Patologia da vibrazioni

 Premessa.

     Per vibrazione si intende l’oscillazione di un corpo attorno ad una posizione di riferimento. Le

vibrazioni sono un fattore di rischio fisico per l’uomo che lavora. Il trasferimento dell’energia meccanica all’uomo si può realizzare attraverso un gran numero e tipologie di sorgenti vibranti. Si usa distinguere la vibrazioni in funzione delle modalità di trasmissione dell’energia: localizzata, in genere attraverso la mano, e generalizzata, attraverso la superficie di contatto con il corpo dell’operatore,  sia in posizione eretta che seduto.   Alla prima sono associati  un insieme di disturbi comunemente indicato come “Sindrome da vibrazioni mano-braccio”.  Gli effetti delle vibrazioni a tutto il corpo sono invece in grado di coinvolgere diversi organi interni ed apparati (gastrointestinale, urinario e genitale, colonna vertebrale, apparato visivo, sistema neuropsichico). E’ noto infine il cosiddetto “mal dei trasporti”,  la cui causa è da ricercarsi nel movimento  oscillatorio  ellittico del capo per esposizione a vibrazioni di bassa frequenza.
Per la prevenzione  delle malattie  da esposizione alle vibrazioni  l’unico riferimento legislativo  nazionale è l’art. 24 del DPR 303/56, che impone siano adottati tutti i provvedimenti suggeriti dalla tecnica per ridurre l’intensità degli scuotimenti o vibrazioni dannose per la salute.

Se si immagina  di applicare  ad un corpo  in modo continuo  una forza  sinusoidale  in grado di compensare gli attriti, il corpo oscillerà attorno alla posizione di equilibrio con una frequenza pari a quella della forza applicata. L’ampiezza dell’oscillazione sarà funzione della frequenza della forza applicata ed assumerà il valore massimo quando la frequenza applicata coincide con quella naturale del sistema (frequenza di risonanza).
Il moto di un sistema costituito da più sistemi elementari sarà certamente molto più complesso, ma comunque scomponibile nelle singole componenti di frequenze naturali dei sistemi costituenti;
ai  fini  di  analizzare  gli effetti delle vibrazioni  il corpo umano viene “modellato” in unità massa-molla-smorzamento. In questo modo ad ogni organo o distretto anatomico è attribuibile, in base alle caratteristiche di smorzamento, una particolare frequenza di risonanza. Le frequenze di risonanza per sollecitazione del corpo intero sono comprese nell’intervallo 1-100 Hz.
Dopo aver analizzato gli aspetti relativi alla frequenza è necessario identificare un indicatore del- l’ampiezza del moto vibratorio. Il fenomeno può essere descritto in termini di spostamento, di velo- cità e di accelerazione.  In analogia con quanto visto per il rumore i livelli si spostamento  s, veloci-
tà  v  e accelerazione  a  sono espressi dalla formula:
L = 10 Log (x / x0)2  dB
in cui  x  è il valore efficace dello spostamento, velocità e accelerazione e  x0   i relativi valori di ri-
ferimento:  s0 = 10-12;  v0 = 10-9m/s;  a0 = 10-6 m/s2.     

 

Misura e valutazione delle vibrazioni: sistema mano braccio.

     Le vibrazioni che si incontrano in campo lavorativo sono soprattutto quelle dovute a strumenti vibranti. Esse sono caratterizzate da valori molto variabili tanto dell’ampiezza quanto dalla frequenza della vibrazione. E’ tuttavia possibile una grossolana suddivisione degli strumenti vibranti in attrezzature caratterizzate da basse frequenze ed elevate ampiezze  (tipiche degli strumenti a percussione)  ed attrezzature  in cui all’elevata frequenza è associato un basso valore dell’ampiezza (strumenti a moto rotatorio).

