Změny ventilačních parametrů u hasičů při simulovaném zásahu

Souhrn

Úvod: Práce hasičů patří mezi rizikové z hlediska možného ohrožení zdraví. Během zásahů jsou hasiči vystavováni nebezpečným zplodinám hoření, které mohou mít akutní i chronický účinek. Cílem tohoto projektu bylo zjistit, k jakým změnám ve ventilačních parametrech dochází u hasičů časně po zásahu u požáru.

Metodika: Projektu se účastnilo 24 hasičů (průměrný věk 37,1 let), kteří byli v rámci výcviku exponováni zplodinám hoření při hašení v zařízení simulujícím reálné prostředí požáru (flashover kontejner). Před zásahem, ihned po něm a druhý den byla provedena spirometrie. Před expozicí bylo provedeno měření vydechovaného oxidu dusnatého (FeNO) k posouzení možného alergického zánětu v dýchacích cestách.

Výsledky: Průměrná hodnota FeNO byla u sledovaných osob 18,8 ppb (rozmezí 5–59). Při měření klidové spirometrie před zásahem byla u jedné osoby snížená hodnota FEV1 (usilovně vydechnutý objem za 1. sekundu), snížené hodnoty obstrukce v periferních dýchacích cestách (MEF – maximální průtoky vydechnutého vzduchu v různých úrovních usilovné vitální kapacity) byly nalezeny u 18 osob, zvýšená hodnota odporů v dýchacích cestách (Rocc) u 12 osob. Vitální kapacita (VC) plic byla u všech osob v normě. Ihned po cvičném zásahu došlo ve skupině sledovaných osob ke zlepšení průměrné hodnoty všech sledovaných ventilačních parametrů. Změny byly významné v parametrech FEV1, MEF25 (maximální průtok vydechnutého vzduchu v 25 % usilovné vitální kapacity), AEX (plocha pod výdechovou částí křivky) (p ≤ 0,001), FVC (usilovná vitální kapacita) a Rocc (p < 0,01). Druhý den došlo naopak ke zhoršení sledovaných ventilačních parametrů, a to jak vzhledem k hodnotám ihned po zásahu, tak i ke vstupním hodnotám. Změny druhý den po zásahu v porovnání s hodnotami před zásahem byly významné pro parametr VC, Rocc (p < 0,001), FEV1 (p < 0,01).

Závěr: Sledování ventilačních parametrů během simulovaného požárního zásahu ukázalo, že ke zhoršení došlo až s odstupem – druhý den, a to v dynamických i statických parametrech. Z hlediska regenerace organismu hasičů je tedy velmi důležitá rekonvalescence ve dnech následujících po zásahu.

Klíčová slova:

spirometrie – vydechovaný oxid dusnatý – hasiči – zplodiny hoření

ÚVOD

Práce hasičů je náročná fyzicky, psychicky i s ohledem na významnou expozici nebezpečným chemickým látkám, které se vyskytují ve zplodinách hoření. Expozice zplodinám hoření je riziková vzhledem k možnosti vývoje nádorových, kardiovaskulárních a plicních onemocnění [3].

Zplodiny hoření, které při požáru vznikají, mají původ v nejrůznejších materiálech a mohou mít účinky jak akutní, tak chronické. Mezi příklady těchto zplodin hoření patří oxid uhelnatý, oxid uhličitý, kyanovodík, oxidy dusíku, oxid siřičitý, ale také karcinogenní a mutagenní látky jako je benzen, formaldehyd, arzen, benzpyren [13]. Dochází k přímé expozici nejen samotných hasičů, ale i ke kontaminaci jejich oděvů, prostředků osobní ochrany a požární techniky. Hasiči jsou vystaveni zplodinám hoření nejen při samotném zásahu, kdy používají účinné ochrané prostředky, nýbrž také před zásahem a po zásahu, kdy v dané oblasti zůstávají (například u lesních požárů). Ke vstřebávání škodlivých látek dochází nejen inhalační cestou, ale i přes kůži. Typicky exponovaná je oblast krku [13].

Podle posledního hodnocení Mezinárodní agentury pro výzkum rakoviny (IARC) byla práce hasiče zařazena do skupiny 1 – expozice látkám karcinogenním pro člověka [4]. Mezi nádorová onemocnění, u kterých je jasná souvislost s expozicí při práci hasiče, patří mezoteliom (expozice azbestu) a karcinom močového měchýře (expozice polycyklickým aromatickým uhlovodíkům a sazím). Mezi nádorová onemocnění, která mohou ohrožovat hasiče, s limitovanými důkazy patří nádory tlustého střeva, nádory prostaty, varlat, melanom a non-Hodgkinův lymfom [4].

