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FLUORID

Oktober 1981; Band 14; Seiten 172-181

Industrielle Fluorose

von BW Carnow und SA Conibear
Medizinisches Zentrum der Universität von Illinois, Chicago, Illinois.

Vorgestellt auf der 1981. Konferenz der Internationalen Gesellschaft für Fluoridforschung, Dresden, DDR, April XNUMX.

ZUSAMMENFASSUNG: Bei 1242 scheinbar gesunden und erwerbstätigen Arbeitern eines kanadischen Aluminiumwerks wurden die Krankengeschichte hinsichtlich muskuloskelettaler Symptome, das Auftreten von Frakturen, Hals- und Rückenoperationen sowie die Röntgenbefunde untersucht. Es zeigte sich ein hochsignifikanter Zusammenhang zwischen Fluoridbelastung und der Häufigkeit von Rücken- und Nackenoperationen, Frakturen, Symptomen muskuloskelettaler Erkrankungen sowie einer Vorgeschichte von Knochen- und Gelenkerkrankungen, ohne dass die typischen Anzeichen einer Skelettfluorose vorlagen.

Es wird empfohlen , exponierte Arbeiter auf frühe Anzeichen einer „Muskuloskelettalen Fluorose“ zu überwachen, bevor es zu destruktiven und degenerativen Veränderungen des Skeletts kommt.

Einführung

Moller und Gudjonsson (1932) stellten 1 bei dänischen Kryolitharbeitern eine umfassende Schädigung des Bewegungsapparats fest, einschließlich Röntgentrübung der Wirbel sowie starker Verkalkung der Bänder und faserknorpeligen Anhaftungen. Die schwerwiegendsten Erscheinungen wurden stets an der Wirbelsäule und im Becken festgestellt. Seit dem Erscheinen von Roholms (2) klassischer Abhandlung über Fluoridvergiftungen haben andere Wissenschaftler zusätzliche Gruppen von Fällen von Knochenanomalien, in einigen Fällen mit lähmender Wirkung, bei Männern gemeldet, die in Aluminiumhütten Fluoriden ausgesetzt waren. Die CASAW, die Canadian Association of Smelter and Allied Workers, eine Gewerkschaft, die die Arbeiter einer großen Aluminiumhütte vertrat, war besorgt über die steigende Zahl von Hüttenarbeitern mit Rücken- und Nackenproblemen und die mögliche übermäßige Fluoridbelastung und unterstützte eine Studie über die gesundheitlichen Auswirkungen ihrer Mitglieder.

Das Hauptziel der Studie bestand darin, mit epidemiologischen Methoden festzustellen, ob die Belastung durch giftige Stoffe in der Schmelzhütte die Gesundheit der Arbeiter beeinträchtigt hatte. Dieser Vortrag beschränkt sich auf eine Untersuchung unserer Erkenntnisse zu den Auswirkungen von Fluoriden auf das Muskel-Skelett-System.

Material und Methoden

Die Schmelzhütte produzierte über 800 Tonnen Aluminium pro Tag. Sie emittierte 4 – 5 Kilogramm Fluorid pro Tonne Aluminium in die Umgebungsluft. Die Produktion begann 1954. Es wurde das vertikale Söderburg-Verfahren verwendet.

Teilnahmeberechtigung: Die Studienteilnehmer wurden anhand der Dienstjahre der Stundenlohnempfänger zum Zeitpunkt des Studienbeginns ausgewählt. Ausgeschlossen waren Mitarbeiter im Krankenstand und solche, die drei Monate oder weniger in der Hütte beschäftigt waren. 1242 Arbeiter, 85 % derjenigen, die diese Kriterien erfüllten, nahmen teil.

Jeder Teilnehmer füllte einen Fragebogen aus, in dem er Name, Geburtsdatum, ethnische Herkunft, bisherige Berufserfahrung und Familienstand angab. Ein von einem Interviewer ausgefüllter Fragebogen erfasste Informationen zur Krankengeschichte, zu Symptomen und zum Zigarettenkonsum. Zu den gestellten Fragen gehörten:

Chirurgie:

Hatten Sie schon einmal eine Wirbelsäulenversteifung? Wenn ja, in welchem ​​Jahr?

Hatten Sie jemals eine Operation am unteren Rücken? Wenn ja, in welchem ​​Jahr?

