La funzione polmonare può essere misurata in diversi modi. Tuttavia, lo scopo delle misurazioni deve essere chiaro prima dell'esame, al fine di interpretare correttamente i risultati. In questo articolo tratteremo l'esame della funzionalità polmonare con particolare riguardo all'ambito lavorativo. È importante ricordare i limiti nelle diverse misurazioni della funzione polmonare. Gli effetti temporanei acuti sulla funzionalità polmonare possono non essere distinguibili in caso di esposizione a polvere fibrogenica come quarzo e amianto, ma possono esserlo effetti cronici sulla funzionalità polmonare dopo un'esposizione a lungo termine (>20 anni). Ciò è dovuto al fatto che gli effetti cronici si verificano anni dopo che la polvere è stata inalata e depositata nei polmoni. D'altra parte, gli effetti temporanei acuti delle polveri organiche e inorganiche, così come le muffe, i fumi di saldatura e gli scarichi dei motori, ben si prestano allo studio. Ciò è dovuto al fatto che l'effetto irritante di queste polveri si manifesterà dopo alcune ore di esposizione. Effetti acuti o cronici sulla funzionalità polmonare possono essere rilevati anche in caso di esposizione a concentrazioni di gas irritanti (biossido di azoto, aldeidi, acidi e cloruri acidi) in prossimità di valori limite di esposizione ben documentati, soprattutto se l'effetto è potenziato dalla contaminazione atmosferica da particolato .
Le misurazioni della funzionalità polmonare devono essere sicure per i soggetti esaminati e l'apparecchiatura per la funzionalità polmonare deve essere sicura per l'esaminatore. È disponibile una sintesi dei requisiti specifici per diversi tipi di apparecchiature per la funzionalità polmonare (ad esempio, Quanjer et al. 1993). Naturalmente, l'attrezzatura deve essere calibrata secondo standard indipendenti. Ciò può essere difficile da ottenere, soprattutto quando si utilizzano apparecchiature computerizzate. Il risultato del test di funzionalità polmonare dipende sia dal soggetto che dall'esaminatore. Per fornire risultati soddisfacenti dall'esame, i tecnici devono essere ben addestrati e in grado di istruire attentamente il soggetto e anche incoraggiare il soggetto a svolgere correttamente il test. L'esaminatore dovrebbe anche avere conoscenza delle vie aeree e dei polmoni per interpretare correttamente i risultati delle registrazioni.
Si raccomanda che i metodi utilizzati abbiano una riproducibilità piuttosto elevata sia tra soggetti che all'interno di essi. La riproducibilità può essere misurata come coefficiente di variazione, cioè la deviazione standard moltiplicata per 100 divisa per il valore medio. Si considerano accettabili valori inferiori al 10% in misurazioni ripetute sullo stesso soggetto.
Per determinare se i valori misurati sono patologici o meno, devono essere confrontati con equazioni di previsione. Solitamente le equazioni di predizione delle variabili spirometriche si basano su età e altezza, stratificate per sesso. Gli uomini hanno in media valori di funzionalità respiratoria più elevati rispetto alle donne, della stessa età e altezza. La funzione polmonare diminuisce con l'età e aumenta con l'altezza. Un soggetto alto avrà quindi un volume polmonare maggiore di un soggetto basso della stessa età. Il risultato delle equazioni di previsione può differire notevolmente tra le diverse popolazioni di riferimento. Anche la variazione di età e altezza nella popolazione di riferimento influenzerà i valori previsti. Ciò significa, ad esempio, che un'equazione di previsione non deve essere utilizzata se l'età e/o l'altezza del soggetto esaminato sono al di fuori degli intervalli per la popolazione che è alla base dell'equazione di previsione.
Il fumo ridurrà anche la funzione polmonare e l'effetto può essere potenziato in soggetti che sono esposti professionalmente ad agenti irritanti. La funzione polmonare era considerata non patologica se i valori ottenuti rientravano nell'80% del valore previsto, derivato da un'equazione di previsione.
