بعد فترة وجيزة من نهاية الحرب العالمية الأولى ، أثناء إجراء بحث للعثور على مادة قادرة على استبدال الماس في فوهات سحب المعادن ، حصل كارل شوتر على براءة اختراع في برلين لعملية تلبيد (الضغط بالإضافة إلى التسخين عند 1,500 درجة مئوية) من خليط من التنجستن الناعم. مسحوق كربيد (WC) مع 10٪ من الكوبالت لإنتاج "معدن صلب". الخصائص الرئيسية لهذا اللبيدة هي الصلابة الشديدة ، والتي تكون أقل قليلاً من تلك الموجودة في الماس ، والحفاظ على خصائصه الميكانيكية في درجات حرارة عالية ؛ هذه الخصائص تجعلها مناسبة للاستخدام في سحب المعادن ، ولإدخالات ملحومة ، وللأدوات عالية السرعة لتصنيع المعادن والحجر والخشب والمواد ذات المقاومة العالية للتآكل أو التسخين ، في المجالات الميكانيكية والطيران والباليستية. يتوسع استخدام المعدن الصلب باستمرار في جميع أنحاء العالم. في عام 1927 وسعت شركة Krupp استخدام المعدن الصلب في مجال أدوات القطع ، واصفة إياه بـ Widia (ديامانت -مثل الماس) ، وهو اسم لا يزال قيد الاستخدام حتى اليوم.
يظل التلبيد أساس كل إنتاج المعادن الصلبة: تم تحسين التقنيات من خلال إدخال الكربيدات المعدنية الأخرى - كربيد التيتانيوم (TiC) وكربيد التنتالوم (TaC) - ومعالجة الأجزاء المعدنية الصلبة لإدخالات القطع المتحركة بطبقة واحدة أو أكثر من نيتريد التيتانيوم أو أكسيد الألومنيوم ومركبات أخرى شديدة الصلابة مطبقة مع ترسيب البخار الكيميائي (CVD) أو الترسيب الفيزيائي للبخار (PVD). لا يمكن طلاء الإضافات الثابتة الملحومة على الأدوات ، ولكن يتم شحذها مرارًا وتكرارًا بواسطة عجلة طحن ماسية (الشكلان 1 و 2).
الشكل 1. (أ) أمثلة لبعض الحشوات المتحركة ذات الرسم المعدني الصلب والمطلية بنتريد التنغستن الذهبي والأصفر ؛ (ب) تضاف ملحومة للأداة وتعمل في الرسم الفولاذي.
شكل 2. إدخالات ثابتة ملحومة بحفر الحجر (أ) و (ب) قرص المنشار.
يتكون اللبيدة المعدنية الصلبة من جزيئات من الكربيدات المعدنية مدمجة في مصفوفة مكونة من الكوبالت ، والتي تذوب أثناء التلبيد وتتفاعل وتحتل الفجوات. لذلك فإن الكوبالت هو مادة لصق الهيكل ، والتي تفترض خصائص المعدن والسيراميك (الأشكال 3 و 4 و 5).
الشكل 3. المجهرية لتلبيد WC / Co. يتم دمج جسيمات WC في مصفوفة الضوء Co (1,500x).
الشكل 4. المجهرية لتلبيد مرحاض + TiC + TaC + Co. جنبا إلى جنب مع الجسيمات المنشورية WC ، لوحظت الجسيمات الكروية التي تشكلت بواسطة محلول صلب من TiC + TaC. تتكون مصفوفة الضوء من Co (1,500x).
الشكل 5. تلبيد البنية المجهرية مطلي بواسطة طبقات صلبة متعددة (2,000x).
تستخدم عملية التلبيد مساحيق كربيد معدنية دقيقة جدًا (متوسط الأقطار من 1 إلى 9 ميكرومتر) ومساحيق الكوبالت (متوسط القطر من 1 إلى 4 ميكرومتر) والتي يتم خلطها ومعالجتها بمحلول بارافين والضغط بالقالب وإزالة الشمع عند درجة حرارة منخفضة مسبقًا متكلس عند 700 إلى 750 درجة مئوية ومتبلد عند 1,500 درجة مئوية (Brookes 1992).
