电流损伤.doc
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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流电流损伤.精品文档.文献缺附图20张字符数18626 第十六章 电流损伤 电流通过人体引起可感知的物理效应,称为电击。电流通过人体所引起皮肤及其他组织器官的损伤称为电损伤(electric injury)。因电流作用导致人体死亡称电击死(electric fatalities)。电流损伤十分多见,已不容忽视。如生活用电、工农业动力用电,均可造成人体伤害或死亡。随着工农业电气化程度日见提高,家用电器迅速普及,而安全用电的知识和措施(如漏电保护装置等)及对电知识的普及未能同步跟上,电器本身的安全性能也存在不少问题,致使触电事故不断发生。再则,近年
2、来用电量成倍增加,线路陈旧,超负荷工作,电线绝缘失效,漏电事故也时有发生。 触电多发生在下列两种情况:一是机体直接与低压或高压电源接触;二是机体处于高压电或超高压电的电场中,机体本身虽未直接接触电源,但电流可先击穿空气或其他介质,继而进入机体导致触电。人体只有成为电流通路的一个组成部分,才会发生触电。 常见触电的原因多为误碰电源、开关;儿童玩弄电器设备;用户私拉、乱接电线;或电器设备缺陷及损坏漏电;或违章布线,带电拆修电器设备等。电击伤(死)多属工农业和日常生活中的意外灾害事故。偶见医疗诊治过程中的电针、除颤器、起搏器、内窥镜,以及治安用电警棍所释放的脉冲电流致人伤害的报告。法医学实践工作中,
3、也可遇到触电自杀、他杀或用其他手段他杀后伪装电击现场者。电刑(judicial electrocution) 在某些国家如美国,是处决死刑犯的一种手段。 第一节 电击伤和电击死 电流可造成人体损伤和死亡。触电后立即死亡者较常见;也可见延迟性死亡或死于晚期并发症;还有的触电后即意识丧失,然后意识恢复,尚可说话,行走,但短时间后又虚脱死亡。电击后偶尔也可发生假死,表现为呼吸停止,心跳仍存在,但处于极度微弱状态。若及时抢救可能复苏。 一、电流作用于人体的影响因素 电流损伤的严重程度受多种因素影响:电流的类型和强度、电压、皮肤电阻、电流接触机体的部位和作用时间、电流通过人体的途径和人体所处环境等因素。
4、 电流类型和强度 电流有交流电和直流电两种类型,两者均可造成电击伤或电击死。同是500V电压的交流电或直流电对人体的损害程度大致相同;但人体对500V以下的交流电比对直流电要敏感46倍,故在此电压范围内,相同电压的交流电比直流电危险。5080mA的交流电可引起人体的心室纤颤、乃至死亡;但对250mA的直流电,人体却可耐受。100mA的交流电可在0.2秒内致心室纤颤和停搏,而4A的直流电却反而可使心律失常者恢复窦性心律。直流电的电压愈高,其电解作用愈强,故对人体的危险性也愈大。对人体危险性最大的是日常生活和工农业常用的频率为5060Hz的交流电,因为这种频率的交流电通过机体时,驱使细胞内的离子随
5、该电流的频率往返运动的速度,正好可令其在细胞内来回一次,使细胞受到最强烈的骚动和破坏。同时,这种频率的交流电又与机体组织器官的生物电节率相符,通过心脏时,心肌兴奋性发生变化,引起心肌纤维颤动;亦可使细胞膜发生去极化,引起骨骼肌发生强直性收缩,以致触电者手握住电源不放,延长电流通过时间,造成死亡。40160Hz的电流最易引起心室纤颤,160Hz以上的交流电的伤害作用,随其频率的增高而降低。高压高频交流电常用于临床治疗。 单位时间内通过已知截面的电量称电流强度。它是影响电流损伤最重要的因素。一般认为,通过机体的电流强度越大,引起机体的损害越严重。个体对电流的敏感度存在一定的差异,有些人1mA已有刺
