Elektrischer Schlag

Ein Stromschlag aus künstlichen Quellen entsteht durch seinen Durchgang durch den menschlichen Körper. Symptome können Hautverbrennungen, Schäden an inneren Organen und Weichteilen, Herzrhythmusstörungen und Atemstillstand sein. Die Diagnose erfolgt anhand klinischer Kriterien und Labordaten. Die Behandlung eines Stromschlags ist unterstützend, bei schweren Verletzungen aggressiv.

Obwohl Stromunfälle im Haushalt (wie etwa das Berühren von Steckdosen oder ein Stromschlag durch ein kleines Elektrogerät) selten zu erheblichen Verletzungen oder Folgen führen, kommt es in den Vereinigten Staaten jedes Jahr zu etwa 400 Hochspannungsunfällen mit Todesfolge.

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Pathophysiologie von Stromverletzungen

Traditionell hängt die Schwere einer Stromverletzung von sechs Kovenhoven-Faktoren ab:

• Stromart (Gleich- oder Wechselstrom);
• Spannung und Leistung (beide Größen beschreiben die Stromstärke);
• Dauer der Exposition (je länger der Kontakt, desto schwerwiegender der Schaden);
• Körperwiderstand und Stromrichtung (abhängig von der Art des geschädigten Gewebes).

Allerdings scheint die elektrische Feldspannung, ein neueres Konzept, ein genauerer Indikator für die Schwere einer Verletzung zu sein.

Cowenhoven-Faktoren. Wechselstrom (AC) ändert häufig die Richtung. Dies ist die Stromart, die typischerweise in Steckdosen in den USA und Europa verwendet wird. Gleichstrom (DC) fließt kontinuierlich in die gleiche Richtung. Dies ist der von Batterien erzeugte Strom. Defibrillatoren und Kardioverter liefern typischerweise Gleichstrom. Die Wirkung von Wechselstrom auf den Körper hängt stark von seiner Frequenz ab. In Haushaltssteckdosen in den USA (60 Hz) und Europa (50 Hz) wird niederfrequenter Wechselstrom (50–60 Hz) verwendet. Er kann gefährlicher sein als hochfrequenter Wechselstrom und 3-5 Mal gefährlicher als Gleichstrom gleicher Spannung und Stromstärke. Niederfrequenter Wechselstrom verursacht anhaltende Muskelkontraktionen (Tetanie), wodurch die Hand an der Stromquelle festfrieren und so die elektrischen Wirkungen verlängert werden können. Gleichstrom (DC) verursacht in der Regel eine einzelne krampfhafte Muskelkontraktion, die das Opfer in der Regel von der Stromquelle wegschleudert.

Generell gilt sowohl bei Wechsel- als auch bei Gleichstrom: Je höher die Spannung (V) und die Stromstärke, desto schwerer sind die elektrischen Verletzungen (bei gleicher Einwirkungsdauer). Die Haushaltsstromstärke in den USA reicht von 110 V (Standardsteckdose) bis 220 V (Großgeräte wie Wäschetrockner). Starkstrom (> 500 V) verursacht typischerweise schwere Verbrennungen, während Schwachstrom (110–220 V) typischerweise Muskelkrämpfe oder Tetanie verursacht, bei denen der Betroffene an der Stromquelle festfriert. Die Wahrnehmungsschwelle für Gleichstrom in der Hand liegt bei etwa 5–10 mA; bei Wechselstrom mit 60 Hz liegt sie durchschnittlich bei 1–10 mA. Die maximale Stromstärke, die nicht nur eine Kontraktion der Handbeugemuskeln, sondern auch ein Loslassen der Hand von der Stromquelle bewirkt, wird als „Ablassstrom“ bezeichnet. Die Stärke des Ablassstroms variiert je nach Körpergewicht und Muskelmasse. Bei einer durchschnittlich großen Person mit einem Gewicht von 70 kg beträgt der Auslösestrom bei Gleichstrom ca. 75 mA und bei Wechselstrom ca. 15 mA.