عندما يتم التلبيد بطرق غير مناسبة ، وتقنيات غير مناسبة ، ونظافة صناعية سيئة ، يمكن أن تلوث المساحيق جو بيئة العمل: لذلك يتعرض العمال لخطر استنشاق مساحيق الكربيد المعدني ومساحيق الكوبالت. إلى جانب العملية الأولية ، توجد أنشطة أخرى يمكن أن تعرض العمال لخطر استنشاق الهباء الجوي للمعادن الصلبة. عادة ما يتم شحذ الإضافات الثابتة الملحومة للأدوات عن طريق طحن الماس الجاف أو ، في كثير من الأحيان ، يتم تبريده باستخدام سوائل من أنواع مختلفة ، مما ينتج عنه مساحيق أو ضباب يتكون من قطرات صغيرة جدًا تحتوي على جزيئات معدنية. تُستخدم جزيئات المعدن الصلب أيضًا في إنتاج طبقة عالية المقاومة على الأسطح الفولاذية المعرضة للتآكل ، ويتم تطبيقها من خلال طرق (عملية طلاء البلازما وغيرها) بناءً على مزيج من رش المسحوق مع قوس كهربائي أو انفجار متحكم فيه خليط غاز عند درجة حرارة عالية. يحدد القوس الكهربائي أو التدفق المتفجر للغاز اندماج الجسيمات المعدنية وتأثيرها على السطح المطلي.
تم وصف الملاحظات الأولى حول "أمراض المعادن الصلبة" في ألمانيا في الأربعينيات. أبلغوا عن تليف رئوي منتشر ومتقدم يسمى هارتميتالونجين فيبروز. خلال العشرين سنة التالية ، لوحظت حالات متوازية ووصفت في جميع البلدان الصناعية. كان العمال المتضررون في غالبية الحالات مسؤولين عن التلبيد. من عام 20 إلى الوقت الحاضر ، تشير العديد من الدراسات إلى أن أمراض جهاز التنفس ناتجة عن استنشاق جزيئات معدنية صلبة. يؤثر فقط على الأشخاص المعرضين للإصابة ، ويتكون من الأعراض التالية:
- حاد: التهاب الأنف والربو
- تحت الحاد: التهاب الأسناخ الليفي
- مزمن: تليف خلالي منتشر ومتقدم.
إنه لا يؤثر فقط على العمال المسؤولين عن التلبيد ، بل يؤثر على أي شخص يستنشق الهباء الجوي المحتوي على معدن صلب وخاصة الكوبالت. وهو ناتج بشكل رئيسي وربما حصري عن الكوبالت.
يشمل تعريف مرض المعادن الصلبة الآن مجموعة من أمراض جهاز التنفس ، تختلف عن بعضها البعض في الجاذبية السريرية والتشخيص ، ولكن هناك قواسم مشتركة بين تفاعل فردي متغير مع عامل المسببات المرضية ، الكوبالت.
تتفق المعلومات الوبائية والتجريبية الأكثر حداثة على الدور السببي للكوبالت في الأعراض الحادة في الجهاز التنفسي العلوي (التهاب الأنف والربو) والأعراض تحت الحاد والمزمنة في الحمة القصبية (التهاب الأسناخ الليفي والتليف الخلالي المزمن).