6、痛感,910mA时已不能松开电线。多数人能耐受的最大电流值约为30mA,达40mA时常致意识丧失。实验表明:健康男性青年能耐受的最大电流强度为21.6 mA,8.89.4mA可使其紧握电源。女性耐受力稍差,能耐受的最大电流强度为14mA,6mA 就可使其紧握电源。从触电者肌肉收缩不能摆脱电源时起,机体已开始受到损害。人体能摆脱电源的临界电流值远远低于产生心室颤动而致死的电流值。 通常直流电电流强度达到100 mA 时,交流电电流强度达到7080mA 时,对人体可致命。 处电刑致死所使用的电流为:7.5 A、60 Hz、2300 V 通电7秒钟后,继之再用550 V 同样大小的电流通电52秒而致
7、人死亡。 电压 1000V以上的电流称为高压电流。与低压电相比,临床上高压电引起的休克较容易救治。这是由于高压电选择性地作用于神经系统和呼吸器官,通过有效的人工呼吸可以治愈。高压电的危险在于皮肤与电源之间形成电弧,使衣服燃烧,组织烧伤。焦耳热可高达4000,致机体严重烧伤而死亡。曾有一例接触3000V电源后,经抢救复苏,上肢广泛严重烧伤,经截肢治愈。反之,低压电主要作用于心脏的传导系统,往往引起致命性心室纤颤。交流电致触电后休克死亡,多发生在电压为220250V者。上海医科大学报道的30例电击死,其电压情况是:220V 24例,380V 3例,6000V 2例,电压不明1例。电压100V以下致
8、死案例报告极少,因日常用电多为110V、220V或380V。而一些家用仪器和汽车用电则在12V或24V。但有用20V和24V电针刺入胸前皮肤致死的报告。其触电致死的前提是接触电源时间长,接触部位电阻小。 皮肤电阻 电阻与电流强度呈反比,此即物理学欧姆定律所证实。皮肤电阻越大,进入人体的电流量越少,反之,皮肤电阻越小,进入人体的电流量越多,对人体的损伤愈大,死亡的可能性愈高。因为造成电流损伤和死亡的首要因素是电流通过人体的量及电流强度,而电流进入人体的量又与电阻有关,IV/R。所以人体组织的电阻对触电后果起重要作用。人体各种组织的电阻均不相同,皮肤、骨、软骨、毛发的电阻最大;脂肪、神经、肌肉的电
9、阻次之;心、脑、血(体)液的电阻较小。 一般皮肤电阻约50010,000。干燥的手掌、足掌皮肤电阻可达1,000,0002,000,000甚至更大。出汗使电阻减小,可减为25,00030,000;水或盐水浸湿的皮肤,电阻更可减至1,2001,500。当电阻为1,200时,110V的交流电即可引起死亡;降为300时,仅30 V即可致死。电流损害皮肤后,由于电解作用,电阻可降至380,但是烧伤致凝固性坏死后,皮肤电阻又上升致使电流中断。如果组织发生炭化,则又能导电。身体各部位皮肤电阻大小不一,脚掌最大,大腿内侧最小。血管丰富的部位,如颊部,电阻小。粘膜的电阻仅约1,5002,000。但骨电阻可高达
10、900,000,生成的焦耳热可高达数千度,可使骨质熔化,形成骨珍珠。 电流作用于机体的时间 电流作用于机体的时间愈长,通过人体的电流量愈大,则后果愈严重。如高压电流作用于机体的时间小于0.1秒钟时,不引起死亡;但作用1秒钟,可引起死亡。10,000 V的电流作用半秒钟无危险,或仅引起惊惧,但是200300 V的电流长时间作用于机体却能致死。低电压所致局部损伤的程度也明显地决定于接触时间的长短,随时间的延长,损伤由皮肤电流斑或水泡形成、炭化,以至露出肌肉和骨骼。 电流通过机体的途径 电流进入人体的部位通常是身体接触电源处(如以手碰到电源,或电源触及身体某部位),离开人体处即电流出口,可能为接地处
11、或接触电器的地线处。电流通过体内的路经取决于可能离体点的相对电阻,因电流总是选择电阻最小的通路及入、出口间最短的距离。电流的入口与出口之间即为电流通路。电流通过脑、心、肺时最危险。触电后电流通过机体的途径80是由一侧肢体进入,另一肢体逸出。其中最常见的是由手入,从足出。电流由上肢至上肢或由上肢至下肢。特别是由左上肢经过心脏区域至右下肢;由胸腹部至背部;由头、颈部至手或足部因均可通过心脏,所以十分危险。电流由下肢至下肢,由于不通过心脏及脑,所以危险性较小。美国用电刑处死罪犯时,先将头发剃光并涂上一层导电膏,戴上帽状电极,两足绑上另一电极通电致死。单极性接触时,电流通过机体入地,机体成为接电入地的