Hatten Sie jemals eine Halsoperation? Wenn ja, in welchem ​​Jahr?

Diejenigen, die in den Jahren nach Arbeitsbeginn eine oder mehrere dieser Fragen mit „Ja“ beantworteten, wurden als Personen kategorisiert, die sich nach der Beschäftigung einer Rücken- oder Nackenoperation unterzogen hatten. Arbeitnehmer, die an mehreren Standorten oder mehr als einmal operiert wurden, wurden nur einmal gezählt.

Frakturen: Personen, die angaben, nach Beginn der Beschäftigung ein- oder mehrmals eine Fraktur erlitten zu haben, wurden nur einmal gezählt.

Krankheitsgeschichte des Bewegungsapparates: Um die Krankheitsgeschichte der Beschäftigten hinsichtlich Erkrankungen des Bewegungsapparates zu erfassen, wurden sie gefragt, ob ihnen jemals von einem Arzt Arthritis, Gicht, Rückenprobleme, ein Bandscheibenvorfall oder andere schwerwiegende Erkrankungen des Bewegungsapparates diagnostiziert wurden. Beschäftigte, die eine oder mehrere dieser fünf Erkrankungen bejahten, wurden nur einmal gezählt.

Muskuloskelettale Symptome: Die befragten Arbeitnehmer wurden hinsichtlich muskuloskelettaler Beschwerden wie Gelenkschmerzen, Rücken- oder Nackenschmerzen, Rücken- und Gelenksteife sowie Gelenkschwellungen bewertet. Die Bewertung erfolgte anhand folgender Kriterien: 0 = nie, 1 = ein- bis dreimal monatlich, 2 = mehr als dreimal monatlich, aber weniger als täglich, und 3 = täglich oder ständig vorhanden. Die Gesamtpunktzahl, die sich aus der Summe dieser Antworten ergab, reichte von null (kein Auftreten der fünf Symptome) bis 15 (tägliches oder ständiges Auftreten aller fünf Symptome). Eine Punktzahl von null bis sieben wurde als geringe Häufigkeit, eine Punktzahl von acht bis fünfzehn als hohe Häufigkeit eingestuft.

Röntgenuntersuchung: Es wurden eine PA-Thoraxaufnahme und eine AP-Lendenwirbelsäulenaufnahme angefertigt und von einem zertifizierten Radiologen befundet, der lediglich Alter und Geschlecht der untersuchten Person kannte, jedoch keine Informationen zur Strahlenexposition. Bei den Knochenröntgenaufnahmen wurden folgende Befunde als „abnorm“ eingestuft: erhöhte Dichte, Weißfärbung, kortikale Verdickung, Hyperostose, unscharfe Ränder und Verkalkung der Bänder. Als möglicherweise abnorm galten Frakturen, Hinweise auf Knochenoperationen, Nierensteine, andere Weichteilverkalkungen, sonstige unspezifische Auffälligkeiten, Skoliose und Wirbelkörperkanten.

Expositionsrisikoindex: Zur Ermittlung des Expositionsrisikoindex für jeden Arbeiter wurden zwei Faktoren herangezogen. Die Fluoridkonzentration wurde für jede Tätigkeitskategorie in der Schmelzhütte geschätzt und als hoch, mittel oder niedrig eingestuft. Diese Werte wurden mit 0.25, 1 bzw. 2 gewichtet und mit der Expositionsdauer jedes Arbeiters in seiner jeweiligen Tätigkeit während seiner gesamten Beschäftigungszeit in der Schmelzhütte multipliziert, um den Expositionsrisikoindex zu erhalten. Für die Analyse wurde die Häufigkeitsverteilung des Expositionsrisikoindex für den Bewegungsapparat verwendet, um die gesamte Kohorte in Gruppen mit niedriger, mittlerer und hoher Exposition einzuteilen.

Die Arbeitnehmer wurden in vier Altersgruppen unterteilt: 18–30, 31–40, 41–50 und 51 Jahre und älter. Die Altersgruppe 18–30 wurde verwendet, da nur sehr wenige Arbeitnehmer unter 20 Jahren waren und diese daher einbezogen wurden. Dasselbe gilt für die Kategorie 51 Jahre und älter, da relativ wenige Arbeitnehmer 60 Jahre oder älter waren.