Niederspannungswechselstrom mit 60 Hz, der eine Sekunde lang durch die Brust geleitet wird, kann bereits bei Strömen von 60–100 mA Kammerflimmern auslösen; für Gleichstrom sind etwa 300–500 mA erforderlich. Wird Strom direkt an das Herz angelegt (z. B. über einen Herzkatheter oder Herzschrittmacherkabel), können Ströme <1 mA (AC oder DC) Kammerflimmern auslösen.

Die Menge der abgegebenen thermischen Energie hoher Temperatur entspricht der Stromstärke und der Widerstandsdauer. Somit kann selbst das widerstandsfähigste Gewebe bei jeder Stromstärke und Einwirkungsdauer geschädigt werden. Der elektrische Widerstand von Gewebe, gemessen in Ohm/cm², wird hauptsächlich durch den Widerstand der Haut bestimmt. Dicke und Trockenheit der Haut erhöhen den Widerstand; trockene, gut verhornte, intakte Haut hat einen durchschnittlichen Widerstandswert von 20.000–30.000 Ohm/cm². Bei einer Handfläche oder einem Fuß mit Schwielen kann der Widerstand 2–3 Millionen Ohm/cm² erreichen. Bei feuchter, dünner Haut beträgt der Widerstand durchschnittlich 500 Ohm/cm². Der Widerstand geschädigter Haut (z. B. Schnitt, Abschürfung, Nadelstich) oder feuchter Schleimhäute (z. B. Mund, Rektum, Vagina) darf 200–300 Ohm/cm² nicht überschreiten. Bei hohem Hautwiderstand kann viel elektrische Energie in der Haut abgeführt werden, was zu schweren Verbrennungen an den Ein- und Austrittspunkten des Stroms mit minimalen inneren Schäden führt. Bei niedrigem Hautwiderstand sind die Hautverbrennungen weniger ausgeprägt oder fehlen ganz, aber es kann mehr elektrische Energie in den inneren Organen abgeführt werden. Das Fehlen äußerer Verbrennungen schließt somit nicht das Fehlen eines elektrischen Traumas aus, und die Schwere äußerer Verbrennungen bestimmt nicht deren Schwere.

Schäden an inneren Geweben hängen auch von ihrem Widerstand und zusätzlich von der Dichte des elektrischen Stroms ab (Stromstärke pro Flächeneinheit; die Energie ist konzentrierter, wenn der gleiche Stromfluss durch eine kleinere Fläche fließt). Wenn also elektrische Energie durch den Arm eindringt (vor allem durch Gewebe mit geringerem Widerstand wie Muskeln, Gefäße, Nerven), erhöht sich die Stromdichte in den Gelenken, da ein erheblicher Anteil der Gelenkquerschnittsfläche aus Gewebe mit höherem Widerstand (z. B. Knochen, Sehnen) besteht, wodurch das Volumen des Gewebes mit geringerem Widerstand reduziert ist. Daher sind Schäden an Gewebe mit geringerem Widerstand (Bänder, Sehnen) in den Gelenken der Extremität stärker ausgeprägt.

Die Richtung des durch den Verletzten fließenden Stroms (der Stromschleife) bestimmt, welche Körperstrukturen geschädigt werden. Da Wechselstrom kontinuierlich und vollständig die Richtung ändert, sind die gebräuchlichen Begriffe „Eingang“ und „Ausgang“ nicht ganz zutreffend. Die Begriffe „Quelle“ und „Erde“ gelten als die treffendsten. Eine typische „Quelle“ ist die Hand, gefolgt vom Kopf. Der Fuß ist mit der „Erde“ verbunden. Strom, der über den Weg „Hand-zu-Hand“ oder „Hand-zu-Fuß“ fließt, fließt in der Regel durch das Herz und kann Herzrhythmusstörungen verursachen. Dieser Stromweg ist gefährlicher als der von einem Fuß zum anderen. Strom, der durch den Kopf fließt, kann das zentrale Nervensystem schädigen.

