Background. In the year 2003, 762 incident cases of pneumoconiosis and 3686 incident cases of chronic respiratory disease were reported in Colombia. Objective. To evaluate the utility of spirometry and oximetry in determining the prevalence of respiratory dysfunction among coal miners from Paipa, Colombia and to establish possible factors associated with such dysfunction; like age and duration of exposure, in order to propose occupational health preventive measures.

Materials and methods. Cross-sectional study. Using a previously designed instrument we surveyed 410 workers from the coal mines. We also evaluated general working conditions, health history and respiratory function parameters using spirometry and oximetry.

Results. The average age of the study group was 35,1 years (SD=11,7), and the average exposure time was 12.8 years (SD=11,8). There was a high prevalence of respiratory symptoms: cough (42,7%), expectoration (31,5%); dyspnea (48,8%) and thoracic pain (19,7%). In 26,1 percent of the study participants there was some functional respiratory alteration and in 4 percent, hypoxemia. An exposure time greater than five years was associated with respiratory alterations (OR=1,75) and with hypoxemia (OR=9,30). Also, being older than 40 years was associated with spirometric alterations (OR=1,91) and hypoxemia (OR=3,17).

Conclusions. Coal mining is a high-risk activity: there was a high prevalence of symptoms associated with pneumoconiosis and progressing chronic respiratory disease. We also found a high prevalence of alterations of the respiratory pattern and hypoxemia, which suggests that these measurements could be predictors of the development of chronic pulmonary disease of occupational origin.

Key words: workers, disease, mining, pneumoconiosis. spirometry.

González-Jiménez N, Manrique-Abril F, Ospina-Díaz J, Roa Cubaque M, Hurtado-Villamil E. Utility of spirometry and oximetry in the prediction of pulmonary alteration among coal miners from Paipa, Colombia. rev.fac.med. 2009; 57: 100-110.

Introducción

Los riesgos para la salud derivados del trabajo en las minas del carbón se han documentado desde 1864, cuando el doctor William Farr, demostró mayores tasas de mortalidad en los mineros del carbón de Durham y Northumberland, comparados con la población general, a partir de los 40 años (1).

La neumoconiosis de los mineros del carbón es una enfermedad pulmonar causada por la inhalación del polvo del carbón mineral, grafito o carbón artificial durante un período prolongado. También se le conoce como enfermedad del pulmón negro o Antrosilicosis. Se presenta en dos formas: simple y complicada (fibrosis masiva progresiva o FMP), el riesgo de desarrollarla depende del tiempo que la persona haya estado expuesta al polvo del carbón y la edad (2). El tabaquismo no aumenta el riesgo de desarrollar esta enfermedad, pero puede tener un efecto perjudicial adicional sobre los pulmones (3).

No hay ningún tratamiento específico para este trastorno. Se recomienda evitar la exposición posterior al polvo. Por lo general, el pronóstico para la forma simple es bueno. En casos poco comunes, la forma complicada puede empeorar repentinamente a Cor pulmonale y tuberculosis pulmonar.

Menos frecuente, pero con características clínicas similares ocurre en los trabajadores de la minería artesanal del carbón, asma de tipo ocupacional, cuadro caracterizado por disnea, tos que puede o no ser productiva, opresión en el pecho y sibilancias. Lo peculiar de esta enfermedad es que los pacientes sufren de un cuadro asmático muy notorio en sus centros de labores, pero se sienten bien durante sus días libres, semanas de vacaciones o cuando están desempleados.

El reporte de estimación de incidencia de enfermedades ocupacionales en Colombia, 1985–2000 de 2003, muestra un incremento en la incidencia de enfermedades ocupacionales de 68.063 casos en 1985 hasta 101.645 en 2000, panorama en que la neumoconiosis y enfermedades respiratorias crónicas, reportan incidencias de 762 casos de neumoconiosis, 22,5 por ciento de ellas en el grupo de 15-44 años y 3686 casos de enfermedad respiratoria crónica; en el caso de las mujeres el número es inferior pero también preocupante (4).

La obstrucción bronquial difusa (OBD), uno de los componentes más significativos de la neumoconiosis, se puede evaluar muy bien por medio de los flujos espiratorios máximos, parámetros que expresan adecuadamente la magnitud de la obstrucción.

El indicador más adecuado es el volumen espiratorio forzado en el primer segundo (VEF1), empleado de preferencia para demostrar la existencia de obstrucción bronquial, al relacionarlo con la capacidad vital forzada (índice VEF1/ CVF). Siendo sencilla y relativamente no invasiva, la evaluación del VEF1 requiere de equipos complejos y costosos, por esta razón, en el control de rutina de los pacientes es preferible medir el flujo espiratorio máximo (peak expiratory flow, PEF), con equipos más sencillos y baratos, disponibles en servicios de moderada complejidad clínica.

Aunque la obstrucción de las vías aéreas se distribuye de manera difusa, ello no significa que sea homogénea, algunas áreas se afectan con mayor intensidad por diferencias en la distribución topográfica de los mecanismos causantes, de manera que la forma como se distribuye la ventilación es cada vez menos homogénea, fenómeno que se traduce en modificación de las relaciones V/Q del pulmón, con aumento de la diferencia A-a e hipoxemia. En las zonas menos ventiladas ocurre vasocontricción para compensar las alteraciones de la relación V/Q, por esta razón, un buen número de pacientes presentaron parámetros de gases arteriales buenos, a pesar de la obstrucción de las vías aéreas.

