电击伤

作者:Daniel P. Runde, MD, MME, University of Iowa Hospitals and Clinics
已审核/已修订 8月 2024
看法 进行患者培训

电击伤是人造电流流经人体引起的损害。症状轻则有皮肤烧灼伤、内脏和其他软组织损伤,重则导致心律失常和呼吸暂停。需根据病史、临床标准和选择性的实验室检查来诊断。对于严重损伤患者需给予支持治疗和密切看护。

家中的意外电击伤(例如触摸电源插座或被小型电器电击)很少导致严重伤害或后遗症。然而,在美国每年因意外接触高压电导致近 400 人死亡,>30,000起非致命性电击事件,电烧伤约占烧伤科入院病例的5%。

电击伤的病理生理学

传统观点认为,电击伤的严重程度取决于接触电击的特征,即所谓的Kouwenhoven因素:

  • 电流类型(直流电 [DC]或交流电 [AC])

  • 电压和电流(二者均是电流强度的度量)

  • 触电时间长短(触电时间愈长伤害程度愈严重)

  • 身体电阻

  • 电流通路(决定具体哪些组织受损)

然而,电场强度似乎可以更准确地预测损伤的严重程度。

Kouwenhoven因素

交流电频繁变换电流方向;在美国和欧洲家用电源插座供电通常是交流电。直流电电流方向不变;电池供电通常是直流电。除颤仪和电复律器通常放出直流电。

交流电如何影响人的身体主要取决于变换频率。美国(60 Hz)和欧洲(50 Hz)的家庭使用低频(50 至 60 赫兹 [Hz])交流电。低频交流电会引起肌肉长时间收缩(手足搐溺症),这可能会阻止人将手或其他身体部位从电流源上移开。由于存在长时间接触的可能性,交流电比相同电压和电流的高频交流电或直流电造成更高的受伤率和死亡率。直流电仅引起肌肉挛缩,从而将触电者弹离电源。

无论是交流电还是直流电,均是电压(V)和电流量(A)愈高,引起的电击伤害愈大(相同触电时间下)。美国的家庭电流为 110 V(标准电源插座)至 220 V(例如,供暖/空调设备、干衣机、烤箱、电动汽车充电器)。高压(> 500 V)电流容易导致深度 烧伤而低压(110至220 V)电流则容易引起肌肉抽搐,若患者无法将手(或其他身体部位)从电流源移开,则存在长时间接触的风险。能使手臂屈肌收缩但又能允许手脱离电源的最大电流量称为“摆脱电流”。 摆脱电流因人的体重和肌肉质量而异。对于一个平均体重为70公斤的人来说,直流电的摆脱电流约为75毫安(mA),交流电的摆脱电流约为15毫安(mA)。

60Hz低压交流电仅60~100mA的电流强度流经胸部即使不到1秒钟就能引起心室纤颤;直流电则需约300~500mA。 如果电流直接流经心脏(如经过心导管或心脏起搏器),<1mA(无论是AC还是DC)即可引起心室纤颤。

触电所致的组织损伤主要是电能转换为热能,从而导致热损伤。耗热等于电流量2×电阻×触电时间;因而,对于既定的电流和触电时间,组织电阻愈大,受损愈严重。人体电阻(以欧姆/平方厘米(ohms/cm2)计量)主要由皮肤提供,因为所有内脏组织电阻可以忽略不计(除外骨头)。较厚的皮肤和干燥皮肤可增加电阻;干燥、角化良好及完整无损的皮肤平均电阻是20,000~30,000ohms/cm2。像手掌和足底这种粗糙厚皮肤,电阻约200万~300万ohms/cm2,相比之下,湿润、薄的的皮肤,电阻约500ohms/cm2。 破损皮肤(如切割伤、擦伤、针刺伤)或湿润黏膜(如口腔、直肠、阴道)的电阻可低至200~300ohms/cm2

皮肤电阻愈高,所耗电能愈多,从而导致大片皮肤烧灼伤,但内脏损伤较小。如果皮肤电阻低,皮肤烧灼伤面积会很小甚至没有烧伤,但更多电能可转至体内。因此,外部皮肤没有烧灼伤并不表示没有电击伤,而且外部皮肤烧伤的严重程度并不能预测电击伤的严重度。