U hasičů se často zmiňuje tzv. efekt zdravého pracovníka („healthy worker effect“), kdy měřené hodnoty respiračních parametrů hasičů jsou ve srovnání s běžnou populací výrazně vyšší [2, 17]. Nicméně i přesto se u hasičů popisují častější onemocnění dýchacích cest, která souvisejí s expozicí zplodinám hoření právě inhalační cestou. Ve studiích byl u hasičů popsán častější výskyt alergických projevů, astmatu a respiračních příznaků (kašel a dušnost) [8, 11, 15, 16], dlouhodobý pokles ve ventilačních parametrech [7, 18] a zvýšená bronchiální hyperreaktivita [8].

Cílem našeho výzkumu, který byl součástí rozsáhlejšího projektu Fakulty biomedicínského inženýrství ČVUT v Praze s názvem „Posouzení hrozby expozice hasičů zplodinám hoření“, bylo posouzení časných spirometrických změn u hasičů při experimentálním cvičném požáru, který je pravidelnou součástí jejich odborného výcviku.

SOUBOR A METODIKA

Popis projektu

Projekt byl realizován v zařízení Hasičského záchranného sboru Pardubického kraje ve Vysokém Mýtě. Hasiči, kteří se účastnili cvičení, byli exponovani zplodinám hoření v zařízení simulujícím reálné prostředí požáru v uzavřených prostorách (tzv. flashover kontejner). Toto cvičení je pravidelnou součástí jejich odborné přípravy. Cílem experimentu bylo navození extrémní fyzické zátěže v prostředí spojeném s vývinem velkého množství zplodin hoření a vysoké teploty. Hořlavý soubor určený ke spálení ve spalovací peci kontejneru odpovídal vybavení obytné místnosti. Hasiči rozdělení do skupin se při zásahu v kontejneru postupně střídali. Každá skupina plnila stejné úkoly a byla vystavena srovnatelnému hořlavému souboru. Cvičný zásah trval pro každou skupinu průměrně 39 minut. Během zásahu hasiči používali standardní ochrannou výstroj včetně použití izolačního vzduchového dýchacího přístroje pro ochranu dýchacích cest.

Exponované osoby

Exponováno bylo celkem 24 hasičů, kteří byli rozděleni do 6 skupin po 4 osobách. Průměrný věk hasičů byl 37,1 let (22–51 let). Všechny osoby před zásahem vyplnily dotazník týkající se jejich pracovní i mimopracovní expozice a zdravotního stavu.

Měření vydechovaného oxidu dusnatého (FeNO)

Před zásahem bylo u všech hasičů provedeno měření FeNO pomocí přístroje Hypair FeNO analyzer (Medisoft) ke zjištění možného alergického zánětu v dýchacích cestách. Měření proběhlo dle doporučení American Thoracic Society/European Respiratory Society [1]. Za zvýšené byly považovány hodnoty ≥ 25 ppb, za významně zvýšené hodnoty vyšší než 50 ppb [5].

Spirometrie

Před zásahem, ihned po něm a druhý den po zásahu byla u všech hasičů provedena spirometrie pomocí přístroje MasterScope (Jaeger). Měření bylo provedeno v souladu s doporučením ERS [13]. Sledovány byly parametry: maximální vitální kapacita (VC), usilovná vitální kapacita (FVC), usilovně vydechnutý objem za 1. sekundu (FEV1), poměr FEV1/FVC, vrcholový výdechový průtok (PEF), maximální průtoky vydechnutého vzduchu v různých úrovních usilovné vitální kapacity (75 %, 50 % a 25 %) (MEF75, MEF50, MEF25), plocha pod výdechovou částí křivky (AEX) a odpory dýchacích cest (Rocc).

Měření kortizolu a testosteronu

Hladina kortizolu a testosteronu ze slin byla měřena před expozicí a 15 minut po expozici. Vzorky slin byly analyzovány metodou ELISA. Pro stanovení kortizolu byl použit Analyser for Immunoassays and Clinical Chemistry HYBRiD-XL® (DRG International, Inc., USA), pro stanovení testosteronu ELISA kit (DRG Salivary Testosterone ELISA Kit, DRG International, Inc., USA).

