电流造成人体的损伤主要由于电能在体内转变成热能引起,它受许多因素的影响,热性致病机制包括电流强度、电压高低、电流性质、组织电阻、接触电源的时间、接触电源的面积及触电部位的容量、电流通过人体组织的途径等,其中以电能本身的因素最为重要。此外,一些非热性致病机制,如电流导致的细胞去极化、细胞膜的电崩解机制、损伤细胞产生的炎性介质导致血管收缩和细胞坏死等。
(1)电流强度
电流的电能可转化为热能、机械能和化学能。电烧伤的严重程度与电流强度密切相关。根据焦耳定律:Q=0.241I2Rt(Q即热量、I为电流强度、R代表组织电阻、t是电源接触人体的时间),电流通过人体后产生的热量与电流强度的平方、组织电阻和接触电源的时间成正比。一般认为,5mA以下的电流为安全阈值,但1~2mA的电流就可使人产生刺痛的感觉。15mA以上的电流足以刺激神经肌肉产生强直性收缩,使人体不能脱离电源,20mA的电流使人体产生较严重的烧伤,50~80mA的电流能使人呼吸麻痹、心室开始颤动,100mA以上的电流持续3s则可使心脏停止跳动,达到6A的电流使人呼吸停止、严重烧伤及一些其他损伤(表2)。以上可能是实验室测得的结果,因为在实际发生事故时,有很多复杂因素,无法得知有多大强度的电流通过患者的身体。
(2)电压
引起组织损伤的是电流,而不是电压,但通过人体的电流大小与加于人体的电压有关。据欧姆定律:I=U/R(I为电流强度、U代表电压、R代表组织电阻),电流的大小与电压成正比,电压越高,进入组织的电流越大,所产生的热能也越多,造成的组织损害越严重。电压高低与致残率有明显的关系,与死亡率并不成正比。这是由于高压电损伤较少引起心室颤动,它所引起的呼吸肌强直性收缩而致的呼吸暂停经积极抢救,患者即可恢复,而低电压(100~120V)易引起心室颤动或心搏骤停而立即死亡。60~65V、60Hz的交流电就可导人死亡。电工学将36V以下的电压称为安全电压,但也有将24V称为安全电压,12V以下是绝对安全电压。一般把大于1000V的电压称为高压电。
(3)电流的种类
在相同的电压下,交流电比直流电更危险,低电压交流电的危险性大约是相同电压直流电的3倍。大于50V的交流电即产生危险,而小于200V的直流电很少引起死亡。直流电损伤多发生在实验室中,生活中发生的电损伤多为交流电。交流电易产生快速电脉冲,使肌肉刺激达到40~110次/s,导致强直性肌肉痉挛,使受害者难以摆脱电源,而电流通过人体时间的延长可导致组织的严重损伤,且心脏与呼吸中枢对交流电敏感。不同频率的交流电对人体的影响不同,民用及工业用的交流电大多为50Hz,而50~60Hz的交流电最为危险,可引起致命的心室颤动。交流电随着频率的增加致病作用减弱,200Hz以上的电流对人体的危险性很小,而频率大于20000次/s的交流电有微弱热效应,使深部组织温度升高,引起充血和代谢增加,临床用于物理治疗。生活中发生的电烧伤,绝大部分为交流电引起。