Notfallmedizin up2date 2017; 12(04): 411-429
DOI: 10.1055/s-0042-123162
Pädiatrische Notfälle
Georg Thieme Verlag KG Stuttgart · New York

Elektrounfälle im Kindes- und Jugendalter

Dominique Singer
Weitere Informationen

Korrespondenzadresse

Prof. Dr. med. Dominique Singer
Sektion Neonatologie und Pädiatrische Intensivmedizin
Zentrum für Geburtshilfe, Kinder- und Jugendmedizin – Kinderklinik
Universitätsklinikum Eppendorf
Martinistraße 52
20246 Hamburg

Publikationsverlauf

Publikationsdatum:
06. Dezember 2017 (online)

 

Kinder und Jugendliche gehören zu den Hauptrisikogruppen für Elektrounfälle. Hier sind Niederspannungsunfälle, Hochspannungsunfälle und Blitzunfälle zu unterscheiden. Dieser Artikel beleuchtet die Pathomechanismen, einige Notfallszenarien sowie die rettungsdienstlichen Erstmaßnahmen.


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Abkürzungen

ALS: Advanced Life Support
BLS: Basic Life Support
CK: Kreatinkinase
FI-Schalter: Fehlerstromschalter
Hz: Hertz
I: Stromstärke
kA: Kiloampere
kV: Kilovolt
kΩ: Kiloohm
LDH: Laktatdehydrogenase
mA: Milliampere
MV: Megavolt
R: Widerstand
RDC: Residual Current Device
Schuko: Schutzkontakt
V: Volt
VDE: Verband der Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik e. V.
 

Einleitung

Elektrounfälle gehören zu den selteneren und daher mit gewissen Unsicherheiten behafteten Notfallereignissen. Dies gilt auch deshalb, weil das Verständnis der zugrunde liegenden Mechanismen einige physikalische bzw. elektrotechnische Vorkenntnisse voraussetzt, die nicht allen freiwilligen Helfern oder professionellen Rettern geläufig sind. Und es gilt umso mehr, als zu den Hauptrisikogruppen für Elektrounfälle Kinder und Jugendliche gehören, deren Notfallversorgung ohnehin angstbesetzt ist und die sonst weniger in technische Notfälle verwickelt sind.

Daher soll das Thema Elektrounfälle im Kindesalter hier zum Anlass genommen werden, zunächst die Pathomechanismen des Elektrounfalls allgemein zu erörtern und dann verschiedene typische Notfallszenarien – nicht nur, aber auch im Kindes- und Jugendalter – zu betrachten. Abschließend sollen die Grundlagen der Rettung und Reanimation bzw. der traumatologischen Erstversorgung sowie die Bedeutung von Prävention und Eigenschutz aufgezeigt werden.


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Epidemiologie

Zu Elektrounfällen gibt es nur wenige verlässliche epidemiologische Daten. Am ehesten verwertbar sind die Zahlen der Berufsgenossenschaften, die vergleichsweise detaillierte Statistiken über Arbeitsunfälle führen. Daneben besteht eine Dunkelziffer, da für Elektrounfälle, die sich im Haushalt und in der Freizeit ereignen, keine Meldepflicht besteht und einige möglicherweise auch übersehen werden.

Merke

Betrachtet man die verfügbaren Angaben aus der offiziellen Todesursachenstatistik, so wird deutlich, dass die Häufigkeit von tödlichen Elektrounfällen von den 1960er-Jahren bis heute – bedingt durch striktere Sicherheitsvorschriften und verbesserte Schutzeinrichtungen – kontinuierlich abgenommen hat ([Abb. 1]).

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Abb. 1 Epidemiologische Daten: Jährliche Anzahl der Stromtoten von der Nachkriegszeit bis in die Gegenwart. Die Zahlen vor 1989 sind Summenwerte aus BRD und DDR, danach Angaben des Statistischen Bundesamtes für Gesamtdeutschland. Man beachte die kontinuierliche Abnahme tödlicher Elektrounfälle seit den 1960er-Jahren. Über diese Zahlen hinaus besteht eine Dunkelziffer nicht erfasster oder übersehener Unfallereignisse.

Grob geschätzt muss davon ausgegangen werden, dass sich gegenwärtig in Deutschland noch 50 – 100 Todesfälle durch Stromeinwirkung pro Jahr ereignen (S. Altmann, persönl. Mitteilung, Leipzig 2014, u. [1]).

Aus größeren Fallserien, beispielsweise einer mehrjährigen Auswertung der Berliner Charité [2], geht außerdem hervor, dass es zwei Häufigkeitsgipfel gibt, einen ersten im Kleinkindesalter und einen zweiten im Adoleszenten- bzw. jungen Berufstätigkeitsalter. Dabei ist bemerkenswerterweise – ähnlich wie es auch von Ertrinkungsunfällen bekannt ist [3] – schon im Kleinkindesalter das männliche Geschlecht häufiger betroffen als das weibliche.

Das Risiko, von einem Blitz getroffen zu werden, hängt naturgemäß von geografischen Faktoren (Gewitterhäufigkeit) und von der individuellen Lebensweise bzw. beruflichen Exposition (Freizeitsportler, Landarbeiter) ab. Die Letalität von Blitzunfällen wird auf 25% geschätzt; im Schnitt ereignen sich in Deutschland 5 – 10 tödliche Blitzunfälle pro Jahr [4], [5].


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Physikalische Grundlagen

Grundsätzlich werden in der Elektrotechnik drei Spannungsbereiche unterschieden ([Tab. 1]):

  • Als Kleinspannungen werden Wechselspannungen bis 50 V (bzw. Gleichspannungen bis 120 V) bezeichnet, die üblicherweise (wenn auch nicht ausnahmslos) beliebig lange berührt werden könnten, ohne dass nachteilige Auswirkungen zu befürchten wären (Berührungsspannung).

  • Unter Niederspannungen versteht man Wechselspannungen bis 1000 V (bzw. Gleichspannungen bis 1500 V).

  • Unter Hochspannungen werden Wechselspannungen über 1000 V (bzw. Gleichspannungen über 1500 V) zusammengefasst.

Tab. 1 Technische Einteilung der elektrischen Spannung.

Wechselspannung

Gleichspannung

Kleinspannung

≤ 50 V

≤ 120 V

Niederspannung

≤ 1000 V (1 kV)

≤ 1500 V (1,5 kV)

Hochspannung

> 1000 V (1 kV)

> 1500 V (1,5 kV)

In der Praxis wird die Grenze allerdings oft bei 500 V gezogen, sodass Unfälle im U-Bahn-Gleisbett (750 V Gleichstromschiene) bereits zu den Hochspannungsunfällen gezählt werden.

  • Blitze stellen nach dieser Einteilung einen Sonderfall der Hochspannungsunfälle dar, nicht nur wegen ihrer natürlichen Genese, sondern auch wegen der Kombination exzessiv hoher Spannungen mit einer extrem kurzen Einwirkdauer (s. u.).

Ungeachtet dieser zunächst übersichtlich erscheinenden Einteilung hängt die biologische Stromwirkung neben der Spannung von einer ganzen Reihe weiterer physikalischer Faktoren ab.

So ist Wechselspannung, wie aus den vorgenannten Grenzen ersichtlich ist, gefährlicher als Gleichspannung, weil sie durch die repetitiven Umpolungen einen besonderen arrhythmogenen Reiz auf das Myokard ausübt. Hier spielt auch die Wechselspannungsfrequenz eine Rolle, wobei die in den europäischen Stromnetzen üblichen 50 Hz ausgerechnet besonders proarrhythmisch sind. Niedrigere Frequenzen (wie die 16,7 Hz im Eisenbahnhochspannungsnetz) haben einen vergleichsweise geringeren rhythmusstörungsauslösenden Effekt, höhere entwickeln vornehmlich Wärmewirkungen (Diathermie).

Neben Höhe und Art der Spannung sind die elektrischen Widerstände (bzw. Impedanzen) außerhalb und innerhalb des Körpers von Bedeutung, aus denen sich – nach dem Ohmʼschen Gesetz (s.[ Infobox „Hintergrundwissen“]) – die Stromstärke ableitet.

Hintergrundwissen

Das Ohmʼsche Gesetz

Stromstärke (I) = Spannung (U) ∕ Widerstand (R)

Der elektrische Widerstand des menschlichen Körpers beträgt rund 1 kΩ, bei einem unmittelbaren Kontakt mit einer Steckdosenspannung von 220 Volt ergäbe sich rein rechnerisch also eine Stromstärke von 220 mA, die sich aber durch vor- oder nachgeschaltete Widerstände entsprechend reduzieren kann ([Abb. 2 a]).