Ergebnisse

Anamnese von Erkrankungen des Bewegungsapparates: Tabelle 1 und Abbildung 1 untersuchen den Zusammenhang zwischen einer Anamnese von Erkrankungen des Bewegungsapparates und der Fluoridexposition. Sie vergleichen die Häufigkeit von Erkrankungen des Bewegungsapparates, die nach Arbeitsbeginn in der Hütte auftraten, bei Arbeitern mit hoher, mittlerer und niedriger Fluoridexposition. Der Mantel-Haenszel-Chi-Quadrat-Test wurde verwendet, um den Zusammenhang zwischen der höchsten und der mittleren sowie der niedrigsten Expositionskategorie zu untersuchen. Der Vergleich zwischen stark und minimal exponierten Personen zeigt deutliche Unterschiede in der Anamnese. Die Unterschiede zwischen den Gruppen mit hoher und mittlerer sowie mittlerer und niedriger Exposition deuten auf einen direkten Zusammenhang zwischen einer Zunahme von Erkrankungen des Bewegungsapparates in der Anamnese und einer Zunahme der Exposition hin. Dieser Zusammenhang besteht in allen Altersgruppen. Wie Tabelle 1 zeigt, waren alle Unterschiede signifikant.

Muskuloskelettale Symptome und Beschwerden: Die Häufigkeit und Anzahl der Beschwerden über muskuloskelettale Symptome im vergangenen Jahr wurden mit dem Risikograd aufgrund der Fluoridexposition verglichen (siehe Tabelle 2 und Abbildung 2). Die Ergebnisse waren statistisch signifikant, wobei sich die Unterschiede insbesondere in der älteren Altersgruppe mit der höchsten Exposition zeigten.

Nacken- und Rückenoperationen: Tabelle 3 und Abbildung 3 vergleichen die Häufigkeit von Nacken- und Rückenoperationen (gemäß vorheriger Definition) seit Arbeitsbeginn in der Schmelzhütte mit dem Fluoridbelastungsrisiko. Die Ergebnisse waren auffallend positiv. Ein Vergleich der Hochrisiko- mit den Niedrigrisikogruppen zeigte, dass in den jüngeren Altersgruppen keine Operationen durchgeführt wurden. Mit zunehmendem Alter stieg die Anzahl der chirurgischen Eingriffe bei den aufgrund der Exposition gefährdeten Personen deutlich an und erreichte in der Altersgruppe 51+ fast 20 %, verglichen mit 0 % in derselben Altersgruppe bei Personen mit geringer oder keiner Exposition. Ein sehr signifikanter Anstieg der Operationshäufigkeit wurde auch beim Vergleich der mittleren und niedrigen Expositionsgruppen festgestellt. Beim Vergleich der Gruppen mit hoher und mittlerer Exposition waren die Ergebnisse statistisch nicht signifikant (p < 0.5), obwohl in der Gruppe mit hoher Exposition 19 % der Operationen durchgeführt wurden, verglichen mit etwa 9 % in der Gruppe mit mittlerer Exposition.

Frakturen: Tabelle 4 vergleicht die Häufigkeit von Frakturen seit Arbeitsbeginn in der Hütte bei Personen mit hohem, mittlerem und niedrigem Fluoridbelastungsindex. Tabelle 4 zeigt, dass sich die Frakturhäufigkeit zwischen den Gruppen mit hoher und niedriger sowie mittlerer und niedriger Belastung statistisch signifikant unterscheidet. Ein Vergleich der Gruppen mit hoher und mittlerer Belastung ergab keinen statistisch signifikanten Zusammenhang. Die größten Unterschiede zeigten sich in den Altersgruppen 31–40 und 41–50 Jahre.

Röntgenbefunde: Im Gegensatz zu den oben genannten Befunden zeigten Vergleiche der Gruppen mit hohem und niedrigem, mittlerem und niedrigem sowie hohem und mittlerem Risiko keine signifikanten Unterschiede in der Häufigkeit von Knochenauffälligkeiten im Röntgenbild, wenn diese auf die vier Altersgruppen standardisiert wurden. Während viele unspezifische Auffälligkeiten aufwiesen, fanden sich nur wenige Anzeichen der von Roholm et al. in früheren Studien als „Fluorose“ beschriebenen Knochenverdichtung.

