Влияние физических параметров электрического тока на электротравму.

ЗНАЧЕНИЕ ПУТИ ТОКА. Стандартные варианты путей прохождения тока в теле приведены на рисунке. По этим "петлям" обычно пускают ток в эксперименте для получения электротравмы. Петли, обозначенные № 1,2,3, 4 и 5, обеспечивают прохождение тока через сердце и поэтому для человека и собаки являются наиболее опасными.

ЗНАЧЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ. Электротравму принято делить на: низковольтную, когда напряжение не превышает 1000В, и высоковольтную когда напряжение превышает 1000В. Вводится также понятие и "сверхвысоковольтной электротравмы" (напряжение в сотни киловольт, поражение молнией). Напряжение до 40 В не вызывает смертельных поражений, при воздействии же напряжения средней величины процент смертельных исходов возрастает до 20-30%, при напряжении 1000 В эта цифра повышается до 50%, а затем снова понижается. Далее кривая процента летальности круто поднимается и достигает 100% при воздействии токов напряжения 30 000 В. Однако описаны случаи, когда человек, подвергшийся действию тока в несколько десятков тысяч вольт, оставался живым, а менее высокое напряжение поражало смертельно. Таким образом, как высказался С. Еллинек (1927), всякий ток может убить, но не всякий ток должен убить.

ЗНАЧЕНИЕ СИЛЫ ТОКА. Литературные данные касаются главным образом переменного тока 50-60 Гц.

Ток до 0,5-1,0 мА не ощущается. А при больших величинах силы тока можно выделить 4 диапазона.

Первый диапазон. От 0,5-2,0 до 25 мА. При этом первые ощущения появляются при силе тока 1,1-3,5 мА, при 5,0-8,0 мА появляются болевые ощущения, при 12-15 мА развиваются судороги, но человек может самостоятельно отпустить электроды: при достижении тока 15-25 мА судороги становятся настолько сильными, что человек не в состоянии самостоятельно отключиться от электродов ("неотпускающий ток").

Второй диапазон. Токи от 25-80 мА. "Неотпускающий ток" при кратковременном воздействии непосредственной опасности для жизни не представляет. При токе же этого диапазона "прикосновение" более длительное может привести к смерти, вызывая судороги дыхательных мышц и как следствие - острую электрическую асфиксию.

Третий диапазон. Это в пределах от 80 мА до 3 А, способные вызывать фибрилляцию сердца.

Четвертый диапазон. Токи свыше 3 А. При увеличении силы тока, проходящего через сердце, за пределы его минимальной величины, вызывающей фибрилляцию, ток постепенно теряет эту способность.

ЗНАЧЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ. Суммарное (полное) сопротивление (активное - реактивное) именуется импедансом. Поскольку в биологических системах нет металлических проводников (т.е. нет условий для проявления индуктивных сопротивлений), то в импеданс входят только омическое и емкостное сопротивления. Сопротивление целого организма можно представить в виде следующей схемы (А. Ф. Пахомова, 1961).

Пока эпидермис цел, схема работает и постепенное возрастание напряжения ведет к менее выраженному нарастанию тока. Но как только наступает "гистологический" пробой, ток скачкообразно возрастает и в дальнейшем тело животного ведет себя как чисто омическое сопротивление. Величина пробойного сопротивления по данным различных авторов колеблется в пределах 10-43 В.

Поскольку сопротивление тела животного зависит от напряжения и частоты тока и его "петли", то в литературе имеется огромный разброс величин сопротивления - от 1000 до 1 000 000 Ом. Но это касается только полного сопротивления, основная часть которого определяется роговым слоем эпидермиса. Что касается внутреннего сопротивления (Rв), то в этом отношении авторы довольно едины и оценили его в 700-1000 Ом. Важно, что сопротивление меняется в зависимости от состояния нервной системы - например, боль снижает его. Сопротивления различных тканей организма значительно разнятся. Так, известно, что наименьшим сопротивлением обладают спинномозговая жидкость, сыворотка крови и лимфа, на втором месте стоят цельная кровь и мышечная ткань. Внутренние органы, имеющие полную белковую основу, вещество мозга и жировая ткань плохо проводят электрический ток. Большим сопротивлением обладают также кожа (особенно наружный эпидермальный ее слой) и кости, лишенные надкостницы, хрящи.

Особенности сопротивления различных участков организма определяют феномен относительной редкости поражения внутренних органов (за исключением сердца) при электротравме. Так, при прохождении тока одинаковой силы через бедро и туловище, поперечник которого значительно больше и где он распределяется на большую площадь, сопротивление будет выше в конечностях, а значит и повреждающее действие тока будет в них выше, чем во внутренних органах.

ФАКТОР ВРЕМЕНИ. Продолжительность действия тока имеет существенное значение для поражающего организм действия этого экстремального фактора. Вредность тока нарастает со временем его действия. Так при действии в течение 0,02 с ток даже в 1000 В не вреден, а при экспозиции в 1 с он вызывает смерть. Лучше всего значение фактора изучено в отношении переменного тока (60 Гц). Уменьшение длительности действия тока от 3 до 0,1 с и меньше приводит к увеличению порогового тока фибрилляции почти в 10 раз.

ЗНАЧЕНИЕ РОДА ТОКА. Напряжения постоянного и переменного тока, эквивалентные по своему биологическому действию, соответственно равны 120 В и 42 В. Однако постоянный ток менее опасен, чем переменный, только до напряжения 500 В, когда опасность обоих токов выравнивается, а при напряжениях более 500 В опаснее постоянный ток.

РОЛЬ ЧАСТОТЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА. В экспериментах на крупных животных и при поражении человека найдено, что частота 40-60 Гц наиболее эффективна для индукции фибрилляции сердца. Существуют противоречивые данные о снижении поражающего действия-тока при снижении его частоты ниже 40 Гц и повышении свыше 60 Гц. Во всяком случае, имеются данные, что в диапазоне 50-1000 Гц снижения раздражающего действия тока на человека не наблюдаются. В то же время частота в 200 Гц наиболее опасна по эффекту остановки дыхания.

РОЛЬ НАПРАВЛЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА. Различают восходящий ток (катод на краниальной части тела, анод на каудальной) и нисходящий (противоположное расположение электродов). Восходящий постоянный ток опаснее нисходящего того же направления. Это объясняется тем, что катод повышает возбудимость, а анод подавляет ее. Поэтому при восходящем токе синусный узел сердца находится под ускоряющим влиянием катода, а верхушка под подавляющим действием анода. Возбуждение, исходящее из синусного узла, наталкивается на своем пути на все увеличивающееся торможение проводимости. Когда последняя становится ниже критической величины (12 см/с), наступает фибрилляция. При нисходящем же токе волна возбуждения, исходящая из подавленного анодом синусного узла, во время своего распространения ускоряется катодом. Поэтому при восходящем токе имеются условия для возникновения фибрилляции в течение всего времени, пока цепь замкнуnа, в то время как при нисходящем токе эти условия существуют только в момент разрыва цепи.