11/25/2013 

1 

Environmental pathology พยาธิวิทยาสิ่งแวดลอม

นพ.จตุวิทย หอวรรณภากร

ว.ว. (พยาธิกายวิภาค)

ว.ว. (นิติเวชศาสตร)

ภาควิชาพยาธิกายวิภาคและนิติเวชศาสตร

คณะแพทยศาสตร มหาวิทยาลัยนเรศวร

Definition 

It is the study of disease caused by exposure to harmful external agents. 

A. Toxic agents B. Physical damage  

Toxic agents

• Smoking  • Alcoholism • Drug abuse • Oral contraceptives • Environmental chemical อาจมาจากการทํางานหรือการประกอบอาชีพ (Occupational pathology or occupational disease)

Physical damage 

• Thermal regulatory dysfunction     hypothermia     hyperthermia     burn • Physical injuries     wounds • Radiation  

11/25/2013 

2 

Mechanisms of Toxicity 

• Threshold effect • Absorption at portals of entry 

– ingestion – inhalation – skin contact 

• Distribution within the body • Metabolism and Excretion • Toxic effects 

Dose‐response Curve   Smoking

• ในUSAพบวาการสูบบุหรี่สาเปนสาเหตุสําคัญที่ทําใหประชากรเสียชีวิตกอนกําหนดถึงประมาณ 390,000 คนตอป คิดเปน 1 ใน

6 ของประชากรที่เสียชีวิตทั้งหมด เนื่องจากในควันบุหรี่ที่มีสารพิษที่กอใหเกิดโรคตางๆมากมาย

• และผลกระทบที่เกิดจากสารในควันบุหรี่ อาจเกิดจากการทําปฏิกิริยา

โดยตรงกับผนังเยื่อบุทางเดินหายใจ หรืออาจปะปนกับน้ําลายลงสู

ทางเดินอาหารและถูกดูดซึมเขารางกาย หรือเกิดจากการดูดซึมผานถุง

ลมภายในปอดเขาสูกระแสเลือดและสงผลกระทบตออวัยวะอื่น 

11/25/2013 

3 

สารพิษที่พบในบหุรี่ โรคตางๆที่เกี่ยวของกับการสูบบุหรี่

• Vascular :Atherosclerosis or arteriosclerosis • Respiratory :COPD, lung cancer • GI :Peptic ulcer, oral cancer • Reproductive :Erectile dysfunction • Pregnant :Fetus, complication of pregnancy  

โรคตางๆที่เกี่ยวของกับการสูบบุหรี่

• การสูบบุหรี่เปนปจจัยที่สําคัญที่ทําใหเกิดโรคกลามเนื้อหัวใจตาย

(myocardial infarction) เนื่องจากมีสวนสําคัญตอการเกิด

ภาวะหลอดเลือดแข็ง(atherosclerosis)ในหลอดเลือด

coronary โดยเฉพาะพวกที่มีความดันโลหิตสูง ไขมันในเลือดสูง

11/25/2013 

4 

โรคตางๆที่เกี่ยวของกับการสูบบุหรี่(ตอ)

• นอกจากนี้ยังเพิ่มความเสี่ยงตอการผิดปกติของหลอดเลือดบริเวณอื่น เชน aortic aneurysm หรือ Buerger disease 

• Buerger disease คือโรคที่มีการอุดตันหลอดเลือดเปนสวนๆ จากลิ่มเลือดรวมกับมีการอักเสบรวมดวย มักพบในชายอายุประมาณ 35 ป และมักเกิดกับหลอดเลือดแดงขนาดเล็กและขนาดกลาง

โรคตางๆที่เกี่ยวของกับการสูบบุหรี่(ตอ)

• มะเร็ง ในควันบุหรี่พบสารที่เปนcarcinogen และ tumor promoterจํานวนมากจึงพบวามีมะเร็งหลายชนิดที่สัมพันธกับการสูบบุหรี่