经验与提示

  • 外部烧伤的缺失或严重程度并不能预测内部电击伤的存在或严重程度。

内部组织的损伤程度取决于它们各自的电阻和电流密度(即单位面积电流;流经面积愈小,电能愈集中)。 例如,当电流流经手臂时(主要流经低电阻组织,如肌肉、血管、神经),在关节处电流密度增加,因为在关节交叉区域高电阻组织(如骨头、肌腱)所占比例较大,使低电阻组织面积相对下降,因此,电流对低电阻组织的损伤在关节处最严重。

电流流经人体的通路决定哪些结构受损。因为交流电不停转变方向,所以通常所用的术语“入口”和“出口”并不恰当;“电源接触点”和“接地点”更精确。手部是最常见的电源接触点,头部次之。足部是最常见的接地点。由一只手臂流向另一只手臂或由手臂流向足底的电流很有可能流经心脏,从而可能引起心律失常。这比由一只脚流向另一只脚的电流更危险流向头部的电流可引致中枢神经系统损伤。

电场强度

电场强度是指电场作用区域内的电力强度。电场强度,连同Kouwenhoven因素,也可决定组织损伤程度。例如20,000V(20kV)的电流从一个2米高(约6英尺)的人头部流向接地点其电场强度约合10kV/m。同样的,110V的电流通过仅1cm组织(如流经一个小孩的嘴唇)可产生等同于11kV/m的电场强度;这就是为何如此小面积低电压可产生与某些流经更大面积的高电压同样严重的组织损伤。相反,就电压而非电场强度而言,高电压损伤专业来说为轻微电击伤。例如,冬天拖着脚在地毯上行走会遭到数千伏电压电击,但几乎不会造成损伤。

即便电能不足以造成热损伤,但电场作用仍可导致细胞膜损伤(电穿孔)。

伤害类型

低场强会引起即刻不适感(被“电击”感),但很少引起严重或永久性损伤。高场强会引起体内组织热损伤或电化学损伤。损伤可能包括

  • 溶血

  • 蛋白质凝固

  • 肌肉和其他组织的凝固性坏死

  • 血栓形成

  • 脱水

  • 肌肉和肌腱撕脱

高电场强度损伤可能导致大量水肿,当静脉中的血液凝固和肌肉肿胀时,会导致筋膜间隔区综合征。严重水肿亦会导致血容量不足和低血压。肌肉损伤会导致横纹肌溶解症、肌红蛋白尿及电解质紊乱。肌红蛋白尿、血容量不足和低血压会增加急性肾损伤的风险。 受损组织数量与脏器功能障碍并非总是相关(如相对较少组织破坏亦可能会引起心室纤颤 )。

电击伤的症状和体征

即便电流不规则穿透深部组织,皮肤上也会出现边界清晰的烧灼伤

小孩咬或吮吸延长的电线,会导致口腔和嘴唇烧伤。这类烧伤会导致牙齿、下颌骨和上颌骨生长受损,影响美观。在损伤后5~10天焦痂脱落会导致唇动脉出血,这类事件在儿童的发生率高达10%以上。

电击伤会引起强有力的肌肉收缩或跌倒(例如,从梯子或屋顶上跌下),导致关节脱位(电击伤是导致肩关节后脱位的少见原因之一)、脊柱或其他骨关节骨折、内脏损伤及其他钝挫伤。

亦可能由于中枢神经受损或肌肉麻痹而出现严重的非自主性肌肉收缩癫痫发作心室纤颤呼吸暂停 。大脑、脊髓和外周神经损伤会导致各种神经功能缺陷。

在浴室意外事件中(当一个淋湿(触地)的人接触到110V电路时——如一个吹风机或一台收音机)可能会出现心脏骤停 而没有皮肤烧灼伤。心脏骤停患者最常见的心律失常是心室颤动(1)。

关于电击伤1-5年后是否出现神经、心理和身体后遗症,是否发病率更显著,说法尚很微妙且模糊 (2)。

症状和体征参考

  1. 1.Kroll MW, Luceri RM, Efimov IR, Calkins H: The electrophysiology of electrocution. Heart Rhythm O2 4(7):457-462, 2023.Published 2023 Jun 9.doi:10.1016/j.hroo.2023.06.004

  2. 2.Wesner ML, Hickie J: Long-term sequelae of electrical injury.Can Fam Physician 59(9):935-939, 2013.