تعتمد الآلية المسببة للأمراض على التحريض بواسطة Co لتفاعل مناعي شديد الحساسية: في الواقع ، يعاني بعض الأشخاص فقط من أمراض بعد تعرض قصير لتركيز منخفض نسبيًا ، أو حتى بعد تعرض أطول وأكثر كثافة. لا تختلف تركيزات المشترك في العينات البيولوجية (الدم والبول والجلد) اختلافًا كبيرًا في أولئك الذين لديهم علم الأمراض وأولئك الذين لا يعانون ؛ لا يوجد ارتباط بين الجرعة والاستجابة على مستوى الأنسجة ؛ تم تفرد أجسام مضادة معينة (الغلوبين المناعي IgE و IgG) مقابل مركب Co-albumin في مرضى الربو ، وكان اختبار التصحيح Co إيجابيًا في الأشخاص المصابين بالتهاب الأسناخ أو التليف ؛ تتوافق الجوانب الخلوية لالتهاب الأسناخ الخلوي العملاق مع المناعة ، وتميل الأعراض الحادة أو تحت الحادة إلى التراجع عند إزالة الأشخاص من التعرض لـ Co (Parkes 1994).
لم يتم توضيح الأساس المناعي لفرط الحساسية تجاه Co بشكل مرض ؛ لذلك ، ليس من الممكن تحديد علامة موثوقة لحساسية الفرد.
لوحظت أيضًا أمراض مماثلة لتلك الموجودة في الأشخاص المعرضين للمعادن الصلبة في قاطعات الماس ، الذين يستخدمون أقراصًا مكونة من الماسات الدقيقة الملصقة بـ Co وبالتالي يستنشقون جزيئات Co و Diamond فقط.
لم يتم إثبات أن Co النقي (جميع الجسيمات المستنشقة الأخرى المستبعدة) قادر بمفرده على إنتاج الأمراض وقبل كل شيء التليف الخلالي المنتشر: يمكن أن يكون للجزيئات المستنشقة مع Co تأثير تآزري وكذلك تعديل. يبدو أن الدراسات التجريبية تُظهر أن التفاعل البيولوجي لمزيج من جزيئات Co و التنغستن أقوى من ذلك الذي يسببه Co وحده ، ولا يجب ملاحظة الأمراض المهمة في العمال المسؤولين عن إنتاج مسحوق Co النقي (علم البيئة الكلية 1994).
الأعراض السريرية لمرض المعادن الصلبة ، والتي ، على أساس المعرفة الحالية المسببة للأمراض يجب أن يطلق عليها بشكل أكثر دقة "مرض الكوبالت" ، كما ذكرنا من قبل ، أعراض حادة وتحت حادة ومزمنة.
تشمل الأعراض الحادة تهيجًا تنفسيًا محددًا (التهاب الأنف ، والتهاب الحنجرة والقصبات ، والوذمة الرئوية) الناتجة عن التعرض لتركيزات عالية من مسحوق Co أو دخان Co ؛ يمكن ملاحظتها فقط في حالات استثنائية. يتم ملاحظة الربو بشكل متكرر. يظهر في 5 إلى 10 ٪ من العمال المعرضين لتركيزات الكوبالت من 0.05 مجم / م3، قيمة حد العتبة الأمريكية الحالية (TLV). تميل أعراض انقباض الصدر مع ضيق التنفس والسعال إلى الظهور في نهاية نوبة العمل أو أثناء الليل. يمكن الاشتباه في تشخيص الربو التحسسي المهني بسبب الكوبالت على أساس معايير تاريخ الحالة ، ولكن يتم تأكيد ذلك من خلال اختبار تحفيز الشعب الهوائية المحدد الذي يحدد ظهور استجابة فورية أو متأخرة أو مزدوجة للتشنج القصبي. حتى اختبارات القدرة التنفسية التي يتم إجراؤها في بداية نوبة العمل وفي نهايتها يمكن أن تساعد في التشخيص. تميل أعراض الربو الناتجة عن الكوبالت إلى الاختفاء عند إزالة الشخص المصاب من التعرض ، ولكن ، على غرار جميع أشكال الربو التحسسي المهني الأخرى ، يمكن أن تصبح الأعراض مزمنة ولا رجعة فيها عندما يستمر التعرض لفترة طويلة (سنوات) ، على الرغم من وجود اضطرابات الجهاز التنفسي. يمكن للأشخاص ذوي النشاط القصبي الشديد أن يظهروا أعراض الربو غير المسببة للحساسية ، مع استجابة غير محددة لاستنشاق الكوبالت ومساحيق مزعجة أخرى. في نسبة عالية من حالات الربو التحسسي ، تم العثور على تفاعل نوعي تجاه مركّب Co-seroalbumin البشري في مصل IgE. لا تختلف النتائج الإشعاعية: في حالات نادرة فقط يمكن العثور على أشكال مختلطة من الربو والتهاب الأسناخ مع تغير إشعاعي ناتج على وجه التحديد عن التهاب الأسناخ. يؤدي علاج موسع القصبات ، إلى جانب الإنهاء الفوري للتعرض للعمل ، إلى الشفاء التام للحالات التي ظهرت حديثًا وليست مزمنة بعد.