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Abb. 2 Physikalische Gesetze. a Nach dem Ohmʼschen Gesetz ergibt sich die Stromstärke aus dem Quotienten aus Spannung und Widerstand, in Serie geschaltete Widerstände addieren sich zu einem Gesamtwiderstand. Beim Elektrounfall ergibt sich der Gesamtwiderstand aus dem Widerstand im Außenstromkreis (RA), aus den Übergangswiderständen an der Stromein- und -austrittsstelle (RÜ1, RÜ2) sowie dem Körperinnenwiderstand (RI), der beim Menschen ca. 1 kΩ beträgt. b Nach dem Kirchhoffʼschen Verzweigungsgesetz (Knotenregel) addieren sich die Stromstärken in Parallelstromkreisen zu einer Gesamtstromstärke im Hauptstromkreis. Dadurch kann beim Stromfluss von einer Hand zu beiden Füßen eine höhere (durch den Rumpf fließende) Stromstärke zustande kommen als beim Stromfluss von einer Hand zur anderen.

Neben der Stromstärke an sich spielt für den biologischen Effekt auch die Stromflussdichte, also die Stromstärke pro Flächeneinheit, eine Rolle: Wenn der Strom über eine sehr kleine Kontaktfläche ein- oder austritt, entsteht – ähnlich wie bei einem medizinisch genutzten Elektrokauter – eine erhebliche Jouleʼsche Wärme mit der Folge lokaler Verbrennungen. Weitere Determinanten der Gefährlichkeit sind der Stromweg, von dem es abhängt, ob das Myokard überhaupt im Stromkreis liegt, sowie die Stromflussdauer, mit der die Wahrscheinlichkeit ansteigt, dass der elektrische Reiz in die vulnerable Periode der Herzaktion trifft und Kammerflimmern auslöst (s. [Infobox]).

Infobox

Technische Determinanten der biologischen Stromwirkung

  • Höhe der Spannung:

    • Kleinspannung

    • Niederspannung

    • Hochspannung

  • Art der Spannung:

    • Gleichspannung

    • Wechselspannung

  • Wechselspannungsfrequenz

  • Widerstand

    • innere/äußere/Übergangs-Widerstände

  • Stromstärke/Stromflussdichte

  • Stromweg

  • Stromflussdauer

Infobox

Die vulnerable Periode der Herzaktion


Als vulnerabel wird diejenige Periode der Herzaktion bezeichnet, in der durch einfallende Erregungen – seien es Extrasystolen oder Stromschläge – besonders leicht kritische Herzrhythmusstörungen ausgelöst werden können ([Abb. 3], mod. nach [1], [29]).

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Abb. 3 Vulnerable Periode der Herzaktion.

Herzkammern


Im EKG fällt die vulnerable Periode mit der aufsteigenden Flanke der T-Welle, entsprechend der beginnenden Erregungsrückbildung der Herzkammern, zusammen. In dieser Phase der Herzaktion sind Teile des Ventrikelmyokards noch erregt/refraktär und andere bereits wieder erregbar, sodass eine frühzeitig einfallende neue Erregung der soeben abklingenden unmittelbar hinterherlaufen (sog. Reentry-Mechanismus) und dadurch eine kreisende Erregung hervorrufen kann. Das resultierende Kammerflimmern kommt funktionell einem Herzstillstand gleich.


Vorhöfe


Wie für die Herzkammern gibt es auch für die Vorhöfe eine vulnerable Periode. Sie findet sich während der beginnenden Erregungsrückbildung des atrialen Myokards, welche im EKG jedoch in der Erregungsausbreitung über die Kammern (QRS-Komplex) untergeht; auch sind supraventrikuläre Arrhythmien im Allgemeinen weniger bedrohlich als ventrikuläre.


Art der Spannung


Der Umstand, dass elektrische Wechselspannung, was die Auslösung kardialer Rhythmusstörungen anbelangt, gefährlicher ist als Gleichspannung, hängt mit den Kondensatoreigenschaften erregbarer biologischer Membranen zusammen, die folglich (nur) für Wechselstrom durchlässig sind und durch ihn repetitiv umgepolt werden (es handelt sich um den gleichen Grund, aus dem eine biphasische Defibrillation effektiver ist als eine monophasische). An jedem Kondensator nimmt mit steigender Frequenz zwar die Anzahl der Potenzialverschiebungen zu, aber deren Höhe ab. Bei einer Wechselspannung von 220 V und 50 Hz scheint am menschlichen Myokard gerade eine maximal arrhythmogene Kombination aus Anzahl und Höhe der Umpolungen erreicht zu sein.


Dauer des Stromflusses


Der Einfluss der Stromflussdauer ergibt sich u. a. aus der statistischen Wahrscheinlichkeit, dass ein elektrischer Schlag in die vulnerable Periode der Herzaktion trifft (Prinzip russisches Roulette). Andererseits ist das Kammermyokard zwar vorzugsweise, aber nicht ausschließlich in der vulnerablen Periode extern erregbar, sodass bei ausreichend hohen Stromstärken die Bedeutung der Stromflussdauer in den Hintergrund tritt.

Die Vielzahl an Einflussfaktoren erklärt, warum es sehr schwer fällt, Elektrounfälle systematisch zu erfassen. Im Folgenden soll daher, um eine gewisse Übersichtlichkeit zu wahren, an der traditionellen Einteilung in Niederspannungs-, Hochspannungs- und Blitzunfälle festgehalten werden.


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Niederspannungsunfälle

Zu den Niederspannungsunfällen zählen die typischen Haushalts- und Freizeitunfälle, oft in Hobbykellern, Badezimmern oder Gartenanlagen, aber auch Arbeitsunfälle durch unsachgemäße Montage- und Installationsarbeiten.

Aus berufsgenossenschaftlichen Statistiken geht hervor, dass die Niederspannungsunfälle mit 95% den mit Abstand größten Teil aller gewerblichen Elektrounfälle ausmachen, wohingegen sich die Hochspannungsunfälle nur auf knapp 5% belaufen [1]. Betrachtet man jedoch die tödlichen Ausgänge, so verteilen sich diese je zur Hälfte auf Nieder- und Hochspannung, woraus zu folgern ist, dass die Niederspannungsunfälle – ohne ihre Gefährlichkeit zu verharmlosen – insgesamt eine erheblich geringere Letalität aufweisen ([Tab. 2], mod. nach [1]).

Tab. 2 Häufigkeit und Gefährlichkeit von Elektrounfällen in Abhängigkeit von der Spannung: Während Niederspannungsunfälle den mit Abstand größten Anteil aller (gewerblichen) Elektrounfälle ausmachen, verteilen sich die Todesfälle zu etwa gleichen Teilen auf Nieder- und Hochspannungsunfälle. Dies belegt die weitaus höhere vitale Gefährdung, die von Hochspannungs- im Vergleich zu Niederspannungsunfällen ausgeht.

Spannung

Anteil Unfälle (%)

Anteil Todesfälle (%)

Niederspannung

95,2

54,7

Hochspannung

4,8

45,3

Technische Einflussfaktoren

Stromflussweg

Die Gefährlichkeit eines Niederspannungsunfalls wird u. a. durch den Stromflussweg bestimmt, und zwar nicht nur – wie schon erwähnt – über die Frage, ob der Herzmuskel überhaupt durchströmt wird, sondern auch wegen unterschiedlicher resultierender Stromstärken [6]. Im Vergleich zu dem Stromflussweg von Hand zu Hand kann, wenn der Strom beispielsweise über eine Hand ein- und über beide Füße austritt, eine mindestens doppelt so hohe Stromstärke resultieren ([Abb. 2 b]). Physikalische Grundlage hierfür ist das Kirchhoffʼsche Verzweigungsgesetz (Knotenregel), dem zufolge sich die Teilstromstärken in Parallelstromkreisen zu einer Gesamtstromstärke im Hauptstromkreis addieren.

Folgerichtig belegen Unfallstatistiken, dass der Stromflussweg Hand–Füße bzw. Hände–Fuß (oder gar Hände– Füße) mit einer höheren Letalität behaftet ist als der Stromflussweg Hand–Hand ([Tab. 3], mod. nach [7]). Gleichwohl überwiegen an der Gesamtheit der tödlich verlaufenden Elektrounfälle die Hand–Hand-Unfälle [7], was auf deren höhere absolute Häufigkeit, mitbedingt durch die in diesen Fällen fehlende Schutzwirkung von sog. Fehlerstromschaltern (s. u.), zurückzuführen ist.

Tab. 3 Gefährlichkeit und Häufigkeit von Elektrounfällen in Abhängigkeit vom Stromflussweg: Gegenüber Hand–Hand-Unfällen ist die Letalität bei Hand–Füße- bzw. Hände–Fuß- oder gar Hände–Füße-Unfällen – entsprechend den höheren Stromstärken – erhöht. Trotz der vergleichsweise geringeren Letalität machen Hand–Hand-Unfälle aber aufgrund der höheren Gesamthäufigkeit etwa die Hälfte der (gewerblichen) Stromtodesfälle aus.