• มะเร็งปอดและมะเร็งในชองปากเปนกลุมที่สัมพันธกับการสูบบุหรี่มาก

ที่สุดเนื่องจากเปนบริเวณที่สัมผัสกับควันบุหรี่โดยตรงและสัมพันธกับ

ปริมาณบุหรี่ที่สูบ

• มะเร็งหลอดอาหาร กระเพาะปสสาวะ ไต ตับออน(มากกวาคนทั่วไป 5 เทา) มะเร็งปากมดลกู มะเร็งกระเพาะอาหาร

11/25/2013 

5 

โรคตางๆที่เกี่ยวของกับการสูบบุหรี่(ตอ)

• โรคหลอดเลือดสมอง เกิดเปนหลอดเลือดตีบหรือแตกก็ได

• โรคระบบทางเดินหายใจเรื้อรัง

Chronic pulmonary disease(COPD) เกิดจากการทํางานมากขึ้นของ protease enzyme และยับยั้งการทํางานของ α1‐antitrypsin ทําใหเกิดการทําลายถุงลมเกิดเปนถุงลมโปงพองในที่สุด

• แผลเรื้อรังในกระเพาะอาหาร

11/25/2013 

6 

โรคตางๆที่เกี่ยวของกับการสูบบุหรี่(ตอ)

• การสูบบุหรี่กับการตั้งครรภ พบวาในมารดาที่ตั้งครรภและสูบบุหรี่มักจะ

พบวาทารกในครรภจะมีขนาดเล็กกวาปกติ(small for gestational age)และมีน้ําหนักแรกคลอดนอยกวาทารกทั่วไป

• นอกจากนี้ยังพบวามีผลตอการพัฒนาการของทารกในอนาคตอีกดวย

• เสี่ยงตอภาวะรกลอกตัวกอนกําหนด(abruptio placenta)

รกเกาะต่ํา(placenta previa)

น้ําเดินกอนกําหนด(premature rupture of membrane)

การดื่มสุรา

• เอทิลแอลกอฮอล หรือ เอทานอล เปนสารที่ใชกันบอยทีสุด

• ทําใหเกิดการเปลี่ยนแปลงกับอวัยวะตางๆ

ตับ fatty change (reversible injury)     acute alcoholic hepatitis (reversible injury)     alcoholic cirrhosis (irreversible injury)   กระเพาะอาหาร ทําใหเยื่อบุไดรับบาดเจ็บและการดูดซึมของสารอาหารมีความผิดปกติ เชน thiamine deficiency 

   

11/25/2013 

7 

Acute alcoholic hepatitis

Alcoholic Hepatitis 

Mallory Body 

Acute alcoholic hepatitis

11/25/2013 

8 

Liver cirrhosis

การดื่มสุรา

• ระบบประสาท เกิดการเสื่อมสลายของเซลประสาทและการฝอของสมองนอย (cerebellar atrophy) 

• Wernicke syndrome คือกลุมอาการผิดปกติของการเรียนรู และความผิดปกติของการกลอกตา(opthalmoplegia) ลูกตากระตุกผิดปกติ(nystagmus) แตถาเกิดความผิดปกติของการจดจําอยางรุนแรงจะเรียกวา Korsakoff syndrome 

• ระบบไหลเวียนโลหิต ทําใหเซลกลามเนื้อหัวใจเสื่อมสลายทําใหหองหัวใจขยายตัวและการหดตัวของกลามเนื้อหัวใจผิดปกติ ทําใหเกิดภาวะ cardiomyopathy

11/25/2013 

9 

การดื่มสุรา

• ระบบกลามเนื้อ ทําใหกลามเนื้อออนแรง

• ระบบสืบพันธุ ทําใหอัณฑะฝอ และเพิ่มความเสี่ยงตอการแทงในผูหญิง

• Fetal alcohol syndrome มีความผิดปกติของทารกคือ

microcephaly, facial dysmorphology, mental retard and abnormal in genitourinary system 

• มะเร็ง เกิดจากacetaldehyde เปน tumor promotor • ระดับเอทานอลในเลือดมากกวา 50 mg% ถือวา เมา ตามพรบ.