Misure
Le misurazioni della funzionalità polmonare vengono eseguite per giudicare la condizione dei polmoni. Le misurazioni possono riguardare volumi polmonari misurati singoli o multipli o le proprietà dinamiche delle vie aeree e dei polmoni. Quest'ultimo è solitamente determinato attraverso manovre dipendenti dallo sforzo. Le condizioni nei polmoni possono anche essere esaminate per quanto riguarda la loro funzione fisiologica, cioè la capacità di diffusione, la resistenza e la compliance delle vie aeree (vedi sotto).
Le misurazioni relative alla capacità ventilatoria sono ottenute mediante spirometria. La manovra respiratoria viene solitamente eseguita come inspirazione massima seguita da un'espirazione massima, capacità vitale (VC, misurata in litri). Devono essere eseguite almeno tre registrazioni tecnicamente soddisfacenti (ossia, sforzo inspiratorio ed espiratorio completo e nessuna perdita osservata) e deve essere riportato il valore più alto. Il volume può essere misurato direttamente mediante una campana a tenuta d'acqua oa bassa resistenza, oppure misurato indirettamente mediante pneumotacografia (ossia, integrazione di un segnale di flusso nel tempo). È importante qui notare che tutti i volumi polmonari misurati dovrebbero essere espressi in BTPS, cioè temperatura corporea e pressione ambiente satura di vapore acqueo.
La capacità vitale in espirazione forzata (FVC, in litri) è definita come una misurazione della VC eseguita con uno sforzo espiratorio forzato massimo. Grazie alla semplicità del test e all'attrezzatura relativamente poco costosa, l'espiratogramma forzato è diventato un test utile nel monitoraggio della funzionalità polmonare. Tuttavia, ciò ha portato a molte registrazioni scadenti, il cui valore pratico è discutibile. Per effettuare registrazioni soddisfacenti può essere utile la linea guida aggiornata per la raccolta e l'uso dell'espiratogramma forzato, pubblicata dall'American Thoracic Society nel 1987.
I flussi istantanei possono essere misurati sulle curve flusso-volume o flusso-tempo, mentre i flussi oi tempi medi nel tempo sono derivati dallo spirogramma. Le variabili associate che possono essere calcolate dall'espiratogramma forzato sono il volume espiratorio forzato in un secondo (FEV1, in litri al secondo), in percentuale di FVC (FEV1%), flusso di picco (PEF, l/s), flussi massimi al 50% e al 75% della capacità vitale forzata (MEF50 e MEF25, rispettivamente). Un'illustrazione della derivazione del FEV1 dall'espiratogramma forzato è delineato nella figura 1. Nei soggetti sani, le portate massime a grandi volumi polmonari (cioè all'inizio dell'espirazione) riflettono principalmente le caratteristiche di flusso delle grandi vie aeree mentre quelle a piccoli volumi polmonari (cioè alla fine di espirazione) sono generalmente ritenuti riflettere le caratteristiche delle piccole vie aeree, figura 2. In queste ultime il flusso è laminare, mentre nelle grandi vie aeree può essere turbolento.
Figura 1. Spirogramma espiratorio forzato che mostra la derivazione del FEVXNUMX1 e FVC secondo il principio di estrapolazione.
Figura 2. Curva flusso-volume che mostra la derivazione del flusso espiratorio di picco (PEF), i flussi massimi al 50% e al 75% della capacità vitale forzata (
ed 
, rispettivamente).
Il PEF può anche essere misurato da un piccolo dispositivo portatile come quello sviluppato da Wright nel 1959. Un vantaggio di questa apparecchiatura è che il soggetto può effettuare misurazioni seriali, ad esempio sul posto di lavoro. Per ottenere registrazioni utili, però, è necessario istruire bene i soggetti. Inoltre, si dovrebbe tenere presente che le misurazioni del PEF con, ad esempio, un misuratore di Wright e quelle misurate dalla spirometria convenzionale non dovrebbero essere confrontate a causa delle diverse tecniche di soffio.