Diskussion

Dank erheblicher Anstrengungen der Gewerkschaft und der Sorge der Arbeiter um ihre Gesundheit nahmen 85 % der Berechtigten an der Studie teil. Von den 216 Personen, die nicht zu den Tests, Befragungen und Untersuchungen erschienen, waren nur 46 von der Teilnahme ausgeschlossen. Die anderen 170 waren im Urlaub, von der Arbeit abwesend oder erschienen aus anderen Gründen nicht zur Untersuchung. Dies war eine Querschnittsstudie, das heißt, es wurden nur vermeintlich gesunde und aktiv beschäftigte Arbeiter untersucht. Es handelte sich daher in der Tat um eine Studie einer „Überlebens“-Population. Alle abnormalen Ergebnisse stellen eine sehr konservative Schätzung des Problems dar, da diejenigen, die ihre Arbeit aufgegeben haben oder wegen Krankheit abwesend waren, nicht untersucht wurden. Darüber hinaus wurden interne Kontrollen verwendet, da die Gemeinde isoliert ist und die meisten ihrer arbeitsfähigen Männer in der Schmelzhütte arbeiten. Da selbst die „Kontrollen“ einem gewissen Grad an Exposition ausgesetzt waren, würden die Unterschiede zwischen den Expositionsgruppen tendenziell minimiert, sodass davon ausgegangen werden kann, dass medizinische Probleme, wenn sie auftreten, mindestens so schwerwiegend sind, wie wir sie vorgefunden haben.

Der persönliche Expositionsrisikoindex, der auf der gesamten beruflichen Laufbahn und der Expositionsdauer basiert, schien eine nützliche Methode zur Quantifizierung des Risikos unter den Arbeitnehmern zu sein. Wir haben auch einen persönlichen Risikoindex für andere Organsysteme entwickelt und bereits veröffentlicht, der das Risikoniveau anhand von Dauer, Intensität und Häufigkeit der Expositionen sowie der intrinsischen Toxizität des chemischen Wirkstoffs schätzt. Dies scheint nützlich zu sein, um das Risiko genauer zu quantifizieren, wenn mehrere Wirkstoffe auf dasselbe Organsystem einwirken (3).

Die klassischen Fälle von Fluorose, die von Möller und Gudjonsson (1) und Roholm (2) beschrieben wurden, und die Fluoroseepidemien in Indien kommen heute nicht mehr so ​​häufig vor, obwohl Kaltreider et al. (14) herausfanden, dass 96 % der 79 von ihm untersuchten Arbeiter in der Feuerungsanlage an Skelettfluorose unterschiedlichen Schweregrades litten. Wo Fluorose oder Fluorideinwirkung untersucht wurde, gibt es erhebliche Hinweise darauf, dass Rücken und Nacken zu den ersten und am stärksten betroffenen Skelettbereichen gehören. Möller und Gudjonsson sowie Roholm bemerkten in ihren Studien die Steifheit des Rückens und die Klagen der Arbeiter über rheumatische Schmerzen. Agate et al. (5) fanden bei mehr als 25 % der stark exponierten Arbeiter in der Feuerungsanlage abnorme Röntgenbilder mit Symptomen einer Muskel-Skelett-Erkrankung, aber ohne die klassischen Anzeichen einer Fluorose. Vischer et al. (6) stellten bei 17 stark exponierten Arbeitern in der Kohlengrube Verknöcherungen der Wirbelsäulenbänder und Auswüchse von Knochenspornen an den Wirbeln fest, aber nur bei neun war die Dichte des Beckens und der Lendenwirbelsäule im Röntgenbild erhöht. Alle außer einem klagten über Schmerzen und Steifheit der Extremitäten, der Schultern, des Nackens und des unteren Rückens.