Stromflussweg

Anteil Todesfälle (%)

Letalität (%)

Hand–Hand

48,5

2,8

Hand–Füße (bzw. Hände–Fuß)

10,7

6,1

Hände–Füße

11,8

18,7


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Stromflussdauer

Neben der sich aus dem Stromweg ergebenden herzwirksamen Stromstärke spielt die Stromflussdauer eine entscheidende Rolle für die Risikobewertung. Dieser Zusammenhang ist sowohl tierexperimentell untersucht als auch durch sorgfältige Rekonstruktion gut dokumentierter Elektrounfälle bestätigt worden: Danach stieg mit einer Zunahme der Durchströmungsdauer von 300 ms auf 3 s die Letalität bei Niederspannungsunfällen von 1,3 auf 5,8% und bei Hochspannungsunfällen von 9,4 auf 24,2% [7]. Dies hat, wie schon weiter oben angedeutet, vor allem damit zu tun, dass mit längerer Expositionsdauer das Risiko zunimmt, dass der Strom auf die sog. vulnerable Periode der elektrischen Herzaktion trifft, in der Kammerflimmern und damit ein funktioneller Herz-Kreislauf-Stillstand besonders leicht ausgelöst werden kann (s. o. [Infobox] u. [Abb. 3]).

Der Umstand, dass eine Restletalität auch bei Einwirkdauern besteht, die rein elektrotechnisch betrachtet noch unterschwellig sein sollten, beruht darauf, dass es durch Stromschläge mitunter zu unkontrollierten Schreckreaktionen kommt, die – etwa durch einen unglücklichen Sturz – ihrerseits tödlich enden können.


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Schwellennomogramm

Der kombinierten Bedeutung von Stromstärke einer- und Stromflussdauer andererseits wird in einem elektrotechnischen Nomogramm Rechnung getragen, in dem auf der Abszisse die Stromstärken und auf der Ordinate die Expositionszeiten aufgetragen und in das drei Grenzlinien eingezeichnet sind ([Abb. 4]):

  • die Wahrnehmungsschwelle,

  • die Loslassschwelle und

  • die Flimmerschwelle.

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Abb. 4 Effekte des elektrischen Stroms in Abhängigkeit von Stromstärke und Einwirkzeit. Während die Wahrnehmungsschwelle bei einer Stromstärke von 0,5 mA erreicht wird, sind die Loslass- und die Flimmerschwelle zusätzlich stark von der Stromflussdauer abhängig. Eine Stromstärke von 200 mA liegt bei 10 ms noch auf der Loslass-, bei 300 ms jedoch bereits auf der Flimmerschwelle. Jenseits von 500 mA kann unabhängig von der Expositionszeit Kammerflimmern auftreten. Fehlerstromschalter (FI-Schalter) sorgen dafür, dass akzidentelle Körperströme unterhalb der Loslassschwelle bleiben.

Unterhalb der Wahrnehmungsschwelle von 0,5 mA kann eine Stromquelle ohne subjektive Missempfindungen oder objektive Risiken berührt werden. Oberhalb dieser Grenze wird bereits ein mehr oder weniger deutliches Kribbeln spürbar, jedoch sind noch keine schädlichen physiologischen Auswirkungen zu erwarten, die spannungsführenden Teile können jederzeit willentlich losgelassen werden.

Jenseits der Loslassschwelle findet sich dann zunächst ein vergleichsweise schmaler Bereich, in dem Muskelkontraktionen, begleitet von noch unkritischen kardialen Arrhythmien, einsetzen, wobei diese Muskelkontraktionen sowohl Atemstörungen (durch Verkrampfung der Interkostalmuskulatur) verursachen als auch dazu führen können, dass die stromführenden Teile krampfhaft umklammert werden. Alle diese Störungen bleiben jedoch normalerweise reversibel.

Jenseits der Flimmerschwelle droht dagegen ein Herz- und Atemstillstand, begleitet von mehr oder weniger ausgeprägten Verbrennungen, und somit eine irreversible oder gar letale Schädigung.

Bemerkenswerterweise lassen sich sowohl die Loslass- als auch die Flimmerschwelle nicht einer bestimmten Stromstärke zuordnen, sondern hängen stark von der Expositionszeit ab. Besonders deutlich wird dies am Beispiel einer Stromstärke um 200 mA, also genau derjenigen Stromstärke, die bei direkter Berührung des Körpers (Innenwiderstand ca. 1 kΩ) mit einer Steckdosenspannung (von 220 V) zustande käme (s. o.): Während sich diese Stromstärke bei einer Expositionszeit von 10 ms noch eben auf der Loslassschwelle befindet, wird mit derselben Stromstärke bei einer Durchströmungsdauer von 300 ms bereits die Flimmerschwelle erreicht. So kann infolge des krampfhaften Umklammerns stromführender Teile auch eine Stromexposition tödlich enden, die bei kurzer Einwirkung bzw. raschem Loslassen hätte überlebt werden können.


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Schutzvorrichtungen

Aufgrund der Bedeutung der Expositionszeit zielen moderne technische Schutzvorrichtungen darauf ab, nicht nur die Stromstärke zu begrenzen, sondern vor allem deren Einwirkdauer in einem unterkritischen Bereich zu halten. Hierzu dienen die sog. Fehlerstromschalter (FI-Schalter), die auch als Residual Current Devices (RCD) bezeichnet werden und von den sogenannten Schutzleitern unterschieden werden müssen:

Schutzleiter

Durch die herkömmlichen Schutzleiter werden metallische Gehäuseteile von Haushaltsgeräten geerdet, sodass bei einem Isolationsfehler, durch den diese unter Spannung geraten könnten, sofort ein Kurzschlussstrom auftritt, der auch zum Herausspringen der Sicherung führt. Die Schutzwirkung wird noch dadurch verstärkt, dass beim Einführen des Gerätesteckers in die Steckdose die Schutzkontakte als erstes geschlossen werden und damit die Sicherungserdung vorauseilend hergestellt wird.

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Abb. 5 Strommarken an der Hand eines Kleinkindes (mit freundlicher Genehmigung von Dr. I. Königs, Altonaer Krankenhaus, Hamburg).

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Fehlerstromschalter (FI-Schalter)

Durch Fehlerstromschalter, deren Einbau mittlerweile in allen Haushalten vorgeschrieben ist, wird ein zusätzlicher Schutz für den Fall gewährleistet, dass die Schutzleiter nicht oder nicht korrekt angebracht sind (eine nicht seltene Ursache von Elektrounfällen im häuslichen Bereich!), oder dass ein Kontakt mit stromführenden Teilen außerhalb des isolierenden und/oder geerdeten Gehäuses auftritt (z. B. mit einem an der Eintrittsstelle in einen Haarföhn gebrochenen und dadurch freiliegenden Netzkabel).

Merke

Fehlerstromschalter (FI-Schalter) sorgen dafür, dass akzidentelle Körperströme unterhalb der Loslassschwelle bleiben.

Eine solche Residual Current Device (RCD) besteht im Kern aus zwei gegensinnigen Ankerwicklungen, die in den zu- bzw. abführenden Schenkel eines Stromkreises geschaltet werden. Bei korrekter Funktion eines Elektrogerätes sind die Stromstärken in beiden Schenkeln des Stromkreises gleich, sodass sich die resultierenden Induktionseffekte gegenseitig aufheben. Liegt dagegen ein Isolationsfehler vor, und kommt ein Mensch mit dem Leiter in Berührung, so fließt ein zusätzlicher Strom über die exponierte Person gegen Erde ab. Daraus folgt, dass die Stromstärke im abführenden Schenkel des Stromkreises geringer ist als im zuführenden Schenkel, in dem der Summenstrom aus Geräte- und Fehlerstrom fließt. Durch diese unterschiedlichen Stromstärken resultiert in den gegensinnigen Ankerwicklungen des RCD-Relais ein elektromagnetischer Nettoeffekt, durch den der Stromkreis allpolig unterbrochen wird.

Über einen Testknopf kann ein solcher Fehlerstrom simuliert und die Funktionsfähigkeit des Schalters (nur des Schalters!) überprüft werden. Die modernen FI-Schalter sind so ausgelegt, dass sie bei Fehlerströmen von 30 mA innerhalb von maximal 300 ms (bei höheren Stromstärken entsprechend schneller) ansprechen und damit unter der Loslassschwelle des soeben erläuterten Nomogramms bleiben.

Das bedeutet, dass in der Regel auch bei direktem Kontakt mit der Phase einer Steckdose ein Schutz bestehen sollte, der allerdings nie 100%ig sein kann. Überdies ist zu beachten, dass aufgrund des Funktionsprinzips der RCD die Schutzwirkung nur dann besteht, wenn ein Fehlerstrom gegen Erde abfließt.