Statistické zpracování

Základní popisné statistické charakteristiky (průměr, medián, směrodatná odchylka, normalita rozdělení dat, interval spolehlivosti apod.) byly vypočteny pro všechny sledované markery. K posouzení rovnosti rozptylů byl použit statistický F-test. Párový t-test byl použit k porovnání hladin markerů před zásahem, ihned po něm a druhý den po zásahu. Byl proveden také nepárový t-test pro různé rozptyly a t-test pro stejný rozptyl. Hodnoty p menší než 0,05 byly považovány za významné.

Souhlas etické komise

Provedení projektu bylo schváleno Etickou komisí VFN v Praze (č.j. 203/20 S-IV dne 20.2.2020).

VÝSLEDKY

Z vyplněných dotazníků vyplynulo, že v posledním roce zasahovalo u více než 10 požárů 38 % hasičů, 5–10 zásahů uvádělo 29 % hasičů a méně něž 5 zásahů 33 % hasičů. Pravidelnou fyzickou aktivitu uvádělo 92 % hasičů, intenzivní (5 a více dní v týdnu) 46 % hasičů. Atopický ekzém udávalo 21 %, chronickou rýmu 17 % hasičů, astma bylo diagnostikováno u 1 hasiče (4 %).

Podrobné výsledky vyplněného dotazníku jsou uvedeny v tabulce 1.

Při vstupním vyšetření byla změřená hodnota FeNO ve sledované skupině hasičů průměrně 18,8 ppb (rozmezí 5–59). U 6 osob (25 %) byla nalezena zvýšená hodnota. U 5 osob to bylo v rozmezí 25–50 ppb – z toho jen 2 osoby udávaly obtíže – chronickou rýmu a atopický ekzém. U jedné osoby byla hodnota výrazně zvýšená (59 ppb) (významný nález alergického zánětu, subjektivně udáván občasný kašel).

Pouze u 3 osob byla před zásahem zjištěna zcela normální spirometrie. U jedné osoby byla nalezena lehce snížená hodnota FEV1, snížené hodnoty MEF byly zjištěny u 18 osob (75 %), zvýšená hodnota odporů v dýchacích cestách (Rocc) u 12 osob (50 %). Vitální kapacita plic byla vstupně u všech osob v normě.

Po zásahu udávalo 8 hasičů přechodnou bolest hlavy (33 %), z dalších obtíží se 1krát vyskytla zimnice a 1krát zvracení ihned po expozici.

Celkem byla provedena 3 měření spirometrie – před zásahem, ihned po jeho skončení a druhý den po zásahu. Mezi prvním a druhým měřením ihned po zásahu byl časový interval průměrně 1,5 hodiny, třetí měření proběhlo druhý den (průměrně 19,5 hodin po zásahu). Ihned po cvičném zásahu došlo ke zlepšení průměrných hodnot skupiny ve všech sledovaných ventilačních parametrech. Změny byly významné v parametrech FEV1, MEF25, AEX (p ≤ 0,001), FVC a Rocc (p < 0,01) – tabulka 2.

Druhý den došlo naopak při srovnání s hodnotami před zásahem ve sledovaných parametrech (kromě MEF50, MEF25) ke zhoršení. Rozdíly mezi hodnotami ventilačních parametrů před zásahem a druhý den po zásahu byly významné pro parametr VC, Rocc (p < 0,001), a FEV1 (p < 0,01) – tabulka 3. Srovnání sledovaných parametrů v čase je uvedeno v grafu 1.

Před zásahem a po zásahu byly změřeny hodnoty kortizolu a testosteronu ze slin. Ihned po expozici došlo k významnému zvýšení (p < 0,001) jak kortizolu (5,1 ± 1,6 ng/ml; 14,5 ± 3,5 ng/ml), tak testosteronu (95 ± 13 pg/ml; 120 ± 18 pg/ml).

DISKUSE

V rámci sledování ventilačních parametrů u hasičů byla v naší skupině vstupně zjištěna mírná ventilační porucha u 21 z 24 hasičů (88 %). Změny byly nalezeny převážně v periferních dýchacích cestách. Restrikční ventilační porucha nebyla nalezena u žádné osoby. Astma bylo ve sledované skupině přítomno pouze u jednoho hasiče (léčen inhalačním kortikosteroidem a bronchodilatačním lékem) s normální hodnotou FeNO a obstrukcí pouze v periferních dýchacích cestách. U 6 osob byla nalezena zvýšená hodnota FeNO – dvě z těchto osob uváděly chronickou rýmu, jedna chronický občasný kašel. Spirometrie prokázala u 4 z nich obstrukci v periferních dýchacích cestách.