Ähnliche Befunde von Veränderungen des Bewegungsapparates ohne klassische Röntgenzeichen einer Fluorose bei Arbeitern mit hoher Fluoridexposition wurden in einer Reihe weiterer Studien beschrieben. Von besonderer Bedeutung ist die große prospektive Studie von Zislin und Girskaya (7). Sie untersuchten 2738 Arbeiter ab ihrem Arbeitsbeginn in einer Aluminiumhütte und verglichen sie mit 1700 anderen Beschäftigten in einem nicht fluoridproduzierenden Industriebetrieb. Sie stellten fest, dass unspezifische Knochenveränderungen, Symptome des Bewegungsapparates und andere Befunde den klassischen Röntgenveränderungen einer Fluorose in den Knochen um fünf bis sieben Jahre vorausgehen, und schlussfolgerten, dass die von Roholm beschriebenen Fluoroseveränderungen das Spätstadium der Erkrankung darstellen.

Unsere Ergebnisse zeigen eine hochsignifikante Beziehung zwischen der Häufigkeit von Rücken- und Nackenoperationen, Frakturen, Symptomen von Muskel-Skelett-Erkrankungen und einer Vorgeschichte von Knochen- und Gelenkerkrankungen. In Abwesenheit einer sogenannten klassischen Fluorose wurde ein Krankheitskomplex festgestellt, der viel mehr umfasst als nur das radiologische Erscheinungsbild von dichtem Knochen. Da strengere Vorschriften in vielen Ländern zu einer geringeren Fluoridbelastung geführt haben, ist es sinnvoll, Arbeitnehmer zu untersuchen und auf diese Befunde zu achten, anstatt auf das Auftreten von dichtem Knochen zu warten, das mit einer massiven Fluoridbelastung zusammenhängt. Diese Schlussfolgerung wird durch unsere Ergebnisse einer statistisch signifikanten, direkten Korrelation zwischen Rücken- und Nackenoperationen und einer Vorgeschichte anderer Knochen- und Gelenkerkrankungen mit einem hohen Fluoridexpositionsrisikoindex gestützt. Die Beziehung zwischen Personen, die sich nach einer Beschäftigung einer Rücken- und Nackenoperation unterzogen, und einer erhöhten Fluoridexposition war hochsignifikant, wenn sie innerhalb und zwischen Altersgruppen auf der Grundlage der Mantel-Haenszel-Chi-Quadrat-Analyse verglichen wurden.

Zur Erklärung der Fluoridkonzentration in der Lenden- und Halswirbelsäule gibt es verschiedene Theorien. Dabei sind zwei Faktoren zu berücksichtigen. In einer Studie von Pandit (8) aus dem Jahr 1940 über indische Korbflechter, die Fluorid ausgesetzt waren, wurde festgestellt, dass der viel beanspruchte linke Arm und das Handgelenk besonders anfällig für fluorotische Exostose waren. Darüber hinaus stellte Ascenzi (9) fest, dass das Verteilungsmuster von F18 im Skelett durch die Blutversorgung eines Knochens bestimmt wird, wobei die am stärksten durchbluteten Knochen eine erhöhte Ablagerung aufweisen. Wenn dies zutrifft, könnten die Bereiche, die wiederholt oder ständig unter Stress oder Traumata leiden und infolgedessen einer ständigen Reparatur bedürfen, Bereiche mit erhöhter Durchblutung und Stoffwechsel und infolgedessen einer erhöhten Fluoridablagerung sein.