Elektrische Feldstärke. Die elektrische Feldstärke bestimmt das Ausmaß der Gewebeschädigung. Wenn beispielsweise ein Strom von 20.000 Volt (20 kV) durch Kopf und Körper einer etwa 2 m großen Person fließt, entsteht ein elektrisches Feld von etwa 10 kV/m. Ebenso erzeugt ein Strom von 110 Volt, der durch nur 1 cm dickes Gewebe fließt (z. B. durch die Lippe eines Babys), ein elektrisches Feld von 11 kV/m. Deshalb kann ein Niederspannungsstrom, der durch ein kleines Gewebevolumen fließt, genauso schwere Schäden verursachen wie ein Hochspannungsstrom, der durch ein großes Gewebevolumen fließt. Umgekehrt können leichte oder unbedeutende Stromverletzungen als Hochspannungsverletzungen klassifiziert werden, wenn in erster Linie die Spannung und nicht die Stärke des elektrischen Felds berücksichtigt wird. Beispielsweise entspricht der Stromschlag, den eine Person erleidet, wenn sie im Winter mit dem Fuß über einen Teppich reibt, einer Spannung von Tausenden von Volt.

Pathologie des Elektroschocks

Die Einwirkung von Niederspannungsfeldern verursacht ein unmittelbares unangenehmes Gefühl (ähnlich einem Schock), führt jedoch selten zu schweren oder irreversiblen Schäden. Die Einwirkung von Hochspannungsfeldern kann thermische oder elektrochemische Schäden an inneren Geweben verursachen, darunter Hämolyse, Proteinkoagulation, Koagulationsnekrose von Muskeln und anderen Geweben, Gefäßthrombose, Dehydration sowie Muskel- und Sehnenrupturen. Die Einwirkung von Hochspannungsfeldern kann zu massiven Ödemen führen, die durch venöse Gerinnung, Muskelödem und die Entwicklung eines Kompartmentsyndroms entstehen. Massive Ödeme können auch Hypovolämie und arterielle Hypotonie verursachen. Muskelzerstörung kann Rhabdomyolyse und Myoglobinurie verursachen. Myoglobinurie, Hypovolämie und arterielle Hypotonie erhöhen das Risiko eines akuten Nierenversagens. Auch Elektrolytstörungen sind möglich. Die Folgen einer Organfunktionsstörung korrelieren nicht immer mit der Menge des zerstörten Gewebes (so kann beispielsweise Kammerflimmern vor dem Hintergrund einer relativ geringen Zerstörung des Herzmuskels auftreten).

Symptome eines Stromschlags

Verbrennungen können auf der Haut scharf abgegrenzt sein, selbst wenn der Strom unregelmäßig in tieferes Gewebe eindringt. Schwere unwillkürliche Muskelkontraktionen, Krampfanfälle, Kammerflimmern oder Atemstillstand können aufgrund von ZNS-Schäden oder Muskellähmungen auftreten. Hirn- oder periphere Nervenschäden können verschiedene neurologische Defizite verursachen. Ein Herzstillstand ohne Verbrennungen ist bei einem Badezimmerunfall möglich [wenn eine nasse (geerdete) Person mit 110-V-Netzstrom (z. B. von einem Haartrockner oder Radio) in Kontakt kommt].

Kleinkinder, die auf längliche Drähte beißen oder daran lutschen, können Verbrennungen an Mund und Lippen erleiden. Solche Verbrennungen können kosmetische Deformierungen verursachen und das Wachstum von Zähnen, Unter- und Oberkiefer beeinträchtigen. Etwa 10 % dieser Kinder leiden nach der Ablösung der Kruste am 5.–10. Tag unter Blutungen aus den Mundarterien.

Ein Elektroschock kann zu heftigen Muskelkontraktionen oder Stürzen (beispielsweise von einer Leiter oder einem Dach) führen, die zu Verrenkungen (Elektroschock ist eine der wenigen Ursachen für eine hintere Schulterverrenkung), Brüchen der Wirbelsäule und anderer Knochen, Schäden an inneren Organen und Bewusstlosigkeit führen können.