Le variabili spirometriche VC, FVC e FEV1 mostrano una ragionevole variazione tra individui in cui età, altezza e sesso di solito spiegano dal 60 al 70% della variazione. I disturbi restrittivi della funzione polmonare si tradurranno in valori più bassi per VC, FVC e FEV1. Le misurazioni dei flussi durante l'espirazione mostrano una grande variazione individuale, poiché i flussi misurati dipendono sia dallo sforzo che dal tempo. Ciò significa, ad esempio, che un soggetto avrà un flusso estremamente elevato in caso di volume polmonare ridotto. D'altra parte, il flusso può essere estremamente basso in caso di volume polmonare molto elevato. Tuttavia, il flusso è generalmente ridotto in caso di malattia cronica ostruttiva (p. es., asma, bronchite cronica).
Figura 3. Schema principale dell'apparecchiatura per la determinazione della capacità polmonare totale (TLC) secondo la tecnica della diluizione dell'elio.
La proporzione del volume residuo (RV), cioè il volume di aria che è ancora nei polmoni dopo un'espirazione massima, può essere determinata mediante diluizione del gas o mediante pletismografia corporea. La tecnica della diluizione del gas richiede attrezzature meno complicate ed è quindi più conveniente da utilizzare negli studi effettuati sul posto di lavoro. Nella figura 3 è stato delineato il principio della tecnica di diluizione del gas. La tecnica si basa sulla diluizione di un gas indicatore in un circuito di respirazione. Il gas indicatore deve essere scarsamente solubile nei tessuti biologici in modo che non venga assorbito dai tessuti e dal sangue nei polmoni. Inizialmente si utilizzava l'idrogeno, ma per la sua capacità di formare miscele esplosive con l'aria è stato sostituito dall'elio, facilmente individuabile grazie al principio della conducibilità termica.
Il soggetto e l'apparato formano un sistema chiuso, e la concentrazione iniziale del gas viene così ridotta quando viene diluita nel volume del gas nei polmoni. Dopo l'equilibrio, la concentrazione del gas indicatore è la stessa nei polmoni come nell'apparato e la capacità funzionale residua (FRC) può essere calcolata mediante una semplice equazione di diluizione. Il volume dello spirometro (compresa l'aggiunta della miscela di gas nello spirometro) è indicato da VS, VL è il volume del polmone, Fi è la concentrazione iniziale del gas e Ff è la concentrazione finale.
FR = VL = [(VS · Fi) / Ff] - VS
Vengono eseguite da due a tre manovre VC per fornire una base affidabile per il calcolo del TLC (in litri). Le suddivisioni dei diversi volumi polmonari sono delineate nella figura 4.
Figura 4. Spirogramma etichettato per mostrare le suddivisioni della capacità totale.
A causa del cambiamento delle proprietà elastiche delle vie aeree, RV e FRC aumentano con l'età. Nelle malattie croniche ostruttive, di solito si osservano valori aumentati di RV e FRC, mentre VC è diminuito. Tuttavia, in soggetti con aree polmonari scarsamente ventilate, ad esempio soggetti con enfisema, la tecnica della diluizione del gas può sottostimare RV, FRC e anche TLC. Ciò è dovuto al fatto che il gas indicatore non comunicherà con le vie aeree chiuse, e quindi la diminuzione della concentrazione del gas indicatore darà valori erroneamente piccoli.
Figura 5. Uno schema principale della registrazione della chiusura delle vie aeree e della pendenza del plateau alveolare (%
).
Le misure della chiusura delle vie aeree e della distribuzione del gas nei polmoni possono essere ottenute in un'unica manovra mediante la tecnica di lavaggio del respiro singolo, figura 5. L'apparecchiatura è composta da uno spirometro collegato a un sistema bag-in-box e un registratore per misurazioni continue della concentrazione di azoto. La manovra si effettua mediante una massima inspirazione di ossigeno puro dalla sacca. All'inizio dell'espirazione, la concentrazione di azoto aumenta a seguito dello svuotamento dello spazio morto del soggetto, contenente ossigeno puro. L'espirazione continua con l'aria dalle vie aeree e dagli alveoli. Infine, l'aria dagli alveoli, contenente dal 20 al 40% di azoto, viene espirata. Quando l'espirazione dalle parti basali dei polmoni aumenta, la concentrazione di azoto aumenterà bruscamente in caso di chiusura delle vie aeree nelle regioni polmonari dipendenti, figura 5. Questo volume sopra RV, al quale le vie aeree si chiudono durante l'espirazione, è solitamente espresso come volume di chiusura (CV) in percentuale di VC (CV%). La distribuzione dell'aria inspirata nei polmoni è espressa come pendenza del plateau alveolare (%N2 o fase III, %N2/L). Si ottiene prendendo la differenza di concentrazione di azoto tra il punto in cui viene espirato il 30% dell'aria e il punto di chiusura delle vie aeree e dividendola per il volume corrispondente.