Der von uns festgestellte hochsignifikante Zusammenhang zwischen Fluoridexposition und Frakturen wurde unseres Wissens bisher in der Literatur nicht beschrieben. Aufgrund von Bedenken hinsichtlich dieser Möglichkeit wurden Studien durchgeführt, um zu untersuchen, ob dies der Fall sein könnte. In einer frühen Studie von McClure (10) aus dem Jahr 1944 wurden Highschool-Teenager und junge Rekruten der Streitkräfte aus Gemeinden mit unterschiedlichen Fluoridmengen im Wasser verglichen. Die Belastungsniveaus waren erheblich geringer als in der Schmelzhütte und die Gruppen waren viel jünger. McClure stellte keine Unterschiede in der Frakturerfahrung fest. Unsere Ergebnisse sind im Hinblick auf die Verabreichung von Fluoriden in relativ hohen Dosen zur Behandlung von Osteoporose, insbesondere bei älteren Menschen, mit dem Ziel der Erhöhung der Knochendichte und -stärke von Bedeutung. Im Lichte unserer Ergebnisse sollte weiter darüber nachgedacht werden, ob eine solche Behandlung tatsächlich die Knochenstärke und nicht nur die Knochendichte erhöht. Die auf Röntgenbildern festgestellte erhöhte Dichte scheint häufig nicht auf eine tatsächliche Zunahme der Knochenmineralisierung, sondern eher auf eine exostotische Verdickung des Knochens zurückzuführen zu sein. Wir sind der Meinung, dass man die Röntgenbefunde nicht mit dem Verkalkungsgrad oder der physischen Festigkeit des Knochens gleichsetzen kann. Tatsächlich haben mehrere Studien gezeigt, dass Knochen bei Fluoridvergiftung häufig weniger dicht und weniger mineralisiert sind als normal, und es gibt Hinweise darauf, dass eine hohe Fluoridaufnahme mit einer verringerten Mineralisierung einhergeht. Obwohl der Knochen radiologisch dichter erscheinen mag, kann er in Wirklichkeit zerbrechlicher und anfälliger für Brüche sein. Unsere Ergebnisse einer hochsignifikanten Zunahme von Brüchen in der Gruppe mit hoher Fluoridexposition legen nahe, dass dies tatsächlich der Fall sein könnte. Darüber hinaus klagten in einer Studie Personen, die Fluoride als Behandlung erhielten, über Gelenkschmerzen und -empfindlichkeit, Symptome, die denen der von uns untersuchten Arbeiter ähnelten.

Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass die klassische Skelettfluorose ein fortgeschrittenes Stadium einer Erkrankung darstellt, die vielfältige muskuloskelettale Symptome, darunter Knochenbrüche und bereits früher auftretende pathologische Veränderungen der Hals- und Lendenwirbelsäule, hervorrufen kann. Angesichts der Verbesserungen am Arbeitsplatz und der Luftqualität im letzten Jahrzehnt ist es ratsam, exponierte Arbeitnehmer auf die frühen Anzeichen des beschriebenen Krankheitskomplexes, den wir als muskuloskelettale Fluorose bezeichnen, zu überwachen, bevor degenerative und destruktive Veränderungen der Wirbel, Gelenke und anderer Knochenstrukturen sichtbar werden.

Wissen

Wir danken Jim Brisebois, Field Project Manager, für seine Unterstützung, die für die Durchführung der Felduntersuchungen von entscheidender Bedeutung war.

Literaturverzeichnis

1. Moller, PF, und Gudjonsson, SV: Massive Fluorose der Knochen und Bänder. Acta. Radiol. 13:269-294, 1932.

2. Roholm, K.: Fluorintoxikation: Eine klinisch-hygienische Studie mit einem Überblick über die Literatur und einigen experimentellen Untersuchungen. HK Lewis and Co., London, 1937.

3. Conibear, SA, und Carnow, BW: Bewertung von Belastung und Risiko durch Verwendung eines persönlichen, kumulativen Organrisikoindex. Arh. Hig. Rada Toksikol., 30, 1979.

4. Kaltreider, NL, Elder, MJ, Cralley, LV, und Colwell, MO: Gesundheitsstudie unter Aluminiumarbeitern mit besonderem Augenmerk auf Fluoridexposition. JOM, 14:531-41, 1972.

5. Agate, JN, Bell, GH, Boddie, GF, et al.: Industrielle Fluorose. Eine Studie über die Gefährdung von Mensch und Tier in der Nähe von Fort William, Schottland. Med. Res. Council Memorandum Nr. 22, HM Stationary Office, London, 1949.

6. Vischer, TL, Bernheim, C., Guerdjikoff, C., et al.: Industrial Fluorosis. In: Fluoride in Medicine, hrsg. TL Vischer, Hans Huber Verlag, Bern, 1970, S. 96-105.

7. Zislin, DM, und Girskaya, E.: In: Die Klassifikation der Skelettfluorose. Gig. Tr. i. Prof. Zabol., 15:24-28, 1971.

8. Pandit, CG, Raghavachari, TNS, Subba Rao, D. und Krishnamurti, V.: Endemische Fluorose in Südindien. Indian J. Med. Res. 28:533558, 1940.

9. Ascenzi, A.: Biochemie und Physiologie des Knochens, 2. Auflage. Hrsg. Jeffrey H. Pourne, Academic Press, 1970. 10. McClure, FJ: Fluorid in häuslichen Gewässern und systemische Auswirkungen. Public Health Reports, 59:48, 1944.