Diagnose und Behandlung von Stromschlägen

Zunächst muss der Kontakt des Opfers zur Stromquelle unterbrochen werden. Am besten trennen Sie die Quelle vom Netz (Schalter umlegen oder Stecker ziehen). Ist ein schnelles Abschalten des Stroms nicht möglich, muss das Opfer von der Stromquelle weggezogen werden. Bei Niederspannungsstrom müssen sich die Rettungskräfte zunächst gut isolieren und das Opfer dann mit Isoliermaterial (z. B. Stoff, Trockenstab, Gummi, Ledergürtel) durch Schlagen oder Ziehen vom Strom wegdrücken.

Achtung: Wenn die Leitung möglicherweise unter Hochspannung steht, versuchen Sie nicht, das Opfer zu befreien, bevor die Leitung spannungsfrei ist. Die Unterscheidung zwischen Hochspannungs- und Niederspannungsleitungen ist insbesondere im Freien nicht immer einfach.

Der vom Strom befreite Patient wird auf Anzeichen eines Herz- und/oder Atemstillstands untersucht. Anschließend wird die Behandlung eines Schocks eingeleitet, der durch ein Trauma oder schwere Verbrennungen verursacht werden kann. Nach Abschluss der ersten Reanimationsmaßnahmen wird der Patient vollständig (von Kopf bis Fuß) untersucht.

Bei Patienten ohne Symptome, ohne Schwangerschaft, ohne gleichzeitige Herzerkrankung und bei kurzfristiger Einwirkung von Haushaltsstrom treten in den meisten Fällen keine nennenswerten inneren oder äußeren Schäden auf und sie können nach Hause entlassen werden.

Bei anderen Patienten muss die Zweckmäßigkeit von EKG, Blutbild, Bestimmung der Konzentration von Herzmuskelenzymen und einer allgemeinen Urinanalyse (insbesondere zum Nachweis einer Myoglobinurie) geprüft werden. Bei Patienten mit Herzrhythmusstörungen, Brustschmerzen und anderen klinischen Anzeichen, die auf mögliche Herzerkrankungen hinweisen, wird 6–12 Stunden lang eine Herzüberwachung durchgeführt; dies gilt auch für Schwangere und Patienten mit Herzerkrankungen in der Anamnese. Bei Bewusstseinsstörungen wird eine CT oder MRT durchgeführt.

Schmerzen durch Stromverbrennungen werden mit intravenösen Opioid-Analgetika behandelt, wobei die Dosis vorsichtig titriert wird. Bei Myoglobinurie verringern eine Alkalisierung des Urins und die Aufrechterhaltung einer ausreichenden Diurese (ca. 100 ml/h bei Erwachsenen und 1,5 ml/kg pro Stunde bei Kindern) das Risiko eines Nierenversagens. Standardmäßige volumetrische Flüssigkeitsersatzformeln basierend auf der Verbrennungsfläche unterschätzen den Flüssigkeitsmangel bei Stromverbrennungen und sind daher nicht geeignet. Ein chirurgisches Débridement eines großen Volumens geschädigten Muskelgewebes kann das Risiko eines Nierenversagens aufgrund von Myoglobinurie verringern.

Eine ausreichende Tetanusprophylaxe und die Versorgung von Brandwunden sind unerlässlich. Alle Patienten mit schweren Stromverbrennungen sollten an eine spezialisierte Verbrennungsstation überwiesen werden. Kinder mit Lippenverbrennungen sollten von einem Kinderzahnarzt oder Kieferchirurgen mit Erfahrung in der Behandlung solcher Verletzungen untersucht werden.

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Vorbeugung gegen Stromschläge

Elektrische Geräte, die mit dem Körper in Berührung kommen können, müssen isoliert, geerdet und an ein Netz angeschlossen sein, das mit speziellen Vorrichtungen zur sofortigen Trennung des elektrischen Geräts von der Stromquelle ausgestattet ist. Der Einsatz von Schaltern, die den Stromkreis bei einem Stromverlust von nur 5 mA trennen, ist am wirksamsten zur Vermeidung von Stromschlägen und elektrischen Verletzungen und muss daher in der Praxis eingesetzt werden.