L'invecchiamento così come i disturbi ostruttivi cronici si tradurranno in valori aumentati sia per CV% che per fase III. Tuttavia, nemmeno i soggetti sani hanno una distribuzione uniforme dei gas nei polmoni, con valori leggermente elevati per la fase III, cioè dall'1 al 2% di N2/l. Si ritiene che le variabili CV% e fase III riflettano le condizioni nelle piccole vie aeree periferiche con un diametro interno di circa 2 mm. Normalmente, le vie aeree periferiche contribuiscono a una piccola parte (dal 10 al 20%) della resistenza totale delle vie aeree. Cambiamenti piuttosto estesi che non sono rilevabili dai test di funzionalità polmonare convenzionali come la spirometria dinamica, possono verificarsi, ad esempio, a seguito di un'esposizione a sostanze irritanti nell'aria nelle vie aeree periferiche. Ciò suggerisce che l'ostruzione delle vie aeree inizia nelle piccole vie aeree. I risultati degli studi hanno anche mostrato alterazioni del CV% e della fase III prima che si verificassero cambiamenti dalla spirometria dinamica e statica. Questi primi cambiamenti possono andare in remissione quando l'esposizione ad agenti pericolosi è cessata.
Il fattore di trasferimento del polmone (mmol/min; kPa) è un'espressione della capacità di diffusione del trasporto di ossigeno nei capillari polmonari. Il fattore di trasferimento può essere determinato utilizzando tecniche di respiro singolo o multiplo; la tecnica del respiro singolo è considerata la più adatta negli studi sul posto di lavoro. Viene utilizzato il monossido di carbonio (CO) poiché la contropressione di CO è molto bassa nel sangue periferico, a differenza di quella dell'ossigeno. Si presume che l'assorbimento di CO segua un modello esponenziale e questa ipotesi può essere utilizzata per determinare il fattore di trasferimento per il polmone.
Determinazione di TLCO (fattore di trasferimento misurato con CO) viene effettuato mediante una manovra respiratoria comprendente un'espirazione massimale, seguita da un'inspirazione massimale di una miscela gassosa contenente monossido di carbonio, elio, ossigeno e azoto. Dopo un periodo di trattenimento del respiro, viene eseguita un'espirazione massima, che riflette il contenuto nell'aria alveolare, Figura 10. L'elio viene utilizzato per la determinazione del volume alveolare (VA). Supponendo che la diluizione di CO sia la stessa dell'elio, si può calcolare la concentrazione iniziale di CO, prima dell'inizio della diffusione. TLCO è calcolato secondo l'equazione delineata di seguito, dove k dipende dalle dimensioni dei termini componenti, t è il tempo effettivo per trattenere il respiro e log è il logaritmo in base 10. Il volume ispirato è indicato Vi e le frazioni F di CO ed elio sono indicati con i ed a per ispirato e alveolare, rispettivamente.
TLCO = k Vi (Fa,Lui/Fi,He) tronco d'albero (Fi,CO Fa,He/Fa, CO Fi,Lui) (t)-1
Figura 6. Uno schema principale della registrazione del fattore di trasferimento
La dimensione di TLCO dipenderà da una varietà di condizioni, ad esempio la quantità di emoglobina disponibile, il volume degli alveoli ventilati e dei capillari polmonari perfusi e la loro relazione reciproca. Valori per TLCO diminuiscono con l'età e aumentano con l'attività fisica e l'aumento dei volumi polmonari. Diminuito TLCO si troverà sia nei disturbi polmonari restrittivi che in quelli ostruttivi.