     Per la valutazione dei rischi connessi alle vibrazioni trasmesse al sistema mano-braccio si fa in genere riferimento alle linee guida dello standard internazionale ISO 5349 “Mechanical vibration – Guidelines for the measurement and the assessment of human exposure to hand-transmitted vibra-
tion”.
Lo strumento di misura delle vibrazioni  è costituito  da un accelerometro e  da diversi altri ele-
menti a seconda che le misura sia condotta direttamente o indirettamente. L’accelerometro è il trasduttore deputato alla trasformazione delle quantità meccaniche in un segnale elettrico: si basa sull’effetto piezoelettrico e cioè sulla generazione di cariche elettriche in quantità proporzionale alla
pressione (cioè all’accelerazione) esercitata sull’elemento sensibile dei trasduttore stesso (cristallo).
Esiste inoltre un preamplificatore di carica che serve per adattare il segnale al resto della catena di misura in tutto il campo delle frequenze.
Se la misura è diretta, il segnale viene integrato e pesato dallo strumento (Misuratore di vibrazioni integratore) per fornire direttamente il dato di accelerazione equivalente.  Per la misura diretta è possibile utilizzare anche comuni fonometri opportunamente accessoriati.
Se le misura è indiretta, vi è una previa registrazione su supporto magnetico. Il segnale misurato su campo si presta infatti ad essere analizzato successivamente in laboratorio: il metodo risulta utile quando il livello di accelerazione varia nel tempo in modo caotico.
La scelta del trasduttore sarà basata sulle caratteristiche del fenomeno vibratorio, dell’entità dell’ampiezza della vibrazione, del range di frequenza e delle caratteristiche fisiche della superficie su cui misurare. Importanti sono le modalità di montaggio del trasduttore, che deve avere massa non superiore al 10% della massa vibrante, e  che deve essere ancorato convenientemente, per non alterare la risposta in frequenza del trasduttore stesso.
Le norme di riferimento vigenti prevedono che si tenga conto della componente direzionale dell'accelerazione che ha valore maggiore; è comunque opportuno misurare lungo tre assi del sistema di coordinate ortogonali di riferimento per ogni segmento dell’arto superiore posto in vibrazione. Poi-
ché l’intensità delle vibrazioni da strumenti vibranti varia in modo significativo nel tempo, i vari valori efficaci dell’accelerazione debbono essere integrati con apposita formula, che consente di giungere al valore di accelerazione equivalente di vibrazione,  ponderato in frequenza per ognuno degli assi ortogonali.
Gli studi  sulla relazione dose-effetto  hanno preso in considerazione  durate di esposizione alle vibrazioni che raramente si prolungavano per più di 4 ore al giorno:  per tale motivo la norma  ISO prevede che il dato di accelerazione equivalente venga riferito ad un periodo di 4 ore; per monitorare l’esposizione di un lavoratore per tutta la giornata lavorativa, il metodo più utilizzato è quello di individuare, come si è visto per il rischio rumore, i periodi di esposizione omogenea.

     Un’altra possibilità  per valutare i dati di esposizione è fornita  nella proposta di Direttiva CEE 93/C77/02  del febbraio 1993 (“Norme minime di sicurezza e salute relative all’esposizione dei la- voratori ai rischi derivanti dagli agenti fisici”, pubblicata sulla GUCE del 18 marzo 1993. La proposta definisce livelli di soglia,  di azione e  massimi dell’accelerazione equivalente ponderata  in frequenza complessiva (tiene conto cioè del contributo di tutti gli assi ortogonali, riconoscendo così la
importanza della direzionalità di applicazione della forza; inoltre l’indicatore viene riferito non più alle quattro ore, bensì alle otto ore lavorative convenzionali. In particolare al livello si soglia è attribuito il valore di 1 m/s2,  al livello di azione il valore di 2,5 m/s2  e al massimo dell’accelerazione equivalente ponderata il valore di 5 m/s2.

 

Misura e valutazione delle vibrazioni: esposizione a tutto il corpo.

     Le vibrazioni che coinvolgono tutto il corpo sono legate a diverse sorgenti:

1. Mezzi di trasporto (autobus, autotreni, automobili, ecc.).
2. Macchine semoventi (trattori, pale meccaniche, carrelli elevatori, ecc.).
3. Impianti fissi (macchine per la lavorazione dei metalli e del legno, impianti di ventilazione,

impianti di pompe, ecc.).