การจราจรทางบก พ.ศ. 2522

Mechanisms of Disease Caused by Ethanol Abuse Organ System Lesion Mechanism Liver Fatty change Toxicity

Acute hepatitis Alcoholic cirrhosis

Nervous system Wernicke syndrome Thiamine deficiency Korsakoff syndrome Toxicity and thiamine

deficiency Cerebellar degeneration Nutritional deficiency

Peripheral neuropathy Thiamine deficiency

Cardiovascular system

Cardiomyopathy Toxicity

Hypertension Vasopressor

11/25/2013 

10 

Mechanisms of Disease Caused by Ethanol Abuse Organ System Lesion Mechanism

Gastrointestinal tract

Gastritis Toxicity

Pancreatitis Toxicity

Skeletal muscle Rhabdomyolysis Toxicity

Reproductive system

Testicular atrophy ?

Spontaneous abortion

?

Fetal alcohol syndrome

Growth retardation Toxicity

Mental retardation

Birth defects

ยารักษาโรค

• ยาเม็ดคุมกําเนิดและฮอรโมนทดแทนในสตรีวัยหมดประจําเดือน

เอสโตรเจน เปนฮอรโมนซึ่งใชในการคุมกําเนิดหรือเปนฮอรโมนทดแทน

ในสตรีวัยทอง ผลกระทบของการใชยาคุมกําเนิดเกี่ยวกับความเสี่ยง

ของการเกิดมะเร็งเตานมจากขอมูลปจจุบันยังไมพบความสัมพันธแต

อยางใด

ยาเม็ดคุมกําเนิดและฮอรโมนทดแทนในสตรีวัยหมด

ประจําเดือน

• Venous thrombosis โดยเฉพาะยาที่มีเอสโตรเจนปริมาณสูง • Liver tumor มักพบในสตรีสูงอายุที่ใชยาคุม เปนเนื้องอกชนิดที่ไม

รายแรง คือ hepatic adenoma

• HRT มีประโยชนมากในการปองกันโรคกระดูกพรุน ลดอาการอันเกิด

จากวัยทอง(menopausal syndrome)แตอาจเกิดผลแทรกซอนไดคือ venous thrombosis,CVD,cholecystitis

มะเร็งเยื่อบุโพรงมดลูก(endometrial CA)มักพบในรายที่ใชเอสโตรเจนเพียงอยางเดียว

11/25/2013 

11 

• Acetaminophen   ‐ การใชยาในปริมาณสูง จะทําใหเกิดการตายของเซลลตับ เรียกวา

hepatic necrosis นอกจากนี้บางรายจะพบการทําลายของเซลลในไตและกลามเนื้อหัวใจดวย 

Therapeutic drugs(cont.) Aspirin • Overdose 

– respiratory alkalosis followed by metabolic acidosis that may be fatal 

• Chronic aspirin toxicity (salicylism)  – headache, dizziness, ringing in the ears (tinnitus), mental confusion, drowsiness, nausea, vomiting, and diarrhea 

• Analgesic nephropathy (renal papillary necrosis) • Erosive gastritis is a major cause of GI bleeding • May be implicated in Reye syndrome (fatty liver with encephalopathy) in children < 15 years old, especially with influenza and chicken pox 

Cocaine 

• Alkaloid extracted from Erythroxylon coca • เพิ่มการกระตุนของcathecolamineทําใหเพิ่มความดันเลือด ชีพจรเตนเร็ว รวมกับการหดตัวของหลอดเลือดโคโรนารีที่หัวใจ

• Acute overdose ทําใหเกิด ชัก หัวใจเตนผิดจังหวะ

• นอกจากนี้ถาใชแบบเรื้อรังทําใหเกิด atherosclerosis ของหลอดเลือดได เปนเหตุใหเกิดกลามเนื้อหัวใจตายได

11/25/2013 

12 

Amphetamine 

• Potent CNS stimulant • ทําใหเกิดภาวะไมอยากอาหาร euphoria paranoid • Hyperactivity, hypertension, hyperpyrexia 