La compliance (l/kPa) è una funzione, inter alia, della proprietà elastica dei polmoni. I polmoni hanno una tendenza intrinseca a collaborare, cioè a collassare. La capacità di mantenere i polmoni tesi dipenderà dal tessuto polmonare elastico, dalla tensione superficiale negli alveoli e dalla muscolatura bronchiale. D'altra parte, la parete toracica tende ad espandersi a volumi polmonari da 1 a 2 litri al di sopra del livello FRC. A volumi polmonari più elevati, deve essere applicata potenza per espandere ulteriormente la parete toracica. A livello di FRC, la corrispondente tendenza nei polmoni è bilanciata dalla tendenza ad espandersi. Il livello FRC è quindi indicato dal livello di riposo del polmone.
La compliance del polmone è definita come la variazione di volume divisa per la variazione di pressione transpolmonare, cioè la differenza tra le pressioni nella bocca (atmosferica) e nel polmone, come risultato di una manovra respiratoria. Le misurazioni della pressione nel polmone non sono facilmente eseguibili e sono quindi sostituite da misurazioni della pressione nell'esofago. La pressione nell'esofago è quasi uguale alla pressione nel polmone e viene misurata con un sottile catetere di polietilene con un palloncino che copre i 10 cm distali. Durante le manovre inspiratorie ed espiratorie, le variazioni di volume e pressione vengono registrate rispettivamente mediante uno spirometro e un trasduttore di pressione. Quando le misurazioni vengono eseguite durante la respirazione corrente, è possibile misurare la compliance dinamica. La compliance statica si ottiene quando viene eseguita una manovra VC lenta. In quest'ultimo caso le misurazioni vengono effettuate in un pletismografo corporeo e l'espirazione viene interrotta ad intermittenza mediante un otturatore. Tuttavia, le misurazioni della compliance sono complicate da eseguire quando si esaminano gli effetti dell'esposizione sulla funzione polmonare nel luogo di lavoro e questa tecnica è considerata più appropriata in laboratorio.
Nella fibrosi si osserva una minore compliance (aumento dell'elasticità). Per provocare un cambiamento di volume, sono necessari grandi cambiamenti di pressione. D'altra parte, si osserva un'elevata compliance, ad esempio, nell'enfisema come risultato della perdita di tessuto elastico e quindi anche di elasticità nel polmone.
La resistenza nelle vie aeree dipende essenzialmente dal raggio e dalla lunghezza delle vie aeree ma anche dalla viscosità dell'aria. La resistenza delle vie aeree (RL in (kPa/l) /s), può essere determinato utilizzando uno spirometro, un trasduttore di pressione e un pneumotacografo (per misurare il flusso). Le misurazioni possono anche essere effettuate utilizzando un pletismografo corporeo per registrare le variazioni di flusso e pressione durante le manovre ansimanti. Con la somministrazione di un farmaco destinato a provocare broncocostrizione, si possono identificare soggetti sensibili, a causa delle loro vie aeree iperreattive. I soggetti con asma di solito hanno valori aumentati per RL.
Effetti acuti e cronici dell'esposizione professionale sulla funzione polmonare
La misurazione della funzionalità polmonare può essere utilizzata per rivelare un effetto dell'esposizione professionale sui polmoni. L'esame della funzionalità polmonare prima dell'assunzione non dovrebbe essere utilizzato per escludere i soggetti in cerca di lavoro. Questo perché la funzione polmonare dei soggetti sani varia entro ampi limiti ed è difficile tracciare una linea di confine al di sotto della quale si possa tranquillamente affermare che il polmone è patologico. Un altro motivo è che l'ambiente di lavoro dovrebbe essere sufficientemente buono da consentire anche ai soggetti con lieve compromissione della funzionalità polmonare di lavorare in sicurezza.