تشمل الأعراض المزمنة والمزمنة التهاب الأسناخ الليفي والتليف الخلالي المنتشر المزمن والتليف الخلالي التدريجي (DIPF). يبدو أن التجربة السريرية تشير إلى أن الانتقال من التهاب الأسناخ إلى التليف الخلالي هو عملية تتطور تدريجيًا وببطء بمرور الوقت: يمكن للمرء أن يجد حالات التهاب الحويصلات الهوائية الأولية الخالصة التي يمكن عكسها مع الانسحاب من التعرض بالإضافة إلى العلاج بالكورتيكوستيرويد ؛ أو الحالات التي تحتوي على عنصر تليف موجود بالفعل ، والتي يمكن أن تتحسن ولكن لا تصل إلى الشفاء التام عن طريق إزالة الموضوع من التعرض ، حتى مع العلاج الإضافي ؛ وأخيرًا ، الحالات التي يكون فيها الوضع السائد هو حالة DIPF التي لا رجعة فيها. حدوث مثل هذه الحالات منخفض في العمال المعرضين ، وهو أقل بكثير من نسبة حالات الربو التحسسي.
من السهل دراسة التهاب الأسناخ اليوم في مكوناته الخلوية من خلال غسل القصبات الهوائية (BAL) ؛ يتميز بزيادة كبيرة في العدد الإجمالي للخلايا ، التي تتكون أساسًا من البلاعم ، مع العديد من الخلايا العملاقة متعددة النوى والجانب النموذجي للخلايا العملاقة ذات الجسم الغريب التي تحتوي في بعض الأحيان على الخلايا السيتوبلازمية (الشكل 6) ؛ حتى الزيادة المطلقة أو النسبية للخلايا الليمفاوية متكررة ، مع انخفاض نسبة CD4 / CD8 ، المرتبطة بزيادة كبيرة في الخلايا الحمضية والخلايا البدينة. نادرًا ما يكون التهاب الأسناخ هو الخلايا الليمفاوية بشكل أساسي ، مع انعكاس نسبة CD4 / CD8 ، كما يحدث في اعتلالات الرئة بسبب فرط الحساسية.
الشكل 6. BAL الخلوي في حالة التهاب الحويصلات الخلوية العملاقة أحادية النواة الناتجة عن معدن صلب. بين الخلايا الضامة وحيدة النواة والخلايا الليمفاوية ، لوحظ وجود نوع جسم غريب عملاق من الخلايا (400x).
الأشخاص المصابون بالتهاب الأسناخ يشيرون إلى ضيق التنفس المرتبط بالإرهاق وفقدان الوزن والسعال الجاف. يوجد تشققات في الرئة السفلية مع تغير وظيفي من النوع المقيد وعتامة إشعاعية دائرية أو غير منتظمة. يعتبر اختبار رقعة الكوبالت إيجابياً في معظم الحالات. في الأشخاص المعرضين للإصابة ، يتم الكشف عن التهاب الأسناخ بعد فترة قصيرة نسبيًا من التعرض في مكان العمل ، لمدة سنة أو بضع سنوات. في مراحله الأولية ، يكون هذا النموذج قابلاً للانعكاس حتى الشفاء الكامل مع الإزالة البسيطة من التعرض ، مع نتائج أفضل إذا تم دمج هذا مع العلاج بالكورتيزون.