Cave

Kommt etwa ein Kind über zwei spitze Gegenstände in der rechten und in der linken Hand mit den beiden Polen einer Steckdose in Berührung, so fließt von Hand zu Hand ein regulärer Strom (die Stromstärken im zu- und abführenden Schenkel sind gleich!), sodass der Fehlerstromschalter nicht auslösen wird. Dieser Umstand kann u. a. dazu beitragen, dass Hand–Hand-Unfälle, wie oben erwähnt, weiterhin den größten Teil der tödlich verlaufenden Elektrounfälle ausmachen (s. o.).


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Unfallmechanismen und -folgen

Vor der flächendeckenden Einführung von FI-Schaltern war der Abfluss eines Fehlerstroms gegen Erde der wohl häufigste Unfallmechanismus bei Niederspannungsunfällen. Er kommt immer dann zustande, wenn eine Person mit spannungsführenden Teilen in Berührung kommt und sich zugleich auf nicht gut isolierendem Untergrund befindet. Beispiele sind der Kontakt mit defekten Stromkabeln im Garten oder Badezimmer oder das versehentlich in eine Badewanne gestürzte (bzw. vorsätzlich hineingeworfene!) Elektrogerät (vgl. auch [Fallbeispiel 1]).

Dieser Unfallmechanismus hinterlässt in denjenigen Fällen, in denen der Strom über eine umschriebene Stelle des Körpers ein- oder austritt, sog. Strommarken, also lokale Verbrennungen infolge der resultierenden Jouleʼschen Wärme bei hoher Stromflussdichte (s. o.) ([Abb. 5]) [4], [8].

Cave

Die Strommarken können mitunter sehr diskret (etwa unter dem Nagelbett versteckt) sein und daher bei einer nicht äußerst gewissenhaft durchgeführten Leichenschau übersehen werden, was ggf. zum Nichterkennen einer drohenden Gefahr für weitere Personen oder gar eines nicht akzidentellen Unfallmechanismus (Tötungsdeliktes) führen kann.

Ein besonderer Unfallmechanismus bei älteren Säuglingen und jüngeren Kleinkindern ist, bedingt durch das für diese Altersgruppe typische orale Erkundungsverhalten, der Biss auf Elektrokabel, durch den schwere Verbrennungen mit resultierenden großflächigen Nekrosen in der Mundregion entstehen können, die dann erhebliche plastisch-chirurgische Probleme nach sich ziehen [9].

Erwähnenswert, wenn auch für das Kindesalter weniger bedeutsam, ist außerdem der Umstand, dass es schon im Niederspannungsbereich zu Spannungsüberschlägen (Lichtbögen) kommen kann; ursächlich hierfür sind meist unsachgemäße Montagearbeiten an Schalt- oder Verteilerkästen. Die Exposition gegenüber solchen Funkenentladungen führt durch die große Hitzeentwicklung zu strahlungswärmebedingten Oberflächenverbrennungen (sog. flash burns), von denen oft auch die Augen (Keratoconjunctivitis photoelectrica, Verblitzung) betroffen sind (S. Altmann, persönl. Mitteilung, Leipzig 2014).

Neben diesen lokalen (thermischen) Folgen können Niederspannungsunfälle, sofern sie nicht unmittelbar tödlich enden, eine Reihe systemischer Konsequenzen haben, die allerdings nur bedingt Outcome-relevant sind. In einer größeren türkischen Analyse von 31 überlebten und 5 nicht überlebten Niederspannungsunfällen im Kindesalter (< 17 Jahre) waren nur die schwere initiale Bewusstseinsstörung, der schwere initiale Schockzustand (mit begleitender Tachykardie und LDH-Erhöhung) und der langdauernde Intensivaufenthalt signifikant mit einem späteren letalen Ausgang korreliert; hingegen bestand weder bezüglich initialer kardialer Arrhythmien noch hinsichtlich myokardspezifischer Laborwerte wie CK oder Troponin T ein Unterschied zwischen überlebenden und nicht überlebenden Patienten [10].

Merke

Es sind also weniger einzelne stromspezifische (Labor-)Symptome als vielmehr die basalen Vitalparameter des Patienten nach der Erstversorgung, die den Schweregrad und das Outcome nach Niederspannungsunfällen im Kindesalter determinieren: Je schwerer die initiale Beeinträchtigung, desto ungünstiger das Outcome.

Fallbeispiel 1

In der Rubrik Nachrichten aus Leipzig berichtete die Regionalausgabe der Bild-Zeitung am 9. Juni 1992 unter der Schlagzeile Stromschlag unter der Dusche – Stefanie (3) tot von einem besonders tragischen Elektrounfall im Kleinkindesalter. Opfer war ein 3-jähriges Mädchen, das an einem Sonntagmorgen, nachdem es mit der Brause in der Hand fröhlich unter der Dusche geplanscht hatte, von seinen Eltern leblos aufgefunden wurde. Der herbeigerufene Notarzt konnte nur noch den Tod feststellen.

Nach den polizeilichen Ermittlungen hatte ein Wasserstrahl aus der Brause die einzige nicht mit einer Kindersicherung versehene Steckdose des Haushalts im Badezimmer getroffen und den Strom über das in der Wanne befindliche Mädchen abgeleitet.

Durch Absicherung des Stromkreises mit einem FI-Schalter bzw. Residual Current Device (RCD) wäre dieser Unfall wahrscheinlich zu verhüten, durch eine (ggf. unter telefonischer Anleitung) umgehend eingeleitete kardiopulmonale Reanimation das Kind möglicherweise zu retten gewesen.


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Hochspannungsunfälle

Hochspannungsunfälle ereignen sich an Transformatorstationen, Hochspannungsmasten oder Oberleitungen der Eisenbahn.

Durch die sehr hohen Spannungen und die entsprechend hohen Stromstärken kommt es hier zu schwersten Verbrennungen bzw. – bedingt durch die schlagartige Verdampfung von Wasser – zum explosiven Zerplatzen der Gewebe. Gleichzeitig sind die Einwirkzeiten oft sehr kurz, und die arrhythmogenen Effekte stehen nicht im Vordergrund, sodass die thermomechanischen Auswirkungen die elektrophysiologischen Folgen überwiegen können und ein primäres Überleben mit schweren Verbrennungen zwar nicht wahrscheinlich, aber auch nicht unmöglich ist.

Während der direkte Kontakt mit einem hochspannungsführenden Leiter – etwa der sog. Sammelschiene eines Umspanntransformators – durch die schlagartig auftretende Verkohlung und Zerplatzung des Körpers praktisch immer tödlich endet (S. Altmann, persönl. Mitteilung, Leipzig 2014), kommt es bei unvorsichtiger Annäherung an Hochspannungsleitungen oftmals schon vor deren unmittelbarer Berührung zu einem Lichtbogenüberschlag.

Definition

Lichtbogen

Als Lichtbogen bezeichnet man eine Funkenentladung, die sich im Umkreis von hochspannungsführenden Leitern gegenüber geerdeten Gegenständen oder Personen ereignen kann.

Merke

Bei 15-kV-Bahnoberleitungen ist daher ein minimaler (!) Sicherheitsabstand von 1,5 m, bei 110-kV-Überlandleitungen von 3 m einzuhalten ([Tab. 4]).

Tab. 4 Empfohlene Mindestsicherheitsabstände zu Hochspannungsleitungen (zur Vermeidung von Lichtbogenüberschlag)

Art der Hochspannungsleitung

empfohlener Mindestsicherheitsabstand

15 kV – Bahnoberleitung

1,5 m

110 kV – Überlandleitung

3,0 m

Der Lichtbogen führt zu einem Starkstromdurchtritt durch den Körper, der im Allgemeinen mit deutlichen Verbrennungen (Strommarken) an der Ein- und Austrittsstelle einhergeht [6]. Zugleich tritt eine Bewusstlosigkeit mit oder ohne Herzstillstand ein, die allein durch das Herabstürzen von einem z. B. in betrunkenem Zustand erklommenen Hochspannungsmast zum Tode führen kann. In vielen Fällen bleibt das Unfallopfer aber an dem Hochspannungsmasten hängen oder auf dem z. B. im Rahmen einer Mutprobe bestiegenen Eisenbahnwaggon liegen (vgl. auch [Fallbeispiel 2]), was die Rettungsmannschaften in eine schwierige Situation bringt.

Cave

Anders als im Haushalt darf nämlich bei Hochspannungsunfällen nicht davon ausgegangen werden, dass durch den entstandenen Kurzschluss die Sicherung im Elektrizitätswerk herausgesprungen ist.