Gli effetti cronici sui polmoni nei soggetti professionalmente esposti possono essere rilevati in diversi modi. Le tecniche sono progettate per determinare gli effetti storici, tuttavia, e sono meno adatte a servire come linee guida per prevenire la compromissione della funzione polmonare. Un disegno di studio comune consiste nel confrontare i valori effettivi nei soggetti esposti con i valori di funzionalità polmonare ottenuti in una popolazione di riferimento senza esposizione professionale. I soggetti di riferimento possono essere assunti dalle stesse (o vicine) sedi di lavoro o dalla stessa città.
L'analisi multivariata è stata utilizzata in alcuni studi per valutare le differenze tra soggetti esposti e referenti non esposti abbinati. I valori della funzionalità polmonare nei soggetti esposti possono anche essere standardizzati mediante un'equazione di riferimento basata sui valori della funzionalità polmonare nei soggetti non esposti.
Un altro approccio è quello di studiare la differenza tra i valori della funzione polmonare nei lavoratori esposti e non esposti dopo l'aggiustamento per età e altezza con l'utilizzo di valori di riferimento esterni, calcolati mediante un'equazione di previsione basata su soggetti sani. La popolazione di riferimento può anche essere abbinata ai soggetti esposti secondo l'etnia, il sesso, l'età, l'altezza e l'abitudine al fumo al fine di un ulteriore controllo di tali fattori influenzanti.
Il problema è, tuttavia, decidere se una diminuzione è abbastanza grande da essere classificata come patologica, quando si utilizzano valori di riferimento esterni. Sebbene gli strumenti negli studi debbano essere portatili e semplici, occorre prestare attenzione sia alla sensibilità del metodo scelto per rilevare piccole anomalie nelle vie aeree e nei polmoni sia alla possibilità di combinare diversi metodi. Ci sono indicazioni che i soggetti con sintomi respiratori, come la dispnea da sforzo, corrono un rischio maggiore di avere un declino accelerato della funzione polmonare. Ciò significa che la presenza di sintomi respiratori è importante e quindi non deve essere trascurata.
Il soggetto può anche essere seguito dalla spirometria, per esempio, una volta all'anno, per un certo numero di anni, al fine di dare un avvertimento contro lo sviluppo della malattia. Ci sono limitazioni, tuttavia, poiché questo richiederà molto tempo e la funzione polmonare potrebbe essersi deteriorata in modo permanente quando si può osservare la diminuzione. Questo approccio non deve pertanto essere una scusa per ritardare l'attuazione di misure volte a ridurre le concentrazioni nocive di inquinanti atmosferici.
Infine, gli effetti cronici sulla funzione polmonare possono anche essere studiati esaminando i singoli cambiamenti della funzione polmonare in soggetti esposti e non esposti nel corso di un certo numero di anni. Un vantaggio del disegno dello studio longitudinale è che la variabilità intersoggettiva viene eliminata; tuttavia, la progettazione è considerata lunga e costosa.
I soggetti suscettibili possono anche essere identificati confrontando la loro funzione polmonare con e senza esposizione durante i turni di lavoro. Al fine di minimizzare i possibili effetti delle variazioni diurne, la funzione polmonare viene misurata alla stessa ora del giorno in un'occasione non esposta e una esposta. La condizione di non esposizione può essere ottenuta, ad esempio, spostando occasionalmente il lavoratore in un'area non contaminata o utilizzando un respiratore adatto durante un intero turno, o in alcuni casi eseguendo misurazioni della funzionalità polmonare nel pomeriggio del giorno di riposo del lavoratore.
