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Böckelmann I. Arnold I. Ferl Th. Pfister E. A.
Institut für Arbeitsmedizin und Hygiene
der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg
Schadstoffbedingte Beeinflussung des Herzrhythmus Schadstoffbedingte Beeinflussung des Herzrhythmus bei gesunden langjährig exponierten Arbeitnehmernbei gesunden langjährig exponierten Arbeitnehmern
42. Jahrestagung der DGAUM 10.- 13. April 2002
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Chronische ToxizitätChronische Toxizität
periphere und zentrale Neuropathie
Anemie Leber Mutagenität chronische Nephropathie Gicht Kardiotoxizität Hypertension
42. Jahrestagung der DGAUM 10.- 13. April 2002
bleiinduziertebleiinduzierte Polyneuropathie oder
Enzephalopathie hämopoetisches System Immunsystem Atemwege Leber Mutagenität Nieren Haut kardiovaskuläres System
autonomes Nervensystem???
lösemittelinduzierte
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Erkrankungen durch Blei oder
seine Verbindungen
Polyneuropathie oder Enzephalopathie durch organische Lösemittel oderderen Gemische
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Gesetzliche Grundlagen zur Prävention
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PublikationenPublikationen
Murata K, Araki S. Am J Ind Med. 1991;20: 663-671
Teruya K, Sakurai H, Omae K, Higashi T, Muto T, Kaneko Y. Int Arch Occup Environ Health. 1991;62: 549-553
Araki S, Murata K, Yokohama K. Annales Acad. Med.Singapore 1994;23: 710- 718
Matikainen E, Juntunen J. J Neurol Neurosurg Psychiatry 1985;48: 1021-1024
42. Jahrestagung der DGAUM 10.- 13. April 2002
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Definition HRVDefinition HRV
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Unter der Herzfrequenzvariabilität (HRV - heart rate variability)
versteht man die Schwankungen jeweils zweier aufeinanderfolgender
normaler Herzschläge
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Informationsgehalt der HRVInformationsgehalt der HRV
sympathische Tonuslage
parasympathische Tonuslage
sympathiko-vagale Balance
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• Lebensalter
• Geschlecht
• Konstitution
• Trainingszustand, Leistungsvermögen des Herzens
• Belastungen (mentale, psychische, körperliche)
• Körperlage
• Tageszeit, zirkadiane Rhythmik
• arterielle und kardiopulmonale Baroreflexe
• thorakale Druckänderungen
• Atemform
• Temperatur
• Umweltkontakte
• neurotoxische Stoffe
Beeinflussung der HRV
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• symp. u. parasymp. Aktivität der Herznerven
• Pharmaka (Narkosemittel, Atropin, -Blocker)
• Alkohol, Rauchen
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time-domain-Indices:
Hf, SAa,
NN, SDNN, rMSSD
phase-domain-Indices:Plot-Länge, Plot-Breite
frequency-domain-Indices:
VLF -, LF - und HF-Band%
NN min NN max
24-h-NN-Intervall-Histogramm
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Phasenbereich
NNii [ms]
NNi-1 [ms]
Lorenz-Plot-Länge
Lorenz-Plot-Breite
Methoden der HRV-AnalyseMethoden der HRV-Analyse
LF
LSP
VLF HF
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ZielZiel
Objektivierung des Einflusses langjährig, beruflich
aufgenommener neurotoxischer Stoffe auf die HRV
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1. Studie
Bleiexponierte
Kontrollpersonen
n = 97
n = 27
2. Studie
Bleiexponierte
Lösemittelexponierte
Kontrollpersonen
n = 28
n = 38 (aktuell-)
n = 42
3. Studie
Lösemittelexponierte
Kontrollpersonen
n = 42 (aktuell-) n = 21 (ehemalig-)
n = 29
LU (n = 23)
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ProbandenProbanden
LU (n = 17)
• Laborversuch (Ruhe, mentale Belastung, Erholung) • Langzeit-EKG (L-EKG)
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freiwillige Teilnahme Mindestalter von 25 Jahren klinisch gesund mindestens 5-jährige Tätigkeit
an entsprechenden Arbeitsplätzen
Erkrankungen des ZNS Diabetes mellitus manifeste art. Hypertonie, Herzinsuffizienz Drogenkonsum Medikamentenmissbrauch Alkoholabusus in der Freizeit kein Umgang
mit neurotoxischen Stoffen
Ein- und Ausschlusskriterien
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Expositionsdaten
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Blei mittlerer LWAE-Wert
0,14 ± 0,11 mg/m³
mittlerer TWA-Wert30,7 ± 9,9 µg/dl
MAK = 0,1 mg/m³
BAT = 70 µg/dl
Lösemittel fehlende Anfgaben zu LM-Exposition in vergangenen
Jahren
aktuelle Biomonitoring einzelner Stoffe - unter dem Grenzbereich
17 Jahre
Expositionsdauer
16,8 Jahre (aktuell LM-Exp.)20,4 Jahre (ehemalig LM-Exp.)