12、导体,其电流效应决定于身体接触地面的状况。如干燥地面、脚穿胶鞋或足底垫有木板可阻止电流通过。相反,如赤足、鞋底有铁钉或金属后根则能促进电流通过。 电源两极间距很近时,如电插头、电警棍等接触人体,由于作用于人体的电流回路很短,一般不至于引起电击死。 机体接触电源的状况 如上所述,电源与皮肤接触紧密,则二者间的电阻小。根据欧姆定律,电阻越小,通过的电流就越大。电流大,对人体的损害就大。根据焦耳定律,电流越大,局部产热就多,引起的烧伤就明显。但当皮肤形成烧伤后,组织凝固使电阻急剧升高,进入体内的电流量又随之减小。 电源不与机体直接接触也可发生电击死。主要见于机体处于高压电场、电弧或电流火花的范围内;
13、或在水中通过水导电造成。 机体状态 电流引起人体损伤的程度与机体健康状态有很大关系。受热、受冷、疲劳、失血、兴奋、恐惧、过敏体质、某些内分泌和心血管疾病等均可使机体对电刺激敏感性增高。而睡眠、麻醉等却能使机体敏感性减低。另外,抢救的时间和方法对预后很重要。触电后能否抢救成功,多决定于触电者能否迅速脱离电源。 环境状况 意外触电伤亡事故多发生于潮湿的环境中。如在浴室内使用电吹风,由于湿度大,常使电吹风外壳带电;漏电电器或破损电线浸没于水中等。上海医科大学报道的30例意外触电死案例,25例发生于79月间,占83。其原因是由于夏季暑热、出汗较多易于导电,死者多数不穿戴绝缘劳动防护用品。 二、 电流对
14、人体的作用 电流通过人体可发生各种不同的作用,可能不被感知,可能有麻感、刺痛感,局部肌肉痉挛,心室纤颤等,也可触电后立即死亡。如手握带电导体,在直流电作用下能感知手心发热;交流电作用下则因神经刺激而感知轻微刺痛,此时的电流称感知电流;引起预料不到的不自主反应的最小电流称反应电流;人体能够忍受的、受刺激后肌肉能摆脱带电体的最大电流称摆脱电流。电击死者局部可发生重度烧伤、轻度烧伤或完全没有烧伤。Lobl等观察资料如表161。 表161 不同电流对人体的作用 电流强度(mA) 人体产生的效应 1.0 有感觉,电流阈值 1.5 明显蚁走感;感知电流 2.0 手麻感 3.5 手轻度强直 4.0 前臂感觉
15、异常 5.0 手震颤和前臂痉挛 7.0 上臂轻度痉挛 10.0 尚可脱离电线 15.0 屈肌收缩妨碍松开电线 20.0 痛性肌肉收缩 3050 心率不齐,长时间作用引起心 室颤动 50数百 心室颤动,昏迷,接触部位留 有电流通过的痕迹 电流造成人体损伤的形式有: 1.电流进入机体,因人体皮肤(或粘膜)组织电阻,产生热能,导致烧伤。 2.电流通过各种组织时所造成的损伤。它不仅可导致体内两个主要生物电发生器官(心和脑)产生短路,也可能引起晶体、血管中层、肝和其他组织发生形态学改变。其损伤的机理尚不十分明了。有人解释后几种电流损伤是通过:电能变为机械能,引起组织的损伤。一部分电能转化为热能而引起灼伤
16、。电流作用又可引起神经系统和肌肉组织的强烈兴奋,使之产生强直性、痉挛性收缩,这种收缩不仅发生在骨骼肌,而且也发生于呼吸肌和支气管平滑肌,使呼吸停止。全身肌肉抽搐,又可造成骨折及关节脱位;电流可使细胞内的离子平衡发生变化,引起电泳、电渗反应,使细胞发生极性化改变;电解作用使组织的化学成分分解,如脂肪分解成脂肪酸,甚至产生气体。 致死性电流损伤的病理生理作用,主要是电流侵犯脑干和颈段脊髓,或侵犯心脏,导致呼吸或心跳停止。 三、电击伤及电击死者的形态学变化 电击伤及电击死者的形态学变化分体表变化和体内变化两部分。 体表变化 体表皮肤电流损伤可有电流入口(表现为电流斑)及出口,皮肤金属化、电烧伤等病变
17、。 1.电流斑 电流斑(electric mark)又称电流印记,其形成是由于带电导体与皮肤接触,电流通过完整皮肤时,在接触处产生的焦耳热及电解作用所造成的一种特殊皮肤损伤。皮肤角质层厚的部位电阻大、电流通过时产热多,易形成典型电流斑。电流斑常为一、二个,也可为多个。常见部位依次为手指、手掌、前臂、足底、胸部、肩、颈侧、小腿和足背等。电流斑多发生在电极接触面较小的情况下,当焦耳热产生的温度小于120时,形成的电流斑最为典型。 典型电流斑与其他皮肤电流损伤 典型的电流斑一般呈圆形或椭圆形,中央凹陷,周围隆起,边缘钝圆,与周围组织分界清晰(图16-1)。质坚硬,色灰白或灰黄。底部平坦或见裂隙存在,