11/25/2013 

13 

Opioids  

• Morphine ผลิตจากน้ํายางของผลฝนใชเปนยาแกปวดแกทองเสีย

• Heroin มีฤทธิ์แกปวดไดดีกวามอรฟน 5 เทา

• Needle tract infection, bacterial endocarditisมักเกิดที่ ไตรคัสปดวาลว

Marijuana 

• Euphoria, visual hallucination • นิยมสูบโดยใชไอระเหย

• สารออกฤทธิ์ของกัญชาไดจากยาง กาน ดอก เมล็ดและใบของตน

cannabis sativa • สารออกฤทธิ์ที่สําคัญคือ delta9 tetrahydrocannabinol 

สารพิษ กลุมเสี่ยง ผลกระทบ

ฝุนละออง เด็ก

ผูปวยโรคปอดหรือหัวในเรื้อรัง

ผูที่มีโรคประจําตัวเปนหอบหืด

เพิ่มอัตราการติดเชื้อของปอด

เพิ่มอัตราการเสียชีวิต

เพิ่มความถี่ของการเกิดอาการ

NO2,SO2

Ozone Acid aerosol

บุคคลทั่วไป

เด็ก

ผูที่มีโรคประจําตัวเปนหอบหืด

และผูปวยโรคปอดเรื้อรัง

เพิ่มการระคายเคืองตอหลอดลม

เพิ่มอัตราการติดเชื้อของปอด เพิ่มความจําเปนในการรักษาตัว

ในโรงพยาบาล

ลดประสิทธิภาพการทํางานปอด

มลภาวะในอากาศ

Outdoor pollution

11/25/2013 

14 

Outdoor air pollution

• Particulates เพิ่มอัตราการเสียชีวิตในผูปวยโรคปอด 

• Nitrogen dioxide เพิ่มอัตราการติดเชื้อของปอด 

• Sulfur dioxide เพิ่มอาการระคายเคืองตอหลอดลม 

• Acid aerosols รบกวนการขับสิ่งแปลกปลอมของหลอดลม 

• Ozone ทําใหเกิดการอักเสบของปอด

Indoor air pollution

• Carbon monoxide 

• Nitrogen dioxide 

• Wood smoke 

• Formaldehyde 

• Bioaerosol

Main Constituents of Smog 

• SO2   respiratory irritant (acid rain) • NO2

*, NO    respiratory irritant (xs O2) • CO      carboxyhemoglobin (     O2) • O3

*      respiratory irritant • Pb      binds sulfhydryl groups *Oxidant pollutants Mostly produced by combustion of fossil fuels 

11/25/2013 

15 

Occupational disorder

• ที่พบบอยที่สุดคือ repeated trauma • Pneumoconiosis • Aliphatic hydrocarbons • Metal 

Pneumoconiosis 

• คือพยาธิสภาพของปอดอันเนื่องมาจากสารเคมี หรือสารพิษจากการ

ทํางาน สาระสําคัญดังกลาวมี 4 ชนิด

• ผงถานหินหรือผงคารบอน(coal dust)        coal workers’ • ซิลิกา (silica)        silicosis • แอสเบสทอส(asbestos)           asbestosis • เบอรริลเลียม(beryllium)           berylliosis 

11/25/2013 

16 

11/25/2013 

17 

11/25/2013 

18 

Asbestos body

71 

Asbestos fibers lodged in lungs, ATSDR web site, http://www.atsdr.cdc.gov/asbestos/asbestos/health_effects/ . Accessed 6/20/06. 