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Ergebnisse (Querschnittsunterschung) - Zeitbereich
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10
15
20
25
30
35
40
60 65 70 75 80 85 90
Hf [min-1]
SA
a [m
s]
BLMPK
B
R
E R
B
E
R EB B
R E
R = Ruhe-, B = Belastungs- und E = Erholungsphase
Laborversuch
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Ergebnisse (Querschnittsunterschung) - Phasenbereich
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
LP-Länge LP-Breite
BLMPK
[ms]Phasenbereich
NN ii [ms]
NN i-1 [ms]
Lorenz-Plot-Länge
Lorenz-Plot-Breite
L-EKG
t
t
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Ergebnisse (Längsschnittsunterschung) - Blei
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Ruhe Belastung Erholung
Hf [min-1] Test Retest p
63.6 ± 8.973.3 ± 13.2
0.006
69.4 ± 10.377.1 ± 11.2
0.015
64.2 ± 7.675.0 ± 13
0.002
SAa [ms] Test Retest p
36.2 ± 15.420.4 ± 10.0
0.001
25.0 ± 9.917.3 ± 7.3
0.009
31.7 ± 13.417.7 ± 8.2
0.002
Laborversuch
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Ergebnisse (Längsschnittsunterschung) - Blei
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10
15
20
25
30
35
40
60 65 70 75 80
Hf [min-1]
SA
a [
ms]
Test
Retest
B
B
R
E
R
E
Laborversuch
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Parameter Test/Retest p
Hf [min-1]76.5 ± 10.672.9 ± 10.9 0.032
SAa [ms]29.7 ± 16.330.0 ± 15.3 n.s.
NN [ms]758.1 ± 68.2744.6 ± 94.6
n.s.
SDNN [ms]218.6 ± 67.4160.6 ± 44.9
0.001
RMSSD [ms]39.6 ± 19.241.3 ± 24.2
n.s.
LP-Länge [ms]1286.6 ± 336.71196.0 ± 261.8
0.031
LP-Breite [ms]437.0 ± 200.3317.5 ± 142.7
0.002
Ergebnisse (Längsschnittsunterschung) - Lösemittel (akt.)
42. Jahrestagung der DGAUM 10.- 13. April 2002
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statische Betrachtung: keine HRV-Verminderung
dynamische Betrachtung: verzögerte Tonusveränderung
fortschreitende Reduzierung des Herzrhythmus
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Ergebnisse (Zusammenfassung)
Blei Lösemittel
Querschnittsunterschung
Längsschnittsunterschung
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Zukunft der HRV-Analyse in der Arbeitsmedizin... Zukunft der HRV-Analyse in der Arbeitsmedizin...
42. Jahrestagung der DGAUM 10.- 13. April 2002
als Indikator einer neurotoxischen Schädigung geeignet, wenn man sich auf die Dynamik des sich unter Belastungs-änderungen einstellenden vegetativen Tonus bezieht
beim Nachweis einer neurotoxischen Frühschädigung sowie
der BK-Begutachtung für die Arbeitsmedizin zu empfehlen
wegen ihrer Nichtinvasivität, Rückwirkungsfreiheit bei der
Aufzeichnung und Verfügbarkeit moderner Analyse- und
Auswerttechniken für die praktische Arbeitsmedizin kein
Problem
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42. Jahrestagung der DGAUM 10.- 13. April 2002
bei weiteren Fall-Kontroll-Studien sollte man auf statische Querschnittsuntersuchungen verzichten
Längsschnittsuntersuchungen planen
SchlussfolgerungSchlussfolgerung