Vielmehr kommt es hier, ggf. nach kurzer Pause, zu einer automatischen Wiedereinschaltung der Spannung, sodass für das Notfallteam bei Erklettern eines Hochspannungsmastes oder Rettung von einem Eisenbahnwaggon die gleiche Gefahr (eines Lichtbogenüberschlages) wieder besteht.

Praxistipp

Technische Rettung

Es ist also zwingend erforderlich, dass Rettungsmaßnahmen erst begonnen werden, nachdem von qualifiziertem und eigens dafür ausgerüstetem Personal der Energieversorger und/oder der Feuerwehr die Hochspannung abgeschaltet und die Oberleitung zusätzlich vor und hinter dem Unfallort geerdet wurde [11].

Für das bewusstlos oder gar mit Herz-Kreislauf-Stillstand in dem Hochspannungsmast hängende oder auf dem Eisenbahnwaggon liegende Unfallopfer kann das bedeuten, dass – auch wenn eine Wiederbelebung theoretisch noch möglich gewesen wäre – praktisch jede Hilfe zu spät kommt.

Fallbeispiel 2

Am 16. August 2012 berichtete die Neue Osnabrücker Zeitung unter der Überschrift Stromschlag: Junge Frau schwer verletzt. Wieder Unfall am Rangierbahnhof – Auf Waggon geklettert – Lebensgefährliche Verbrennungen von einem 21-jährigen Mädchen, das nach einem Diskothekenbesuch trotz fehlenden Alkoholkonsums mit seinem neuen Freund auf einen Eisenbahnwagen klettern wollte und sich dabei durch einen Lichtbogenüberschlag schwerste Brandverletzungen zuzog.

Der Fall Vanessa, so der Name des betroffenen Unfallopfers, ist später zum Gegenstand eines Aufklärungsfilms der Bundespolizei unter dem Titel Achtung Bahnstrom! 15000 Volt sind tödlich. Sucht Euch was anderes! gemacht worden. Der Film ist unter der URL https://www.bundespolizei.de/Web/DE/Service/Mediathek/Videos/Bahnstrom/bahnstrom-hauptfilm_video.html online abrufbar und wird von einem Begleitheft für den Schulunterricht [12] sowie Informationsflyern für Jugendliche und Erwachsene ergänzt.

Mit dieser Aufklärungskampagne soll nicht nur jugendlichem Leichtsinn entgegengewirkt, sondern auch verhindert werden, dass sich Begleitpersonen bei dem Versuch, einer verunglückten Person zu Hilfe zu kommen, aus Unkenntnis selber in akute Lebensgefahr bringen.


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Blitzunfälle

Physikalische Kenngrößen

Blitze sind elektrostatische Entladungen, die sich zwischen geladenen Wolken und der Erdoberfläche ereignen. Bekanntlich sind Blitze mit Gewittern assoziiert, jedoch besteht eine Gefahrenzone für Entladungen in einem Umkreis von 10 – 15 km um das Epizentrum des Gewitters (s. [Infobox „Praxistipps“]), was auch vollkommen unerwartete Blitzeinschläge in einiger Entfernung von herauf- oder abziehenden Gewittern erklärt [4].

Praxistipps

Abschätzung von Entfernung und Gefahrenpotenzial eines Gewitters

  • Wegen der Schallgeschwindigkeit von ca. 340 m/s in Luft legt der Donner (das aus der schlagartigen Ausdehnung der erhitzten Luft resultierende Explosionsgeräusch) in 3 s ca. 1 km zurück. Wird das Zeitintervall zwischen Blitz und Donner durch 3 geteilt, ergibt sich somit die ungefähre Entfernung des Gewitters in km.

  • Ab einer Intervalldauer von 30 s (≤ 10 km) besteht eine potenzielle, bei einer Intervalldauer von 10 s oder weniger (≤ 3 km) eine unmittelbare Gefahr.

Diese Entladungen stellen einen Sonderfall von Hochspannungsunfällen dar, indem sie einerseits mit exorbitanten Spannungen und Stromstärken verbunden sind, aber andererseits mit extrem kurzen Kontaktzeiten einhergehen (s.[ Infobox „Hintergrundwissen“]), woraus sich die Chance ergibt, auch einen Blitzschlag zu überleben.

Hintergrundwissen

Elektrothermische Kennzahlen von Blitzentladungen

  • Spannung: 0,5 MV – 2 MV – 50 MV – 100 MV

  • Stromstärke: 20 kA – 100 kA – 300 kA

  • Temperatur: 25 000 °C – 30 000 °C – 50 000 °C

  • Kontaktzeit: 0,02 ms – 0,1 ms – 1,0 ms


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Unfallmechanismen

Zu beachten ist, dass Blitze zwar bevorzugt, aber keineswegs immer am höchsten Punkt der Umgebung einschlagen, sodass man beispielsweise auch neben Häusern oder im Inneren eines Stadions, mitunter sogar innerhalb von Gebäuden vom Blitz getroffen werden kann. Besonders gefährdet sind aber selbstverständlich Personen, die sich aus beruflichen oder privaten Gründen in freier Landschaft aufhalten (Landarbeiter, Bergwanderer, Golfspieler etc.).

  • Dabei kann der Blitz nicht nur die Person direkt treffen (direct hit/strike), sondern auch von Arbeitsgeräten oder benachbarten Bäumen auf die Person, die das Gerät bedient (contact voltage) oder neben dem Baum steht (side splash/flash), übertreten.

  • Da sich um den Einschlagspunkt des Blitzes herum ein elektrisches Feld ausbreitet, kann man im breitbeinigen Stand außerdem eine sog. Schrittspannung abgreifen (ground strike/step voltage), was Unfälle erklärt, bei denen von einem Blitzeinschlag auf ein Fußballfeld oder in ein Zeltlager mehrere Personen betroffen waren und danach unterschiedlichste Verletzungsmuster aufwiesen [13], [14], [15].

  • Einen weiteren Mechanismus bei Blitzunfällen stellt schließlich die über Telefon- oder andere Elektroleitungen erfolgende Energiefortleitung bis ins Innere von Gebäuden dar (telephone/wire-mediated lightning injury) [4], [5], [16], [17] ([Abb. 6]).

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Abb. 6 Fünf Arten der Energieübertragung beim Blitzschlag: Direkter Treffer (direct hit/strike), Kontakteffekt (contact voltage), Schrittspannung (ground strike/step voltage), Überschlagseffekt (side splash/flash), und telefon-/leitervermittelter Blitzeffekt (telephone/wire-mediated lightning injury). Der Spannungsüberschlag bewirkt, dass man in unmittelbarer Nähe von hohen Bäumen nicht geschützt ist; die Schrittspannung kann dazu führen, dass von einem Blitzeinschlag z. B. auf einem Fußballfeld mehrere umstehende Personen gleichzeitig geschädigt werden.

Ein Spannungsüberschlag bewirkt, dass man in unmittelbarer Nähe von hohen Bäumen nicht geschützt ist. Die Schrittspannung kann dazu führen, dass von einem Blitzeinschlag z. B. auf einem Fußballfeld mehrere umstehende Personen gleichzeitig geschädigt werden.

Praxistipps
  • Besten Schutz vor Blitzen bieten Kraftfahrzeugkarosserien, die als Faradayʼscher Käfig wirken und die Spannung von den Insassen fernhalten, wobei es im Falle eines Blitzeinschlages dennoch zu Schäden, vor allem am Gehör (Knalltrauma), kommen kann [18].

  • Alternativ sollte man sich ins Innere eines (mit einem Blitzableiter ausgestatteten) Hauses begeben, anstatt sich im Bereich einer Einfahrt oder an einem Fenster aufzuhalten.

  • Im freien Gelände wird empfohlen, Abstand von Bäumen zu wahren und sich nach Möglichkeit zusammengekauert in eine Bodenvertiefung zurückzuziehen (Ein-Punkt-Haltung), keinesfalls jedoch im (breitbeinigen) Stand das Geschehen zu beobachten [8].

Neben den vielfältigen und nicht immer logisch vorhersagbaren Expositionsmöglichkeiten zeichnen sich Blitzunfälle auch dadurch aus, dass der Stromfluss im oder am Körper ungewöhnliche Wege nehmen kann (s. a. [Fallbeispiel 3]). Da der menschliche Körper einen vergleichsweise hohen Widerstand darstellt, kommt es vor, dass der Blitz z. B. an der durchnässten Kleidung entlang des Rückens verläuft und dabei charakteristische dendritische oder spiderförmige Verbrennungsfiguren, auch Lichtenbergʼsche Blitzfiguren genannt, hinterlässt [19]. Auch dann kann sich neben den oberflächlichen Verbrennungen ein sog. Parallelstromkreis durch den Thorax ausbilden, der zum Herzstillstand führt, welcher in diesen Fällen eher durch eine Asystolie als durch Kammerflimmern bedingt ist.