     Per la valutazione dei rischi connessi alle vibrazioni trasmesse a tutto il corpo si fa in genere riferimento alle linee guida dello standard internazionale ISO 2631 “Evaluation of human exposure to Whole-body vibration”. Il campo di analisi delle frequenze va da 1 a 80 Hz (valori centrali delle bande di terzi di ottava),
L’apparecchiatura per la misura delle vibrazioni trasmesse a tutto il corpo è analoga a quella usata per il sistema mano braccio,  con una differente collocazione del trasduttore,  che deve essere cocomunque ancorato tenendo conto dell’orientamento degli assi coordinati (orizzontali: anteroposteriore e laterolaterale; verticale o assiale).  In ogni caso l’accelerometro deve essere collocato il più vicino possibile al punto dove avviene la trasmissione dell’energia meccanica.
L’indicatore da utilizzare è ancora il valore efficace dell’accelerazione in  m/s2  relativamente alle frequenze da 1 a 80 Hz.
Gli obiettivi che la norma indica sono:  il mantenimento dell’efficienza lavorativa  e il manteni- mento dello stato di salute.  I dati dell’accelerazione rilevati per terzi di ottava vengono confrontati con curve limite di riferimento;   va sottolineato come esista una diversa sensibilità dell’organismo alla direzione della sollecitazione:  i soggetti  mostrano cioè  una maggior sensibilità  tra 1 e 2  Hz secondo gli assi orizzontali e tra 4 e 8 Hz relativamente all’asse verticale. Nel caso emergano componenti che superano il corrispondente valore limite definito per le 8 ore, si fa riferimento ad apposite curve accelerazione-tempo  per stabilire il tempo di esposizione alla vibrazione in grado di ridurre l’efficienza lavorativa, secondo la formula:
t = ( a1min/ a )2
in cui   a  è l’accelerazione più elevata dello spettro di frequenze registrato e  a1min è il valore limite
di accelerazione a quella stessa frequenza.  Si possono, con altra formula, pesare tutte le frequenze di interesse e calcolare il valore dell’accelerazione ponderata in frequenza.  Se la vibrazione sui tre assi è simile,  l’effetto sulla performance può essere maggiore di quello dei singoli componenti:  in
questo caso si debbono combinare i livelli pesati per ottenere l’accelerazione ponderata in frequenza complessiva. Si ricaveranno quindi i tempi massimi di esposizione.

     Un’altra possibilità per valutare i dati di esposizione è quella di riferirli ai limiti contenuti nella già citata Direttiva CEE del marzo 1993. La norma definisce livelli di soglia, di azione e massimali che si riferiscono all’accelerazione equivalente ponderata in frequenza complessiva, che comprende i valori delle accelerazioni equivalenti ponderate in frequenza rilevate sui tre assi e riferita alle otto ore lavorative convenzionali: al livello di soglia è attribuito il valore di 0,25 m/s2; a quello di azione il valore di 0,50 m/s2; a quello massimale il valore di 0,70 m/s2.  Sono stabiliti inoltre valori limite per accelerazioni di ampiezza elevata e breve durata.

 

Patologia da vibrazioni trasmesse a tutto il corpo

Le manifestazioni cliniche attribuite alle vibrazioni, a basse e medie frequenze, possono essere conseguenza del coinvolgimento di apparati diversi:
-  Apparato otovestibolare: i disturbi dell'equilibrio possono essere indotti da vibrazioni di frequenze comprese tra 1 Hz e 15-18 Hz.
L'iperstimolazione del vestibolo e dei canali semicircolari determina, dopo un periodo di latenza variabile, la comparsa di un quadro sintomatologico noto come chinetosi (“mal di mare”). Oltre all'apparato vestibolare, nella patogenesi della chinetosi sembrano giocare un ruolo importante anche gli impulsi afferenti dai meccanocettori cutanei e sottocutanei e dalle zone mesenteriche e addominali. Particolari sensazioni ottiche e olfattive, inoltre, risultano decisive per l'insorgenza acuta dei disturbi.
-  Sistema osteo-articolare: la colonna vertebrale appare come la struttura che con maggiore frequenza risente dei danni delle vibrazioni, soprattutto nella zona lombare, seguita dalla regione dorsale e da quella cervicale. Come conseguenza si ha un'alta incidenza di lombalgia con concomitante insufficienza muscolare a livello del tronco. Si possono presentare anche disordini a livello del sistema nervoso periferico, sotto forma di sciatalgia, strettamente connessi ai disturbi della colonna per erniazione del disco intervertebrale.