11/25/2013 

19 

Radiation Sensitivity of Biological Tissue 

Lymphocytes Thrombocytes Granulocytes GI lining Endothelial cells Neural tissue 

Sensitivity    Cell Division Most Sensitive  Fastest      Least Sensitive  Slowest 

Aliphatic hydrocarbons

• เปนสารที่ใชเปนตัวทําละลายในอุตสาหกรรม นอกจากนี้ยังเปน

สารประกอบของสารที่ใชในการะบวนการซักแหง มักถูกดูดซึมได

รวดเร็วทางปอด ผิวหนังและระบบทางเดินอาหาร เชน

• คลอโรฟอรม

• น้ํามันเบนซิน น้ํามันกาด น้ํามันสน

• สารจําพวก benzene xylene toluene ทําใหกดไขกระดูกและเปนโรคเลือดจางหรือมะเร็งเม็ดเลือดขาว

Metals 

• Lead    renal toxic, anemia, neuropathy • Mercury    renal toxic, cerebral palsy, mental retard 

• Arsenic    CA of skin,lung,liver • Cadmium     renal toxic,osteomalacia • Chromium and nickel    CA of lung, nasal cavity

11/25/2013 

20 

Consequences of lead exposure  

Agricultural pesticides

• Insecticides      organochlorine:DDT         neurotoxic, hepatotoxic     organophosphate: parathion         delay neuropathy • Herbicides       paraquat:         acute lung injury    arsenic compound:        hyperpigmentation skin &cancer • Rodenticides    warfarin:        hemorrhage • มักพบในการฆาตัวตายและสัมผัสจากการประกอบอาชีพ

11/25/2013 

21 

Natural toxins

• Mycotoxin   alfatoxin         liver cancer • Phytotoxin      solanine           neurotoxin • Animal toxin      venoms        snakes, bees                                  tetrodotoxin        puffer fish

RADIATION INJURY      

  

Ionizing radiation Nonionizing radiation 

Ionizing radiation

• Degree of injury depend on amount of radiation – Large amount (>10 Gy)   severe tissue necrosis

– Moderate amount (1‐2 Gy)   injury to dividing cells 

– Small amount (< 0.5 Gy)   gene mutation

• Cellular injury – Acute effects 

• DNA damage   gene instability • Protein damage   necrosis 

– Delayed complication • Fibrosis 

– Carcinogenesis   

11/25/2013 

22 

Fibrinoid necrosis from radiation

Raiation dermatitis

11/25/2013 

23 

• Acute radiation syndrome (radiation sickness)  whole‐body exposure  – Subclinical or prodromal <200 rem – Hematopoietic system 200‐600 rem – Gastrointestinal system 600‐1000 rem – Central nervous system >1000 rem

Acute Whole Body Radiation •  LD50  @ 6 wks 2.5 to 4.0 Gy (250 to 400 rad) •  Hematopoietic 

– 200–600 REM – Maximum neutrophil and platelet depression in 2 wk  

• Gastrointestinal – 600–1000 REM – Nausea, vomiting, diarrhea  – Hemorrhage and infection in 1–3 wk 

• Central nervous system – >1000 REM – Intractable nausea and vomiting – Confusion, somnolence, convulsions  – death in 14–36 hr 

Radiation Dosimetry • Roentgen: unit of charge produced by x‐rays or gamma rays 

that ionize a specific volume of air  

• RAD (radiation absorbed dose): the dose of radiation that will produce absorption of 100 ergs of energy per gram of tissue; 1 gm of tissue exposed to 1 roentgen of gamma rays is equal to 93 ergs  

• Gray (Gy): the dose of radiation that will produce absorption of 1 joule of energy per kilogram of tissue; 1 Gy corresponds to 100 rad (SI unit for absorbed dose) 

• REM (radiation equivalent man): the dose of radiation that causes a biologic effect equivalent to 1 rad of x‐rays or gamma rays  

• Sievert (Sv): the dose of radiation that causes a biologic effect equivalent to 1 Gy of x‐rays or gamma rays; 1 Sv corresponds to 100 rem (SI unit) 

11/25/2013 

24 

Nonionizing radiation

• UVA, UVB, UVC • Erythema and burn • Hyperpigmentation  • Premature aging • Structural change of DNA