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Unfallfolgen

Ebenso wie bei Starkstromunfällen an Bahnoberleitungen kann sich speziell bei Eintritt am Kopf – neben schwersten lokalen Läsionen – auch eine elektrogene Bewusstlosigkeit oder gar eine (möglicherweise über Stunden anhaltende) sog. Blitzlähmung (Keraunoparalyse) ausbilden.

Nicht immer spielen sich Blitzunfälle im Beisein anderer Personen ab, die das Geschehen beobachten. Ebenso kann es vorkommen, dass bewusstlose Personen, etwa gestürzte Radfahrer – mit oder ohne Herzstillstand – aufgefunden werden, ohne dass sich die Unfallursache sofort erschließt. In diesen Fällen können eine sorgfältige Beobachtung der Umwelt (Wetterleuchten? Donnergrollen?) sowie das gezielte Absuchen der Körperoberfläche nach möglicherweise versteckten Verbrennungsfiguren oder Strommarken wegweisend sein.

Wird ein Blitzunfall überlebt, so sind neben den lokalen Verbrennungsfolgen und der Schädigung der Sinnesorgane (Seh- und Hörstörungen) auch längerdauernde neurologische (Paresen, Parästhesien) und psychiatrische Folgeerscheinungen (z. B. Konzentrationsstörungen, Affektlabilität, posttraumatische Belastungsstörungen) – auch im Kindes- und Jugendalter – möglich [5], [17], [20].

Fallbeispiel 3

Für einen im Jahr 1981 in der Zeitschrift Notfallmedizin (perimed-Verlag) erschienenen kasuistischen Beitrag unter dem Titel Das Blitztrauma [17] sind von den Autoren mehrere Blitzunfälle bei Kindern und jungen Erwachsenen zusammengetragen worden. Darunter befand sich der Fall eines 9-jährigen Mädchens, welches auf dem Schulweg auf einer (von mehreren Häusern, Baukränen und einem Kirchturm umgebenen!) Wiese von einem Blitz getroffen wurde, der über den Schulranzen eintrat und oberhalb der Schuhsohle vom seitlichen Fußrand auf den Erdboden übersprang. Außerdem wurde von einem 8-jährigen Jungen berichtet, der in einem Fußballtor gestanden hatte, als unvermittelt ein Blitz niederging, welcher – wie sich später rekonstruieren ließ – über das Sternum ein- und den Penis austrat. Beide Fälle endeten tödlich.

Zwei weitere Fälle, in denen junge Erwachsene – einmal auf einem Gebirgswanderweg, ein andermal im Inneren eines Gebäudes (!) – vom Blitz getroffen worden waren, wurden zwar überlebt, waren jedoch durch langanhaltende neurologische Folgeprobleme belastet.


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Reanimation, Erstversorgung und Monitoring

Wiederbelebung

Was die Wiederbelebung anbelangt, so ist dem Elektrounfall, neben anderen physikalischen Notfällen, in den internationalen bzw. europäischen Reanimationsleitlinien ein eigenes Kapitel gewidmet [21].

Zwar bestehen im grundsätzlichen Prozedere bei elektrisch induziertem Herzstillstand (s. [Infobox]) keine Unterschiede gegenüber vergleichbaren Notfällen anderer Genese. Jedoch handelt es sich oft um jüngere und primär herzgesunde Patienten, was – rechtzeitigen Beginn und konsequente Ausführung der Reanimationsmaßnahmen vorausgesetzt – zu einer vergleichsweise günstigeren Prognose beiträgt.

Infobox

Elektrisch induzierter Herzstillstand

  • typischerweise Kammerflimmern = shockable rhythm nach Wechselstromexposition im Niederspannungsbereich

  • typischerweise tiefe Bradykardie/Asystolie = non-shockable rhythm nach Gleichstromexposition im Hochspannungsbereich

Besonders nach Blitzunfällen ist zudem zu bedenken, dass elektrogene Bewusstlosigkeit, Pupillenstarre und Atemlähmung einen terminalen Kreislaufstillstand selbst dann vortäuschen können, wenn in Wirklichkeit noch ein Minimalkreislauf (mit tiefer Bradykardie) erhalten ist. Dies hat zur Konsequenz, dass weite und lichtstarre Pupillen bei Blitzschlagopfern nicht zwingend als Zeichen eines Kreislaufstillstandes gewertet werden dürfen und dass die Wiederbelebung hier in herkömmlicher Weise mit initialen Beatmungshüben (um die atemstillstandsbedingte Hypoxie zu beseitigen) begonnen werden sollte.

Praxistipp

Triage-Regel

Bei einem Massenanfall von Blitzunfallopfern (wie er in Wandergruppen oder auf Fußballplätzen vorkommen kann) sollten daher die leblosen Patienten mit oberster Priorität – noch vor den möglicherweise brandverletzten – versorgt werden [5], [22], [23].


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Traumatologische Versorgung

Hinsichtlich der traumatologischen Erstversorgung stehen nach Elektrounfällen Verbrennungen im Mittelpunkt, die – gerade bei Hochspannungs- und Blitzunfällen – oftmals eine primäre oder sekundäre Verlegung der betroffenen Patienten an ein spezialisiertes Zentrum erfordern [4], [8]. Hier gelten für pädiatrische Patienten die Prinzipien und Probleme der Verbrennungsbehandlung im Kindesalter, wobei eine lokale Kühlung unter Vermeidung einer Hypothermie und eine ausreichende Volumensubstitution unter Vermeidung einer Überwässerung anzustreben sind [24].

Bei Strom- bzw. Hitzeeinwirkungen im Kopf-/Gesichtsbereich ist zudem eine rechtzeitige Intubation zu erwägen, bevor es durch eine rasch zunehmende Schleimhautschwellung zu einer Kompromittierung der Atemwege kommt [11].

Ferner ist zu bedenken, dass sich die Betroffenen durch tetanische Muskelkontraktionen oder Stürze knöcherne Verletzungen, auch der Wirbelsäule, zugezogen haben können, und dass selbst bei vergleichsweise umschriebenen Strommarken durch den Stromfluss entlang der Gefäß-Nerven-Bündel innere Verbrennungen mit nachfolgender Weichteilschwellung bis hin zum Kompartment-Syndrom auftreten können. Zudem können Elektrounfälle eine ganze Reihe weiterer Kollateralschäden verursachen, die ggf. im Rahmen entsprechender Fachkonsile ausgeschlossen bzw. abgeklärt werden müssen und in [Tab. 5] zusammengefasst sind.

Tab. 5 Spektrum möglicher Begleitverletzungen nach Elektrounfällen, approximativ gegliedert nach konsiliarischen Fachdisziplinen.

konsiliarische Fachdisziplin

Begleitverletzung

(pädiatrische) Kardiologie

Pseudoinfarkte

Herzrhythmusstörungen

myokardiale Pumpfunktionsstörungen

arterielle Spasmen

Gefäßrupturen

Thrombosen

(pädiatrische) Nephrologie

Rhabdomyolyse

Myoglobinurie

Crush-Niere

Neurologie, Neuropädiatrie

Bewusstlosigkeit

Amnesie

Verwirrtheitszustände

Krampfanfälle

Paresen (Atemlähmung)

Parästhesien

Ophthalmologie

Verblitzung (Keratoconjunctivitis photoelectrica)

Störungen der Pupillomotorik

Katarakt

Sekundärglaukom

retinale Schädigung

Visusverlust/Blindheit

Otorhinolaryngologie

Knalltrauma

Trommelfellruptur

Tinnitus

Hörminderung/Taubheit

(Kinder- und Jugend-)Psychiatrie

Konzentrationsstörungen

Schlafstörungen

Affektlabilität

depressive Störungen

Angststörungen

posttraumatische Belastungsstörungen

(pädiatrische) Traumatologie

diverse Frakturen und Luxationen

Pneumothorax

Milzruptur

Leberruptur

Kompartment-Syndrome

Insgesamt zeichnet sich ein Alles-oder-Nichts-Prinzip ab, bei dem wenigen schwerwiegenden Fällen mit Reanimationspflichtigkeit und/oder traumatologischem Versorgungsbedarf eine große Zahl von glimpflich verlaufenen Elektrounfällen gegenübersteht, bei denen zwar von einem elektrischen Schlag berichtet wird, die Patienten aber – abgesehen von eventuell nachweisbaren minimalen Strommarken an der Ein- bzw. Austrittsstelle – äußerlich vollkommen unbeeinträchtigt wirken.