18、可附有溶解的金属碎屑沉积。有时可见到管状孔道,周围管壁炭化。有的电流斑周围可见水泡形成,易破裂,以致表皮松解、起皱或呈片状剥离。电流斑周围或其他部位皮肤有时可发生电流性水肿(electric edema),水肿部位呈苍白色。有时整个肢体发生电流性水肿。 电流斑的形态多样,可呈犁沟状(图16-2)、条状、弧状等(图16-3),它常能反映导体与人体接触部分的形状,故藉此可推断导体接触面的形状。如接触电线长轴,则电流斑呈线状或沟状;接触电线的末端,形成的电流斑呈小圆形,接触时间长则形成小孔洞。曾有一例身体多处触及高压电(6000V)者,形成的电流斑巨大,且深达肌层(图16-4),周围皮肤质硬,毛发烧
19、焦。若皮肤与导体接触不完全,或电击时导体在皮肤上移动过,则电流斑的形态难以与导体形状相吻合。 (图16-1)(图16-2) (图16-3)(图16-4) (图16-5) 图16-6) 若接触电压低,或因环境潮湿、高温出汗致皮肤电阻小,且导体接触面大、接触时间短,则不形成典型电流斑,仅出现单纯性皮肤烧伤、表皮剥脱(图16-5)和皮下出血(图16-6),伴皮下组织质地变硬等改变。 电警棍触及皮肤后,其损伤形态与电警棍触头面积相对应,常成对出现,两点间距离与电警棍触头间距离一致。接触初期,皮肤缺血苍白;接触时间超过30秒,表皮红肿,甚至坏死,皮下血管扩张、充血、渗出;若长时间接触,则损伤逐渐加重,最
20、终皮肤可呈焦炭状。电警棍使用的电压越高,皮肤损伤越严重。电警棍触点紧贴皮肤,损伤较轻;若触点与皮肤保持一定的距离,放电产生电火花,则皮肤烧伤严重。 光镜观察 病灶中心表皮变薄,致密,染色深。热作用强时,中心部位表皮广泛破坏,脱落缺失。创面常有金属碎屑沉积。周围保留的表皮则变厚。表皮中层细胞胞浆均质化,细胞核水肿伴空泡形成。病变中心基底层细胞核纵向伸长,或扭曲变形,呈栅状排列,细胞长轴与电流方向一致,乃由于电流的极性作用所致。必须指出,核伸长的现象并非电流印痕的特征,除见于电流印痕外也可见于皮肤烧伤边缘部、皮肤钝器损伤、皮肤干燥处以及由巴比妥类中毒或冻伤引起的水泡,不过其变化程度不同。电击伤处的
21、上皮细胞核伸长,染色较深,排列紧密,呈栅栏状(图16-7)、旋涡状、螺旋状或圈状,或伸长似钉插入真皮中。有人喻之为流水样结构或称核流(streaming of nuclei)(图16-8)。毛囊、汗腺与毛细血管内皮细胞亦呈极性化,核变细长、深染(图16-9),汗腺与毛细血管腔扁塌,甚至变成实体状细胞条索。 (图16-7) (图16-8) (图16-9) 除上述表皮改变外,在角质层内可见空泡形成,空泡可汇集,呈蜂窝状(图16-10)。角质层表面呈黄褐色,有的角质层与颗粒细胞层分离。其他表皮细胞层内及表皮下也可见大小不等的空泡。真皮胶原纤维肿胀,均质化、甚至凝固性坏死(图16-11),局部染色呈嗜
22、碱性。严重时,组织内可产生许多气泡,形成多数空隙或不连续的管状空泡及具有炭化壁的管状通道。真皮血管充血,有小灶性出血或血栓形成。 (图16-10) (图16-11) 真皮层内组织肿胀,坏死和出血分布不均匀,皮肤附件周围变化较为明显。此乃电流沿皮下血管、神经等结缔组织内阻力小的途径通过而留下的痕迹。是电击伤具有的特征之一。因此尸检时应全面取材,包括典型电流斑和非典型皮肤电流损伤,如疑为电流损伤而表现为表皮剥脱、皮下出血等。组织采取应垂直于皮肤,并作连续切片。 电警棍致皮肤电流损伤可表现为:角质层、颗粒细胞层坏死或剥脱,表皮及皮下可出现空泡。表皮细胞各层见极化现象,胞体和核变长,呈栅栏状改变。但这
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