Dlouhodobé změny ve ventilačních parametrech hasičů jsou popisovány v různých studiích. Ve studii Gaughana et al. byly popsány významné poklesy v parametru FEV1 u hasičů, které se však vyskytovaly hlavně u osob s anamnézou alergií či astmatu [7]. Greven nalezl snížení FEV1 pod limit u 4,7 % osob sledované skupiny hasičů a snížení FEV1/FVC u 8,7 % osob [9]. Gianniou popsal u hasičů častější přítomnost bronchiální hyperreaktivity, atopie, alergií, častější výskyt respiračních příznaků, jako je kašel a dušnost, ale proti kontrolním osobám nenalezl významný rozdíl ve sledovaných ventilačních parametrech [8]. Ramos et al. oproti tomu zjistil restrikční ventilační poruchu u 68 % ze skupiny hasičů, kteří se účastnili hašení lesních požárů. Přítomnost restrikční poruchy korelovala s délkou práce v oblasti požáru, nepoužíváním ochranných pomůcek a omezenější fyzickou aktivitou [18]. V naší skupině byly nalezeny ventilační změny obstrukčního charakteru, a to v periferních dýchacích cestách. Restrikční ventilační porucha nebyla nalezena u žádné osoby. Tento fakt může souviset s tím, že pouze 38 % hasičů uvedlo více než 10 zásahů u požáru za poslední rok a uváděli i poměrně vysokou míru pravidelné fyzické aktivity (46 % uvedlo alespoň půl hodiny minimálně 5 dní v týdnu). Atopie a alergické projevy byly v naší skupině nalezeny, ale jejich frekvence byla nízká.

Při sledování akutních ventilačních změn po experimentálním zásahu došlo v naší studii ihned po expozici k významnému zlepšení parametrů FEV1, MEF25, AEX, FVC a Rocc, následující den po expozici však došlo naopak k významnému zhoršení v parametrech VC, FEV1, Rocc. Ferguson ve studii, v níž byli hasiči experimentálně vystaveni kouři z hoření dřeva, nenašel ihned a za 1 hodinu po expozici významné změny ve sledovaných ventilačních parametrech (FVC, FEV1) [6]. Oproti tomu Jacquin et al. popsal ve studii hasičů vystavených lesnímu požáru pokles parametrů FEV1 a FVC ihned po požáru a jejich pokles byl ještě výraznější po 24 hodinách od expozice. Snížené parametry přetrvávaly ještě po 3 měsících od expozice (FEV1, FVC, PEF) [12]. Greven [10] nenašel ve skupině hasičů v období 2–12 dnů po zásahu významné změny ve spirometrii (FEV1, FVC, FEV1/ FVC) ani v bronchiální hyperreaktivitě.

V našem experimentu byly významné změny nalezeny a tento fakt je možné vysvětlit i experimentálním nastavením, kdy expozice byla sice intenzivní, ale časově ohraničená. Zlepšení ventilačních parametrů ihned po expozici může být akutní stresovou odpovědí, kdy se tělo aktivizuje k co nejlepšímu výkonu a následný pokles druhý den je odpovědí na expozici. Této teorii by odpovídalo i zvýšení kortizolu a testosteronu analyzovaných ze slin hasičů ihned po zásahu.

ZÁVĚR

Měření spirometrie během expozice zplodinám hoření při simulovaném cvičném zásahu hasičů prokázalo významné snížení ventilačních parametrů až s odstupem od expozice (druhý den po zásahu). Pro hasiče je tedy po zásahu nutný delší odpočinek, aby u nich došlo k dostatečné regeneraci organismu.

Prohlášení

Autoři prohlašují, že nemají střet zájmů v souvislosti se zveřejněním tématu práce.

Projekt byl podpořen: Cooperatio 207041-3 Charles University

Do redakce došlo dne 16. 5. 2023.
Do tisku přijato dne 17. 5. 2023.

Adresa pro korespondenci:
MUDr. Pavlína Klusáčková, Ph.D.
Klinika pracovního lékařství VFN v Praze a 1. LF UK
Na Bojišti 1
120 00 Praha 2
e-mail: Pavlina.Klusackova@vfn.cz

Pracov. Lék., 75, 2023, No. 1–2, s. 13–18