Una preoccupazione particolare è che effetti ripetuti e temporanei possono provocare effetti cronici. Una diminuzione acuta temporanea della funzione polmonare può essere non solo un indicatore di esposizione biologica, ma anche un predittore di un decremento cronico della funzione polmonare. L'esposizione agli inquinanti atmosferici può provocare effetti acuti percepibili sulla funzione polmonare, sebbene i valori medi degli inquinanti atmosferici misurati siano inferiori ai valori limite igienici. Sorge quindi la domanda se questi effetti siano davvero dannosi a lungo termine. È difficile rispondere direttamente a questa domanda, soprattutto perché l'inquinamento atmosferico nei luoghi di lavoro ha spesso una composizione complessa e l'esposizione non può essere descritta in termini di concentrazioni medie dei singoli composti. L'effetto di un'esposizione professionale è anche in parte dovuto alla sensibilità dell'individuo. Ciò significa che alcuni soggetti reagiranno prima o in misura maggiore rispetto ad altri. Il motivo fisiopatologico alla base di una diminuzione acuta e temporanea della funzione polmonare non è completamente compreso. La reazione avversa all'esposizione a un contaminante atmosferico irritante è, tuttavia, una misura oggettiva, in contrasto con esperienze soggettive come sintomi di diversa origine.
Il vantaggio di rilevare i cambiamenti precoci nelle vie aeree e nei polmoni causati da inquinanti atmosferici pericolosi è ovvio: l'esposizione prevalente può essere ridotta per prevenire malattie più gravi. Pertanto, un obiettivo importante a questo proposito è utilizzare le misurazioni degli effetti temporanei acuti sulla funzione polmonare come un sensibile sistema di allerta precoce che può essere utilizzato quando si studiano gruppi di lavoratori sani.
Monitoraggio degli irritanti
L'irritazione è uno dei criteri più frequenti per la fissazione dei valori limite di esposizione. Tuttavia, non è certo che il rispetto di un limite di esposizione basato sull'irritazione protegga dall'irritazione. Va considerato che un limite di esposizione per un contaminante dell'aria di solito contiene almeno due parti: un limite medio ponderato nel tempo (TWAL) e un limite di esposizione a breve termine (STEL), o almeno regole per il superamento della media ponderata nel tempo limite, “limiti di escursione”. Nel caso di sostanze altamente irritanti, come l'anidride solforosa, l'acroleina e il fosgene, è importante limitare la concentrazione anche durante periodi molto brevi, ed è stata quindi pratica comune fissare valori limite di esposizione professionale sotto forma di limiti massimi, con un periodo di campionamento che sia mantenuto il più breve consentito dalle strutture di misurazione.
I valori limite medi ponderati nel tempo per una giornata di otto ore combinati con le regole per l'escursione al di sopra di questi valori sono forniti per la maggior parte delle sostanze nell'elenco dei valori limite di soglia (TLV) della Conferenza americana degli igienisti industriali governativi (ACGIH). L'elenco TLV del 1993-94 contiene la seguente dichiarazione relativa ai limiti di escursione per il superamento dei valori limite:
“Per la stragrande maggioranza delle sostanze con un TLV-TWA, non sono disponibili dati tossicologici sufficienti per giustificare uno STEL = limite di esposizione a breve termine). Tuttavia, le escursioni al di sopra del TLV-TWA dovrebbero essere controllate anche quando il TWA di otto ore rientra nei limiti raccomandati”.
Le misurazioni dell'esposizione di contaminanti atmosferici noti e il confronto con valori limite di esposizione ben documentati dovrebbero essere effettuati su base routinaria. Vi sono, tuttavia, molte situazioni in cui la determinazione del rispetto dei valori limite di esposizione non è sufficiente. Questo è il caso nelle seguenti circostanze (inter alia):
- quando il valore limite è troppo elevato per evitare irritazioni
- quando l'irritante è sconosciuto
- quando l'irritante è una miscela complessa e non è noto alcun indicatore adatto.
Come sostenuto in precedenza, la misurazione degli effetti acuti e temporanei sulla funzione polmonare può essere utilizzata in questi casi come avvertimento contro la sovraesposizione a sostanze irritanti.
Nei casi (2) e (3), gli effetti acuti e temporanei sulla funzione polmonare possono essere applicabili anche nel testare l'efficacia delle misure di controllo per ridurre l'esposizione alla contaminazione dell'aria o nelle indagini scientifiche, ad esempio, nell'attribuire effetti biologici ai componenti dell'aria contaminanti. Seguono alcuni esempi in cui effetti acuti e temporanei sulla funzionalità polmonare sono stati impiegati con successo nelle indagini sulla salute sul lavoro.