Patologia da vibrazioni ad effetto localizzato (alte frequenze)

Si tratta soprattutto di patologie a carico del distretto mano-braccio, caratterizzate dalla presenza delle seguenti lesioni, tra loro in vario modo associate:

-    lesioni vascolari
-    lesioni osteo-articolari
-    lesioni neurologiche
-    lesioni tendinee.

Lesioni vascolari:
Sono le manifestazioni di gran lunga più frequenti. La sintomatologia clinica inquadrabile nel fenomeno di Raynaud interessa le estremità distali degli arti superiori, il più delle volte le sole dita delle mani. Consiste in parestesie, formicolii, senso di intorpidimento e diminuzione della sensibilità tattile ai polpastrelli; sono sintomi a carattere talora permanente e talora accessuale, specie sotto l'azione di stimoli freddi. In casi più progrediti si ha la comparsa accessuale del fenomeno del "dito bianco": alcune falangi o alcune dita ad esclusione quasi sempre del pollice, che gode di una doppia irrorazione, assumono improvvisamente o quasi, per lo più per azione del freddo, più di rado dopo vibrazioni, emozioni o forte rumore, colorito biancastro, più o meno intenso fino ad aspetto cereo, con netta linea di demarcazione dalle parti attigue, insensibilità tattile dolorifica e difficoltà dei movimenti.
Diagnosi:
Fotopletismografia
Prove termiche e farmacologiche
Velocimetria Doppler
Capillaroscopia
Pletismografia a strain-gauge

Lesioni osteo-articolari

Sono rappresentate da un quadro di alterazioni di tipo necrotico-degenerativo osteo-cartilagineo sovrapponibile alla comune artrosi. Colpiscono soprattutto le piccole ossa del carpo sotto forma di piccole pseudocisti ossee oppure il semilunare, sotto forma di malacia, ben evidente all'esame radiografico (morbo di Kiembock).
Le articolazioni maggiormente interessate sono quelle più sollecitate, quindi quelle del polso, del gomito e della spalla.

Lesioni neurologiche

Sono caratterizzate da alterazioni della sensibilità tattile e termica delle mani e da alterazioni della velocità di conduzione sensoriale motoria delle fibre periferiche del nervo mediano e ulnare; tali alterazioni sono facilmente indagabili con le normali tecniche di semeiotica neurologica ed elettroneurofisiologica, quali EMO, i potenziali evocati ecc. Fondamentale è l'esame elettromiografico per la sindrome del tunnel carpale, patologia di non raro riscontro negli esposti a rischio vibratorio, caratterizzata da paralisi del nervo mediano, secondaria alla compressione del nervo stesso nel canale carpale, per probabile edema flogistico.

 

Lesioni tendinee

I tendini con le relative guaine, in seguito a ripetuti traumi vibratori, possono andare incontro a processi infiammatori ischemici e degenerativi. I più colpiti sono quelli a livello dell'olecrano che, per le ripetute sollecitazioni, vanno incontro prima a una calcificazione e in seguito a una ossificazione (radiologicamente “becco e sperone olecranico”). Anche la retrazione dell'aponeurosi palmare o morbo di Dupuytren può talora riconoscere una eziopatogenesi professionale, ma solo come fattore scatenante.

Flebotrombosi dell'arto superiore

L'effetto delle vibrazioni può esplicarsi anche sul sistema venoso degli arti superiori, dando origine a una flebotrombosi del distretto succlavio-axillo-brachiale, da microtrauma ripetuto. Questo si verifica soprattutto quando  all'azione delle vibrazioni si associa quella della posizione elevata e abdotta dell'arto superiore.

Note legislative

Le malattie da vibrazioni sono tutelate, dal punto di vista assicurativo, dal DPR 482 del 9/6/75 e devono essere denunciate alle ASL competenti e alla Autorità giudiziaria. Inoltre il DPR 303 del 19/3/56 stabilisce periodici controlli annuali dei lavoratori esposti a vibrazioni.