest tip de șoc, prin definiție, trebuie să treacă în corp prin piele.
  • Microshock : Sursă de curent foarte mică, cu o cale conectată direct la țesutul cardiac. Șocul trebuie administrat din interiorul pielii, direct în inimă, adică un cablu de stimulator cardiac, sau un fir de ghidare, cateter conductiv etc. conectat la o sursă de curent. Acesta este un pericol în mare parte teoretic, deoarece dispozitivele moderne utilizate în aceste situații includ protecție împotriva acestor curenți.

Letalitate

Electrocutare

Cea mai veche utilizare a termenului „electrocutare” citată de Oxford English Dictionary a fost o referință a ziarului din 1889 la metoda de execuție care a fost luată în considerare atunci. La scurt timp după aceea, în 1892, termenul a fost folosit în Știință pentru a se referi generic la moarte sau vătămări cauzate de electricitate.

Factori în letalitatea șocului electric

Grafic log-log al efectului curentului alternativ I de durata T care trece de la mâna stângă la picioare, așa cum este definit în publicația IEC 60479-1.
AC-1: imperceptibil
AC-2: perceptibil dar fără reacție musculară
AC-3: contracție musculară cu efecte reversibile
AC-4: posibile efecte ireversibile
AC-4.1: până la 5% probabilitate de fibrilație ventriculară
AC-4.2: 5-50% probabilitate de fibrilație
AC-4.3: peste 50% probabilitate de fibrilație

Letalitatea unui șoc electric depinde de mai multe variabile:

  • Actual. Cu cât curentul este mai mare, cu atât este mai probabil să fie letal. Deoarece curentul este proporțional cu tensiunea când rezistența este fixă ​​( legea ohmului ), tensiunea înaltă este un risc indirect pentru producerea curenților mai mari.
  • Durată. Cu cât durata este mai lungă, cu atât este mai probabilă letală - întrerupătoarele de siguranță pot limita timpul de curent
  • Calea. Dacă curentul curge prin mușchiul inimii, este mai probabil să fie letal.
  • Tensiune înaltă (peste aproximativ 600 de volți). În plus față de debitul de curent mai mare, tensiunea înaltă poate provoca defecțiuni dielectrice la nivelul pielii, scăzând astfel rezistența pielii și permițând un flux de curent crescut în continuare.
  • Implanturi medicale . Pacemaker-urile cardiace artificiale sau defibrilatoarele cardioverter implantabile (ICD) sunt sensibile la curenți foarte mici.
  • Stare medicală preexistentă.
  • Vârsta și sexul.

Alte probleme care afectează letalitatea sunt frecvența , care este o problemă în provocarea stopului cardiac sau a spasmelor musculare. Curentul electric de înaltă frecvență provoacă arderea țesuturilor, dar nu pătrunde în corp suficient de departe pentru a provoca stop cardiac (vezi electrochirurgia ). De asemenea, este importantă calea: dacă curentul trece prin piept sau cap, există o șansă crescută de deces. De la un circuit principal sau un panou de distribuție a energiei, este mai probabil ca deteriorarea să fie internă, ducând la stop cardiac . Un alt factor este că țesutul cardiac are o cronaxie (timp de răspuns) de aproximativ 3 milisecunde, astfel încât electricitatea la frecvențe mai mari de aproximativ 333 Hz necesită mai mult curent pentru a provoca fibrilație decât este necesar la frecvențe mai mici.

Comparația dintre pericolele curentului alternativ la frecvențele tipice de transmisie a puterii (de exemplu, 50 sau 60 Hz) și curentul continuu a fost un subiect de dezbatere încă de la războiul curenților din anii 1880. Experimentele pe animale efectuate în acest timp au sugerat că curentul alternativ a fost de aproximativ două ori mai periculos decât curentul continuu pe unitate de curent (sau pe unitate de tensiune aplicată).