Studi sugli effetti sulla funzione polmonare acuta e temporanea
Alla fine del 1950, nei lavoratori del cotone è stata registrata una diminuzione temporanea della funzione polmonare correlata al lavoro durante un turno di lavoro. esposti a toluene diisocianato, vigili del fuoco, addetti alla lavorazione della gomma, stampatori e animemaker, saldatori, sciolinatori, lavoratori esposti a polveri organiche e sostanze irritanti nelle vernici a base acqua.
Tuttavia, ci sono anche diversi esempi in cui le misurazioni prima e dopo l'esposizione, di solito durante un turno, non sono riuscite a dimostrare alcun effetto acuto, nonostante un'esposizione elevata. Ciò è probabilmente dovuto all'effetto della normale variazione circadiana, principalmente nelle variabili della funzione polmonare a seconda delle dimensioni del calibro delle vie aeree. Pertanto, la diminuzione temporanea di queste variabili deve superare la normale variazione circadiana per essere riconosciuta. Il problema può essere aggirato, tuttavia, misurando la funzione polmonare alla stessa ora del giorno in ogni occasione di studio. Utilizzando il dipendente esposto come proprio controllo, la variazione interindividuale viene ulteriormente ridotta. I saldatori sono stati studiati in questo modo e, sebbene la differenza media tra i valori FVC non esposti ed esposti fosse inferiore al 3% in 15 saldatori esaminati, questa differenza era significativa al livello di confidenza del 95% con una potenza superiore al 99%.
Gli effetti transitori reversibili sui polmoni possono essere utilizzati come indicatore di esposizione di complicati componenti irritanti. Nello studio sopra citato, le particelle nell'ambiente di lavoro erano determinanti per gli effetti irritanti sulle vie respiratorie e sui polmoni. Le particelle sono state rimosse da un respiratore costituito da un filtro combinato con un casco per saldatura. I risultati hanno indicato che gli effetti sui polmoni erano causati dalle particelle nei fumi di saldatura e che l'uso di un respiratore antiparticolato potrebbe prevenire questo effetto.
L'esposizione allo scarico diesel dà anche effetti irritativi misurabili sui polmoni, mostrati come una diminuzione acuta e temporanea della funzionalità polmonare. I filtri meccanici montati sui tubi di scarico dei camion utilizzati nelle operazioni di carico dagli stivatori alleviavano i disturbi soggettivi e riducevano la diminuzione acuta e temporanea della funzionalità polmonare osservata quando non veniva eseguita alcuna filtrazione. I risultati indicano quindi che la presenza di particelle nell'ambiente di lavoro svolge un ruolo nell'effetto irritativo sulle vie aeree e sui polmoni e che è possibile valutare l'effetto mediante misurazioni dei cambiamenti acuti nella funzione polmonare.
Una molteplicità di esposizioni e un ambiente di lavoro in continua evoluzione possono presentare difficoltà nel discernere la relazione causale dei diversi agenti esistenti in un ambiente di lavoro. Lo scenario di esposizione nelle segherie è un esempio illuminante. Non è possibile (ad esempio, per motivi economici) effettuare misurazioni dell'esposizione di tutti i possibili agenti (terpeni, polvere, muffe, batteri, endotossine, micotossine, ecc.) in questo ambiente di lavoro. Un metodo fattibile può essere quello di seguire lo sviluppo della funzione polmonare longitudinalmente. In uno studio sui lavoratori delle segherie nel reparto di rifilatura del legno, la funzionalità polmonare è stata esaminata prima e dopo una settimana lavorativa e non è stata riscontrata alcuna diminuzione statisticamente significativa. Tuttavia, uno studio di follow-up condotto alcuni anni dopo ha rivelato che quei lavoratori che hanno effettivamente avuto una diminuzione numerica della funzione polmonare durante una settimana lavorativa hanno anche avuto un declino accelerato a lungo termine della funzione polmonare. Ciò potrebbe indicare che i soggetti vulnerabili possono essere rilevati misurando i cambiamenti nella funzione polmonare durante una settimana lavorativa.