11/25/2013 

25 

11/25/2013 

26 

Organ Effect Toxicant

cardiovascular heart disease CO,lead,cobalt,cadmium

respiratory nasal cancer isopropyl alcohol

lung cancer radon,asbestos,silica,nickel,arsenic,chromium

COPD grain dust,coal dust,cadmium

hypersensitivity beryllium,isocyanate

fibrosis silica,asbestos,cobalt

Nervous peripheral neuropathies mercury,lead,arsenic,DDT

depression alcohol,aldehyde

cataract UV radiation

Urinary toxicity mercury,lead,glycol ether

bladder cancer naphthylamine,rubber product

Reproductive male infertility lead

famale infertility cadmium,lead

teratogenesis mercury,polychlorinated biphenyls

Hematopoietic leukemia benzene,radon,urenium

Skin folliculitis polychlorinated biphenyls

cancer UV radiation

GI tract liver angiocarcinoma vinyl chloride

PHYSICAL INJURY

 

Mechanical force Thermal injury Electrical injury 

Atmospheric pressure 

Mechanical force

• Abrasion 

• Laceration 

• Incision

• Contusion

Physical Injury • Abrasion 

– basically a scrape – superficial epidermis is torn off by friction or force – regeneration without scarring usually occurs 

•  Laceration vs. Incision – a laceration is an irregular tear in the skin produced by overstretching. The wound margins are frequently hemorrhagic and traumatized 

– an incision is made by a sharp cutting object. The margins of the incision are usually relatively clean  

• Contusion – an injury caused by a blunt force that damages small blood vessels and causes interstitial bleeding, usually without disruption of the continuity of the tissue (cf ecchymosis) 

 

11/25/2013 

27 

Abrasion wounds

Cut wounds

11/25/2013 

28 

Contusion or bruises

Thermal injury

• Cutaneous burn – Partial thickness 

• First degree burn • Second degree burn 

– Full thickness • Third degree burn

BURNS• 1st, 2nd, 3rd, 4th   “Degree” • FULL vs. PARTIAL Thickness • Survival 

– PERCENT of body using the rule of NINES – DEGREE (i.e., Depth) – Respiratory Tract Involvement – AGE – Speed of access to Burn Unit – Immune System (Pseudomonas, S. aureus, Candida) 

11/25/2013 

29 

LIGHTNING/ELECTRICAL • ELECTRIC DISTURBANCES 

– NEURAL – EKG 

• THERMAL INJURY, depends upon a particular tissue’s RESISTANCE to electrical flow 

• “LIGHTNING” MARKS 

11/25/2013 

30 

HYPO‐THERMIA • Often in setting of homelessness or alcoholism or both –< 90ºF(35C) often fatal, assoc. w. •  BRADYCARDIA •  ATRIAL FIBRILLATION 

HYPER‐THERMIA • HEAT  

–CRAMPS: Electrolyte loss via sweat –EXHAUSTION: Water depletion and lack of cardiovascular compensation 

– “STROKE”: Extensive peripheral vasodilatation, i.e., “shocky”, very serious, T>106º, over 110º have been reported, high mortality. 

11/25/2013 

31 

ATMOSPHERIC PRESSURE 

• Altitude Illness • Blast Injuries • Decompression Injuries 

ALTITUDE ILLNESS • Caused by LOW Oxygen Tension 

– HIGH ALTITUDES (>4000 m) – OBTUNDATION  – INCREASED CAPILLARY PERMEABILITY  – ACUTE PULMONARY EDEMA (HAPE) 

BLAST INJURIES 

• RELATED TO RAPID ATMOSPHERIC PRESSURE CHANGES – LUNGS – VISCERA, especially GAS filled viscera 

• Rupture, Hemorrhage, etc. • IMMERSION BLAST also possible, causing more of a total body compression syndrome 

DECOMPRESSION • Related to GAS SOLUBILITY in divers ascending rapidly, especially the more NON‐SOLUBLE gasses, like NITROGEN, and, to a lesser extent, XENON 

• AIR EMBOLISM is the common pathology – ACUTE: 

• “BENDS” (peri‐articular), acute • “CHOKES” (lungs), acute • “STAGGERS” (inner ear), acute 

– CHRONIC: • ASEPTIC NECROSIS: humeri, femurs 

11/25/2013 

32 

THANK YOU FOR YOUR ATTENTION

Thank you for your attention