Uneori se sugerează că letalitatea umană este cea mai frecventă cu curentul alternativ la 100-250 volți; cu toate acestea, moartea a avut loc sub acest interval, cu provizii de până la 42 de volți. Presupunând un flux constant de curent (spre deosebire de un șoc de la un condensator sau de la electricitatea statică ), șocurile de peste 2.700 de volți sunt adesea fatale, cele de peste 11.000 de volți fiind de obicei fatale, deși au fost observate cazuri excepționale. Potrivit unui comic Guinness Book of World Records , Brian Latasa, în vârstă de șaptesprezece ani, a supraviețuit unui șoc de 230.000 volți pe turnul unei linii de înaltă tensiune din Griffith Park , Los Angeles, pe 9 noiembrie 1967. Un reportaj al evenimentului a declarat că a fost „zguduit prin aer și a aterizat peste linie” și, deși salvat de pompieri, a suferit arsuri de peste 40% din corp și a fost complet paralizat, cu excepția pleoapelor. Șocul cu cea mai mare tensiune raportată a supraviețuit a fost cel al lui Harry F. McGrew, care a intrat în contact cu o linie de transmisie de 340.000 volți în Huntington Canyon, Utah.

Prevenirea

Epidemiologie

În SUA au fost raportate 550 de electrocutări în 1993, 2,1 decese la un milion de locuitori. În acel moment, incidența electrocutiilor scădea. Electrocutiile la locul de muncă reprezintă majoritatea acestor decese. În perioada 1980-1992, o medie de 411 muncitori au fost uciși în fiecare an prin electrocutare. Decesele la locul de muncă cauzate de expunerea la electricitate în SUA au crescut cu aproape 24% între 2015 și 2019, de la 134 la 166. Cu toate acestea, leziunile electrice la locul de muncă au scăzut cu 23% între 2015 și 2019 de la 2.480 la 1.900. În 2019, primele 5 state cu cele mai multe decese electrice la locul de muncă au fost: (1) Texas (608); (2) California (451); (3) Florida (306); (4) New York (273); și (5) Georgia (207).

Un studiu recent realizat de National Coroners Information System (NCIS) în Australia a dezvăluit trei sute douăzeci și unu (321) de cazuri închise de decese (și cel puțin 39 de cazuri de decese încă în curs de anchetă coronariană) care au fost raportate medicilor legali australieni unde o persoană a murit de electrocutare între iulie 2000 și octombrie 2011.

În Suedia, Danemarca, Finlanda și Norvegia, numărul deceselor electrice pe milion de locuitori a fost de 0,6, 0,3, 0,3 și, respectiv, 0,2 în anii 2007-2011.

Persoanele care supraviețuiesc traumei electrice pot suferi o serie de leziuni, inclusiv pierderea cunoștinței, convulsii, afazie, tulburări vizuale, dureri de cap, tinitus, pareză și tulburări de memorie. Chiar și fără arsuri vizibile, supraviețuitorii șocului electric se pot confrunta cu dureri și disconfort muscular pe termen lung, oboseală, cefalee, probleme cu conducerea și senzația nervului periferic, echilibru și coordonare inadecvate, printre alte simptome. Leziunile electrice pot duce la probleme cu funcția neurocognitivă, afectând viteza de procesare mentală, atenție, concentrare și memorie. Frecvența ridicată a problemelor psihologice este bine stabilită și poate fi multifactorială. Ca și în cazul oricărei experiențe traumatice și care pune viața în pericol, leziunile electrice pot duce la tulburări psihiatrice posttraumatice. Există mai multe institute de cercetare non-profit care coordonează strategiile de reabilitare pentru supraviețuitorii leziunilor electrice, conectându-i cu clinicieni specializați în diagnosticul și tratamentul diferitelor traume care apar ca urmare a leziunilor electrice.

Utilizări deliberate

Utilizări medicale

Șocul electric este, de asemenea, utilizat ca terapie medicală, în condiții atent controlate:

Divertisment

Mașină electrizantă la Musée Mécanique care funcționează de fapt cu vibrații

Șocurile electrice ușoare sunt, de asemenea, utilizate pentru divertisment, mai ales ca o glumă practică, de exemplu, în dispozitive precum un stilou șocant sau o gumă șocantă . Cu toate acestea, dispozitive precum un buzzer de bucurie și majoritatea celorlalte mașini din parcurile de distracții folosesc astăzi numai vibrații care se simt oarecum ca un șoc electric pentru cineva care nu se așteaptă.

De asemenea, este folosit cu divertisment pentru stimularea sexului. Acest lucru se face de obicei prin utilizarea unui electrostimulator erotic care induce electrostimularea erotică . Aceste dispozitive pot include o baghetă violetă , stimulare nervoasă transcutanată electrică , stimulare musculară electrică și unități create pentru joc.