电击伤的诊断

  • 全面体检

  • 有时需行心电图、心肌酶谱或尿常规检查

受害者一旦脱离电流后,若判定为心脏骤停呼吸骤停。应立即给予必要的复苏。待初步复苏后,受害者(特别是跌倒或被弹开的患者)需行全身体格检查。

无症状、体检正常、未怀孕、无已知心血管疾病且仅短暂接触家用电流的患者通常没有严重的急性内外部损伤,不需要进一步检查或监测。除此之外,其他受害者需考虑行心电图、全血细胞计数、心肌酶及尿常规等检查(尤其需检测是否有肌红蛋白尿)。有意识障碍的受害者需行CT或MRI检查。

电击伤的治疗

  • 切断电流

  • 复苏

  • 镇痛

  • 有时需要6~12小时心电监护

  • 伤口护理

常规护理

所有电烧伤患者均应接受适当的破伤风预防

有嘴唇烧伤的患儿需转运至儿童医院牙科或熟知这类损伤的口腔外科诊治。

院前治疗

首要任务是中断患者与电流源的接触,通常是通过切断电流(例如,通过断路器或开关,将设备从电源插座上拔下)。高压与低压电线常不易区分,尤其在户外。警告: 为避免触电,救援人员在切断电源之前,不应试图解开任何被电线(无论是高压还是低压)缠住的人。

严重受伤或休克

对患者同时进行评估和复苏。休克,可能由创伤或大面积烧伤引起,已得到控制。基于皮肤烧伤范围的标准烧伤液体复苏公式,可能会低估电烧伤时的液体复苏需要量,所以不被使用。相反,要滴定液体以维持足够的 尿量 (约0.5至1.0 mL/kg/小时)。

患者可能有 横纹肌溶解症 肌红蛋白尿,保持足够的尿量尤为重要,而碱化尿液可能有助于降低 肾衰竭。手术清创去除大量的烧伤肌肉组织也可能有助于减少肌红蛋白尿性肾衰的几率。

对于电烧伤后所致的剧烈疼痛,静脉使用阿片类止痛剂需谨慎。

所有遭受严重电烧伤的患者均需转运至专科烧伤病房进行治疗。

心脏病高危因素

在初步评估时心电图正常的患者中,致命性心律失常并不常见(1)。

然而,心脏监测适用于以下任何一种情况:

  • 心律失常

  • 胸痛

  • 任何提示心脏受损的征象

  • 已知的结构性心血管疾病(如先天性心脏缺陷)

由于潜在的胎儿心脏损伤,孕妇可能需要入院进行胎儿监测和评估(2)。

轻度烧伤

患者应接受 局部烧伤伤口护理 如果需要的话。可使用非甾体类消炎药(NSAIDs)或其他镇痛药来治疗疼痛。

无症状或仅有轻微症状、有轻度烧伤或体格检查无发现、未怀孕、无已知心血管疾病且仅短暂接触家用电流的患者通常没有需要入院的严重急性内伤或外伤,可以出院。

治疗参考文献

  1. 1.Bailey B, Gaudreault P, Thivierge RL: Cardiac monitoring of high-risk patients after an electrical injury: a prospective multicentre study [published correction appears in Emerg Med J 2007 Aug;24(8):605]. Emerg Med J 24(5):348-352, 2007.doi:10.1136/emj.2006.044677

  2. 2.Caballero-Carvajal JA, Manrique-Hernández EF, Becerra-Ar C, et al: Secondary maternal-fetal consequences to electrical injury: A literature review.Taiwan J Obstet Gynecol 59(1):1-7, 2020.doi: 10.1016/j.tjog.2019.11.001

电击伤的预防

可接触或可能被躯体触及的电设备,需要适当绝缘、接地,并归入需要安装保护性环路切断装置的电环路之中。对无法接地的环路,当仅有5mA电流漏向地面时,环路切断器是有效且易得的。插座口的防护措施降低了家中婴幼儿的触电风险。

为避免电流跳跃(电弧伤)造成伤害,在高压电线附近不应使用杆和梯子。

关键点

  • 除了烧伤以外,交流电还会阻止患者将手从电流源上移开,而直流电则会将患者抛出,从而造成伤害。

  • 虽然皮肤烧伤的严重程度并不能预测内脏损伤程度,但如果皮肤电阻较低,内脏损伤会更严重。

  • 全面检查患者,包括创伤。

  • 除非是无症状、没有怀孕、既往无心脏疾病,并只有短暂触电的患者,否则均应考虑行心电图、血常规、心肌酶、尿常规检查和心电监护。

  • 应将严重电烧伤的患者转运至烧伤专科病房治疗,如果怀疑内脏损伤,即刻开始液体复苏。

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