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

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Chronische ToxizitätChronische Toxizität

periphere und zentrale Neuropathie

Anemie Leber Mutagenität chronische Nephropathie Gicht Kardiotoxizität Hypertension

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bleiinduziertebleiinduzierte Polyneuropathie oder

Enzephalopathie hämopoetisches System Immunsystem Atemwege Leber Mutagenität Nieren Haut kardiovaskuläres System

autonomes Nervensystem???

lösemittelinduzierte

Erkrankungen durch Blei oder

seine Verbindungen

Polyneuropathie oder Enzephalopathie durch organische Lösemittel oderderen Gemische

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Gesetzliche Grundlagen zur Prävention

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

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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

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

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

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)

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.)

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

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

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

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.)

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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

Zukunft der HRV-Analyse in der Arbeitsmedizin... Zukunft der HRV-Analyse in der Arbeitsmedizin...

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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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bei weiteren Fall-Kontroll-Studien sollte man auf statische Querschnittsuntersuchungen verzichten

Längsschnittsuntersuchungen planen

SchlussfolgerungSchlussfolgerung