يؤدي تطور التليف الخلالي المنتشر إلى تفاقم الأعراض السريرية مع تفاقم ضيق التنفس ، والذي يظهر حتى بعد الحد الأدنى من الإجهاد ثم حتى في حالة الراحة ، مع تفاقم ضعف التنفس المقيد المرتبط بتقليل الانتشار الشعري السنخي ، و مع ظهور عتامات تصوير إشعاعي من النوع الخطي وتعتيم العسل (الشكل 7). الوضع النسيجي هو حالة التهاب الأسناخ الليفي من "النوع الجداري".
الشكل 7. صورة شعاعية للصدر لموضوع مصاب بالتليف الخلالي الناجم عن معدن صلب. لوحظت جوانب التعتيم الخطي والمنتشر وتجميع العسل.
التطور سريع التدريجي. العلاجات غير فعالة والتشخيص مشكوك فيه. وفي النهاية ، استدعت إحدى الحالات التي شخّصها المؤلف عملية زرع رئة.
يعتمد التشخيص المهني على تاريخ الحالة ونمط BAL واختبار رقعة الكوبالت.
أصبحت الوقاية من أمراض المعادن الصلبة ، أو بشكل أكثر دقة ، من مرض الكوبالت ، تقنية في الأساس: حماية العمال من خلال التخلص من المسحوق أو الدخان أو الضباب مع توفير تهوية مناسبة لمناطق العمل. في الواقع ، فإن نقص المعرفة حول العوامل التي تحدد فرط الحساسية الفردية للكوبالت يجعل تحديد الأشخاص المعرضين للإصابة أمرًا مستحيلًا ، ويجب بذل أقصى جهد لتقليل التركيزات في الغلاف الجوي.
يتم التقليل من عدد الأشخاص المعرضين للخطر لأن العديد من أنشطة الشحذ يتم تنفيذها في الصناعات الصغيرة أو بواسطة الحرفيين. في أماكن العمل هذه ، تبلغ قيمة TLV الأمريكية 0.05 مجم / م3 كثيرا ما يتم تجاوزها. هناك أيضًا بعض التساؤلات حول مدى ملاءمة TLV لحماية العمال من مرض الكوبالت نظرًا لأن علاقات تأثير الجرعة لآليات المرض التي تنطوي على فرط الحساسية غير مفهومة تمامًا.
يجب أن تكون المراقبة الروتينية دقيقة بما يكفي لتحديد أمراض الكوبالت في مراحلها الأولى. يجب إجراء استبيان سنوي يهدف بشكل أساسي إلى الأعراض المؤقتة ، إلى جانب الفحص الطبي الذي يشمل اختبار وظائف الرئة والفحوصات الطبية المناسبة الأخرى. نظرًا لأنه تم إثبات وجود علاقة ارتباط جيدة بين تركيزات الكوبالت في بيئة العمل والإفراز البولي للمعدن ، فمن المناسب إجراء قياس نصف سنوي للكوبالت في البول (CoU) على العينات المأخوذة في نهاية أسبوع العمل. عندما يكون التعرض على مستوى TLV ، يقدر مؤشر التعرض البيولوجي (BEI) بما يعادل 30 ميكروغرام من Co / لتر البول.
يمكن أن تكون الفحوصات الطبية السابقة للتعرض لوجود أمراض تنفسية موجودة مسبقًا وحساسية الشعب الهوائية مفيدة في تقديم المشورة للعمال وتنسيبهم. تعتبر اختبارات الميتاكولين مؤشرًا مفيدًا لفرط نشاط الشعب الهوائية غير المحدد وقد تكون مفيدة في بعض الأماكن.
يوصى بشدة بالتوحيد القياسي الدولي لطرق المراقبة البيئية والطبية للعمال المعرضين للكوبالت.