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Klinisches Monitoring

Speziell mit Blick auf diese harmloseren Niederspannungsunfälle wurde in der Literatur vielfach behauptet, dass es auch bei primär unauffälligen EKG-Befunden noch zu bedrohlichen Spätarrhythmien kommen könnte, weswegen traditionell ein stationäres Monitoring auch für asymptomatische Patienten empfohlen wurde. Als ursächlicher pathophysiologischer Mechanismus wurde ein verzögert einsetzender und dann arrhythmogener Zelluntergang vorgeschädigter Myokardzellen postuliert. Da diese Frage von hoher Relevanz für das praktische Vorgehen in (pädiatrischen) Notfallambulanzen ist, sind ihr in jüngerer Zeit einige größere Studien gewidmet worden.

  • In einer bereits 1995 erschienenen kanadischen Arbeit [25] wurden insgesamt 151 Kinder im mittleren Alter von 4,5 Jahren, in einer 2010 publizierten französischen Studie [26] 48 Kinder im mittleren Alter von 6,2 Jahren nach Haushaltsstromunfällen (Kanada: überwiegend 120 V, Frankreich: 220 V) retrospektiv untersucht. In beiden Untersuchungen wurden nur in Einzelfällen geringfügige primäre EKG-Auffälligkeiten ohne sicheren kausalen Bezug zu den Unfallereignissen (Sinustachykardie, partieller Rechtsschenkelblock) beobachtet. In keinem einzigen Fall kam es jedoch zu einer verzögert einsetzenden Rhythmusstörung, ebenso wenig wie eine umfangreiche Literaturrecherche Hinweise auf das Auftreten von Spätarrhythmien erbrachte.

  • Zu dem gleichen Ergebnis gelangte auch die bereits erwähnte, 2013 erschienene retrospektive Analyse der Berliner Charité [2], in die 268 Patienten, darunter 115 Kinder (< 17 Jahre) eingeschlossen wurden. Während in dieser Studie immerhin bei gut 24% der Erwachsenen und knapp 29% der Kinder bei Krankenhausaufnahme leichtgradige EKG-Auffälligkeiten (Sinustachykardie, Sinusbradykardie, vereinzelte Extrasystolen) beobachtet wurden, kam es auch hier im Verlauf in keinem Fall zu interventionsbedürftigen kardialen Arrhythmien (obwohl sich unter diesen Patienten sogar 10 Hochspannungsopfer, 6 Erwachsene und 2 Kinder, befanden).

Praxistipp

Aufgrund umfangreicher Literaturdaten ist heute davon auszugehen, dass bei einem klinisch asymptomatischen Patienten, der zudem ein unauffälliges Aufnahme-EKG aufweist, nicht mit dem Auftreten von Spätarrhythmien gerechnet werden muss und daher eine Entlassung nach Hause vertretbar erscheint. Dies bedeutet aber auch, dass Patienten nach Elektrounfall weiterhin zu einer gründlichen Untersuchung, einschließlich EKG-Ableitung, in der Klinik vorgestellt werden sollten.

Ein von den Autoren der Berliner Studie vorgeschlagener Algorithmus zum klinischen Prozedere nach Elektrounfällen ist in leicht modifizierter Form in [Abb. 7] (mod. nach [2]) wiedergegeben.

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Abb. 7 Algorithmus zum ambulanten EKG-Monitoring und zur stationären (Intensiv-)Behandlung von (pädiatrischen) Patienten nach Elektrounfällen.

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Primäre Prävention und Eigenschutz

Merke

Abgesehen von einer angemessenen medizinischen Erstversorgung ist die entscheidende Maßnahme gegen Elektrounfälle – vor allem, aber nicht nur im Kindesalter – die vorbeugende Unfallverhütung, zu der letztlich auch der Eigenschutz bei der Rettung von Unfallopfern zählt.

Arbeitssicherheit

Die primäre Prävention von Elektrounfällen ist ein wichtiges Thema der industriellen Arbeitssicherheit. Von den Berufsgenossenschaften gibt es rigorose Vorschriften, was bei Montagearbeiten an elektrischen Anlagen zu tun und zu lassen ist. Mittels der sogenannten 5 Sicherheitsregeln der Elektrotechnik (s. [Infobox „Praxistipp“]) soll sichergestellt werden,

  • dass niemals an spannungsführenden Elementen gearbeitet wird,

  • dass ein unbeabsichtigtes Wiedereinschalten während der Installationsarbeiten verhindert wird (bzw. allenfalls ein Kurzschluss verursacht würde) und

  • dass ein versehentliches Berühren benachbarter, noch unter Spannung stehender Teile ausgeschlossen ist [1], [8].

Praxistipp

Die 5 Sicherheitsregeln der Elektrotechnik

  • 1 – Freischalten.

  • 2 – Gegen Wiedereinschalten sichern.

  • 3 – Spannungsfreiheit feststellen.

  • 4 – Erden und kurzschließen.

  • 5 – Benachbarte, unter Spannung stehende Teile abdecken und abschranken.


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Privathaushalte

In Privathaushalten kommt es vor allem darauf an, dass veraltete Elektroinstallationen ersetzt werden und die gesamte Wohnung mit Schutzkontaktsteckdosen und Fehlerstromschaltern ausgestattet wird. Auch wenn dies gewährleistet ist, sollten in Gefahrenzonen wie Badezimmern überhaupt keine mobilen netzbetriebenen Elektrogeräte (die beispielsweise in die Badewanne stürzen könnten) zum Einsatz kommen.

Zum Schutz von Kindern sind Steckdosensicherungen verbreitet (bzw. mittlerweile bereits in viele Steckdosen integriert), die ein Bohren in den Kontaktöffnungen verhindern. Aber auch die von ungeschützt herumliegenden Kabeln (Unfälle beim Zerschneiden oder Zerbeißen!) oder diskonnektierten Verlängerungsschnüren (fehlende Steckdosensicherung!) ausgehenden Gefahren sollten bedacht werden.


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Hochspannungsanlagen

In Hochspannungsanlagen, die üblicherweise gut abgeschirmt sind, werden die meisten Unfälle durch jugendlichen Leichtsinn – nicht selten unter Alkoholeinfluss – verursacht und sind daher nur bedingt vermeidbar. Ein Ansatz sind Präventionkampagnen wie die in Fallbeispiel 2 erwähnte [12]. Ein mit der nötigen Umsicht vermeidbarer Unfallmechanismus ist auch der versehentliche Kontakt mit Hochspannungsleitungen beim herbstlichen Drachen-steigen-Lassen.


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Prävention von Blitzunfällen

Zur Prävention von Blitzunfällen gibt es diverse Merkblätter des deutschen VDE (Verband der Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik e. V.) und anderer internationaler Organisationen, die unter anderem darauf abzielen, dass heraufziehende Gewitter bei Sportveranstaltungen von den verantwortlichen Übungsleitern ernstgenommen und die meist jugendlichen Spieler zum rechtzeitigen Verlassen des Spielfeldes und zum Aufsuchen geschützter Orte angeleitet werden (s. [Infobox „Praxistipp“]) [16], [23], [27], [28]. Außerdem sind bei Großveranstaltungen im Freien Vorkehrungen für eine zügige Evakuierung größerer Menschenmengen und ggf. auch eine simultane Erstversorgung mehrerer Blitzschlagopfer zu treffen [4], [22].

Praxistipp

Die sogenannte 30-30-Regel zur Verhütung von Blitzunfällen bei Sportveranstaltungen

  • Zeitintervall zwischen Blitz und Donner < 30 Sekunden (entsprechend einer Entfernung < 10 km)
    → Sportfeld sollte verlassen werden.

  • Zeitintervall seit Durchzug der Gewitterfront > 30 Minuten
    → Sportbetrieb kann wieder aufgenommen werden.


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Maßnahmen zum Eigenschutz

Merke

Falls es zu einem Unfall gekommen ist, hat der Eigenschutz Priorität [11], wobei auch hier zu allererst der Stromfluss sicher unterbrochen werden sollte.

Niederspannungsunfälle

Bei Niederspannungsunfällen bedeutet die Unterbrechung des Stromflusses, dass Netzschalter ausgeschaltet, Stecker herausgezogen und/oder Sicherungen inaktiviert und – wichtig! – gegen versehentliches Wiedereinschalten gesichert werden. Wo dies nicht möglich ist, kann man den Verletzten vorsichtig unter Verwendung isolierender Materialien (Besenstiel, Lederhandschuhe, Gummisohlen, Holzplanken) von der Stromquelle trennen. Erst dann kann, sofern erforderlich, ohne Gefährdung der eigenen Sicherheit mit Wiederbelebungsmaßnahmen nach den Basic/Advanced Life Support (BLS/ALS-)Prinzipien begonnen werden.


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Hochspannungsunfälle

Bei Hochspannungsunfällen muss – soweit die Mindestsicherheitsabstände nicht eingehalten werden können (was z. B. auf Eisenbahnwaggons praktisch nie der Fall ist) – zunächst die Abschaltung und Sicherungserdung der Oberleitungen durch Fachpersonal der Elektrizitätsversorger und/oder der Feuerwehr abgewartet werden, bevor man sich dem Verletzten nähern darf.