Poliția și apărarea personală

Arme cu electroșocuri sunt incapacitant arme folosite pentru subjugarea unei persoane prin administrarea de șoc electric pentru a perturba superficiale musculare funcții. Un tip este un dispozitiv cu energie conductivă (CED), un pistol de electroșoc cunoscut popular sub numele de marcă „ Taser ”, care trage proiectile care administrează șocul printr-un fir subțire și flexibil. Deși sunt ilegale pentru uz personal în multe jurisdicții, Tasers a fost comercializat publicului larg. Alte arme de electroșoc, cum ar fi armele de asomare, bastoanele de asomare („ursuri de vite”) și curele de electroșocuri administrează un șoc electric prin contact direct.

Gardurile electrice sunt bariere care utilizează șocuri electrice pentru a descuraja animalele sau oamenii de la trecerea unei granițe. Tensiunea șocului poate avea efecte variind de la incomod, dureros sau chiar letal. Cele mai multe garduri electrice sunt folosite astăzi pentru garduri agricole și alte forme de control al animalelor, deși sunt frecvent utilizate pentru a spori securitatea zonelor restricționate și există locuri în care sunt utilizate tensiuni letale.

Tortura

Șocurile electrice sunt utilizate ca metodă de tortură , deoarece tensiunea și curentul recepționat pot fi controlate cu precizie și utilizate pentru a provoca durere și frică, fără a afecta întotdeauna vizibil corpul victimei.

Tortura electrică a fost utilizată în război și de către regimuri represive încă din anii 1930. Se știe că armata Statelor Unite a folosit tortura electrică în timpul celui de-al doilea război mondial . În timpul războiului din Algeria, tortura electrică a fost folosită de forțele militare franceze. Amnesty International a publicat o declarație conform căreia forțele militare ruse din Cecenia au torturat femeile locale cu șocuri electrice prin atașarea de fire pe sânii lor.

Parrilla ( spaniolă pentru „gratar“) este o metodă de tortură prin care victima este legat de un cadru metalic și supus la șoc electric. A fost folosit în mai multe contexte din America de Sud. Parrilla a fost utilizat în mod obișnuit la Villa Grimaldi , un complex de închisoare menținut de Dirección de Inteligencia Nacional , o parte din Pinochet regimului. În anii 1970, în timpul războiului murdar , parrilla a fost folosită în Argentina. Francisco Tenório Júnior (cunoscut sub numele de Tenorinho), un pianist brazilian, a fost supus parrillei în timpul dictaturii militare din Brazilia .

Avocații bolnavilor mintali și unii psihiatri precum Thomas Szasz au afirmat că terapia electroconvulsivă (ECT) este tortură atunci când este utilizată fără un beneficiu medical de bună credință împotriva pacienților recalcitranti sau care nu răspund.

Centrul Judecător Rotenberg din Canton , Massachusetts , a fost condamnat pentru tortură de raportorul special al Organizației Națiunilor Unite privind tortura pentru utilizarea șocurilor electrice ca pedeapsă ca parte a programului său de modificare a comportamentului .

Ucigașul în serie japonez Futoshi Matsunaga a folosit șocuri electrice pentru a-și controla victimele.

Pedeapsa capitală

Șocul electric livrat de un scaun electric este uneori folosit ca mijloc oficial de pedeapsă capitală în Statele Unite, deși utilizarea acestuia a devenit rară în ultima vreme. Deși unii susținători originali ai scaunului electric au considerat-o o metodă de execuție mai umană decât agățarea, împușcarea, gazarea otrăvurilor etc., acum a fost în general înlocuită cu injecții letale în statele care practică pedeapsa capitală. Rapoartele moderne au susținut că uneori este nevoie de mai multe șocuri pentru a fi letale și că persoana condamnată poate lua foc de fapt înainte de moarte.

În afară de anumite părți ale Statelor Unite , doar Filipine ar fi folosit această metodă, din 1926 până în 1976. A fost înlocuită intermitent cu echipa de executare , până când pedeapsa cu moartea a fost abolită în țara respectivă. Electrocutarea rămâne legală în cel puțin 5 state (Virginia, Florida, Alabama, Carolina de Nord și Kentucky) din Statele Unite.

Vezi si

Referințe

Surse citate

linkuri externe

Clasificare