Cave

Sollte eine heruntergerissene Hochspannungsleitung am Bogen liegen, so bildet sich um den Auflagepunkt herum ein sog. Spannungstrichter aus, dessen Betreten wegen des Abgreifens von Schrittspannungen (ähnlich wie bei Blitzunfällen) lebensgefährlich ist, weshalb hier ein Sicherheitsabstand von > 10 – 20 m empfohlen wird.

Exponierte Personen können sich, soweit dazu in der Lage, ggf. durch bipedales Hüpfen oder allerkleinste Schritte mit geschlossenen Beinen selber aus der Gefahrenzone retten [8].


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Blitzunfälle

Nach Blitzunfällen ist eine unmittelbare Berührung der betroffenen Unfallopfer selbstverständlich gefahrlos möglich; allerdings sollte die anhaltende Gefährdung durch das aktuelle Gewitter beachtet und die Gefahrenzone möglichst umgehend verlassen werden [23].


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Zusammenfassung

Kinder- und Jugendliche gehören zu den Hauptrisikogruppen für Elektrounfälle. Je nach der ursächlichen Spannung lassen sich drei typische Unfallszenarien unterscheiden: Niederspannungsunfälle, Hochspannungsunfälle und Blitzunfälle. Bei der Rettung hat der Eigenschutz Vorrang. Zu den Pathomechanismen tragen neben der elektrischen Spannung zahlreiche weitere technische und biologische Faktoren bei. Es zeichnet sich eine Art Alles-oder-Nichts-Prinzip ab, wobei in schweren Fällen Herzrhythmusstörungen, Verbrennungen sowie multiple äußere und innere Verletzungen vorkommen, bei unbeeinträchtigten Patienten jedoch keine kardialen Spätarrhythmien zu befürchten sind.


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Kernaussagen
  • Kinder und Jugendliche gehören zu den Hauptrisikogruppen für Elektrounfälle.

  • Elektrounfälle sind trotz der vermeintlich übersichtlichen Gliederung in Niederspannungs-, Hochspannungs- und Blitzunfälle von zahlreichen weiteren Determinanten abhängig.

    • Im Niederspannungsbereich ist es neben der – aus Körperinnenwiderstand und Stromflussweg resultierenden – Stromstärke vor allem die Stromflussdauer, die über das kardiale Risiko (Auslösung von Kammerflimmern speziell in der vulnerablen Periode der Herzaktion) entscheidet.

    • Im Hochspannungsbereich stehen schwerste, oft unmittelbar tödliche Verbrennungen durch Lichtbogenüberschlag im Vordergrund.

    • Bei Blitzunfällen sind neben dem direkten Einschlag auch indirekte Einwirkungen möglich, die bisweilen ganze Personengruppen betreffen können. Neben charakteristischen Hautverbrennungen treten hier akute zentrale Ausfallserscheinungen sowie chronische neurologische und psychiatrische Folgekomplikationen auf.

  • Insgesamt zeichnet sich eine Zweiteilung in sofort tödliche bzw. mit schweren Verletzungen einhergehende und eher glimpflich verlaufende Elektrounfälle (Alles-oder-Nichts-Prinzip) ab.

  • Die Reanimation von Elektrounfallopfern ist selbst nach Blitzschlag grundsätzlich erfolgversprechend.

  • In der traumatologischen Erstversorgung stehen Verbrennungen und elektrothermische Weichteilschäden im Vordergrund.

  • Bei klinisch asymptomatischen Patienten, die auch keine initialen EKG-Auffälligkeiten aufweisen, ist ein stationäres Monitoring zur Erfassung von Spätarrhythmien entbehrlich.

  • Essenziell zur Eindämmung von Elektrounfällen im Kindes- und Jugendalter sind präventive Maßnahmen; hierzu gehört letztlich auch der Eigenschutz, der bei der Rettung von Elektrounfallopfern Vorrang hat.

Wissenschaftlich verantwortlich gemäß Zertifizierungsbestimmungen

Wissenschaftlich verantwortlich gemäß Zertifizierungsbestimmungen für diesen Beitrag ist Prof. Dr. med. Dominique Singer, Hamburg.


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Autorinnen/Autoren

Dominique Singer

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Prof. Dr. med., Facharzt für Physiologie, Facharzt für Kinder- und Jugendmedizin, Neonatologe und Pädiatrischer Intensivmediziner. Prof. Singer ist Ärztlicher Leiter der Sektion Neonatologie und Pädiatrische Intensivmedizin am Zentrum für Geburtshilfe, Kinder- und Jugendmedizin – Kinderklinik des Universitätsklinikums Eppendorf (UKE) Hamburg.

Interessenkonflikt

Der Autor gibt an, dass kein Interessenkonflikt vorliegt.

Danksagung

Herrn Prof. (em.) Dr.-Ing. habil. Siegfried Altmann aus Leipzig (https://de.wikipedia.org/wiki/Siegfried_Altmann_(Ingenieurwissenschaftler), http://profaltmann.24.eu/) sei für die großzügige Überlassung von umfangreichem Informationsmaterial herzlich gedankt.


Korrespondenzadresse

Prof. Dr. med. Dominique Singer
Sektion Neonatologie und Pädiatrische Intensivmedizin
Zentrum für Geburtshilfe, Kinder- und Jugendmedizin – Kinderklinik
Universitätsklinikum Eppendorf
Martinistraße 52
20246 Hamburg


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Abb. 1 Epidemiologische Daten: Jährliche Anzahl der Stromtoten von der Nachkriegszeit bis in die Gegenwart. Die Zahlen vor 1989 sind Summenwerte aus BRD und DDR, danach Angaben des Statistischen Bundesamtes für Gesamtdeutschland. Man beachte die kontinuierliche Abnahme tödlicher Elektrounfälle seit den 1960er-Jahren. Über diese Zahlen hinaus besteht eine Dunkelziffer nicht erfasster oder übersehener Unfallereignisse.
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Abb. 2 Physikalische Gesetze. a Nach dem Ohmʼschen Gesetz ergibt sich die Stromstärke aus dem Quotienten aus Spannung und Widerstand, in Serie geschaltete Widerstände addieren sich zu einem Gesamtwiderstand. Beim Elektrounfall ergibt sich der Gesamtwiderstand aus dem Widerstand im Außenstromkreis (RA), aus den Übergangswiderständen an der Stromein- und -austrittsstelle (RÜ1, RÜ2) sowie dem Körperinnenwiderstand (RI), der beim Menschen ca. 1 kΩ beträgt. b Nach dem Kirchhoffʼschen Verzweigungsgesetz (Knotenregel) addieren sich die Stromstärken in Parallelstromkreisen zu einer Gesamtstromstärke im Hauptstromkreis. Dadurch kann beim Stromfluss von einer Hand zu beiden Füßen eine höhere (durch den Rumpf fließende) Stromstärke zustande kommen als beim Stromfluss von einer Hand zur anderen.
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Abb. 3 Vulnerable Periode der Herzaktion.
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Abb. 4 Effekte des elektrischen Stroms in Abhängigkeit von Stromstärke und Einwirkzeit. Während die Wahrnehmungsschwelle bei einer Stromstärke von 0,5 mA erreicht wird, sind die Loslass- und die Flimmerschwelle zusätzlich stark von der Stromflussdauer abhängig. Eine Stromstärke von 200 mA liegt bei 10 ms noch auf der Loslass-, bei 300 ms jedoch bereits auf der Flimmerschwelle. Jenseits von 500 mA kann unabhängig von der Expositionszeit Kammerflimmern auftreten. Fehlerstromschalter (FI-Schalter) sorgen dafür, dass akzidentelle Körperströme unterhalb der Loslassschwelle bleiben.
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Abb. 5 Strommarken an der Hand eines Kleinkindes (mit freundlicher Genehmigung von Dr. I. Königs, Altonaer Krankenhaus, Hamburg).
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Abb. 6 Fünf Arten der Energieübertragung beim Blitzschlag: Direkter Treffer (direct hit/strike), Kontakteffekt (contact voltage), Schrittspannung (ground strike/step voltage), Überschlagseffekt (side splash/flash), und telefon-/leitervermittelter Blitzeffekt (telephone/wire-mediated lightning injury). Der Spannungsüberschlag bewirkt, dass man in unmittelbarer Nähe von hohen Bäumen nicht geschützt ist; die Schrittspannung kann dazu führen, dass von einem Blitzeinschlag z. B. auf einem Fußballfeld mehrere umstehende Personen gleichzeitig geschädigt werden.
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Abb. 7 Algorithmus zum ambulanten EKG-Monitoring und zur stationären (Intensiv-)Behandlung von (pädiatrischen) Patienten nach Elektrounfällen.