En el pulmón de los enfermos afectados con obstrucción bronquial difusa existen diferencias significativas en el flujo de aire: el área más obstruida, que hipoventila y la menos obstruida, en la que generalmente ocurre hiperventilación. Los músculos respiratorios, juegan un papel muy importante ya que determinan la posibilidad de mantener equilibrio en el intercambio gaseoso, de manera que la hipoxemia y la retención de CO2 aparecen cuando el área con obstrucción bronquial significativa es más extensa y cuando los músculos se tornan insuficientes.

La espirometría y la oximetría son estudios simples y reproducibles que permiten efectuar la mejor evaluación funcional cuantitativa de las características mecánicas y bioquímicas de la respiración. Son análisis de bajo riesgo que pueden repetirse, lo cual permite hacer el seguimiento del paciente y de los tratamientos instituidos (5).

En el departamento de Boyacá y específicamente en Paipa, se han realizado intervenciones de varios sectores gubernamentales y educativos enfocadas en tecnificación de la explotación minera del carbón y algunas intervenciones aisladas e individuales en salud ocupacional dirigidas a población expuesta. El presente estudio se propuso determinar la prevalencia de alteración funcional respiratoria expresada como alteración en el flujo espiratorio máximo y en la oximetría y su posible asociación con factores como la edad y el tiempo de exposición, en una muestra de trabajadores de las minas de carbón.

Además, se trató de clasificar la frecuencia de patrones de enfermedad respiratoria derivada de la exposición, teniendo en cuenta que ésta es una enfermedad profesional prevenible, con escasa experiencia en el diagnóstico de las condiciones de salud respiratoria en la región.

Material y métodos

Estudio de corte transversal, observacional, analítico. De una población total de 860 trabajadores, se evaluó mediante muestreo estratificado, aleatorio secuencial por conveniencia, un grupo de 410 trabajadores utilizando un instrumento previamente diseñado.

Para efectos de criterios de inclusión se consideró que la mina estuviese activa, que hubiera trabajadores desempeñándose por lo menos en labores de piquero, malacatero, cochero y ayudante; y que el trabajador tuviese una experiencia mínima de tiempo en las labores de minería artesanal. Considerando los diferentes reportes de prevalencia de neumoconiosis encontradas en la literatura se estimó con un 95 por ciento de confiabilidad una muestra de 398 sujetos. Como variables de interés se consideraron los valores obtenidos en la espirometría, patrón y severidad de la alteración espirométrica y la oximetría y como covariables se consideraron edad, tiempo de trabajo en la minería, tipo de labor que desempeña, duración de la jornada, antecedentes tóxico alérgicos y patológicos, presencia de síntomas como tos, expectoración, disnea y dolor torácico, que pudieran tener una posible asociación con patología respiratoria.

En la evaluación de la capacidad respiratoria se utilizó un espirómetro marca Schiller® AG SP- 1, Spirovit, CH-6341 BAAR; con su correspondiente jeringa de calibración; para la oximetría se utilizó un equipo B&F® 3300 – Oxi-pulse Hand – health.

La información se tabuló y analizó en el programa estadístico Epi-info 2002®. Se realizó análisis descriptivo y analítico de acuerdo a la relación de variables. Cada variable se evaluó según nivel de medición; medias para las variables continuas, proporciones para las categóricas o nominales; con sus correspondientes intervalos de confianza (IC), con un nivel alfa de 0.05. La comparación entre grupos se realizó a través de pruebas t de student, ANOVA y de Chi cuadrado. El análisis bivariado permitió explorar la asociación de las variables explicatorias con cada una de las variables de salida, mediante el cálculo de medidas de efecto absoluto (6); razón de prevalencias, dada la exposición (RP) y sus respectivos IC al 95 por ciento, junto con la estimación de los correspondientes valores p. En algunos casos se realizó análisis estratificado con el propósito de identificar posibles confusores o interacciones.

Resultados

Caracterización de la muestra La totalidad de sujetos estudiados fueron varones; rango de edades 16-71 años, promedio de edad 35,07 años (SD= 11,75); 2,7 por ciento son menores de 18 años y 3,2 por ciento mayores de 60 años; 78,7 por ciento están entre los 20 y los 45 años y 18,6 por ciento es mayor de 46 años.

El medio tiempo de trabajo en la minería de carbón es muy variable y abarca un rango desde un mes hasta 50 años, con media de 12,8 años (SD= 11,8). La jornada diaria promedio es de 7,8 horas (SD= 1,09). El rango varía entre tres y doce horas, no se encuentran diferencias estadísticamente significativas por grupo de edad (p= 0,07). El tipo de labor desempeñada tiene connotaciones diferenciales respecto de los riesgos y exposiciones. Se encuentra que 68,8 por ciento se desempeñan sobre todo bajo la superficie (piquero y cochero), mientras que 31,2 por ciento trabajan más sobre la superficie (malacatero, ayudante). La distribución por funciones se reseña en la Tabla 1.

Se encuentran altas frecuencias de exposición respiratoria previa, en particular al humo de tabaco (25,9%), a gases tipo metano (62%) y a humo de leña 57,6%).

Función respiratoria

En el momento de la valoración 42,7 por ciento de los encuestados experimentaba tos de carácter crónico y 31,5 por ciento expectoración. La distribución por edad de estos síntomas se muestra en la Tabla 2.

En la determinación de prevalencia de alteración funcional respiratoria, se encontró que 26,1 por ciento presentó patrón espirométrico anormal, más frecuente en quienes trabajaban bajo la superficie (67,3% de los casos), por grupos de edad este se distribuyó como se muestra en la Tabla 3. El 21.5 por ciento de las alteraciones son de tipo obstructivo, 72,9 por ciento restrictivo y 5,6 por ciento mixtas. El 33,6 por ciento son de grado moderado a muy severo, 16 sujetos (3,9%) presentaron una saturación arterial de oxígeno inferior al 90 por ciento. Todos ellos mayores de 20 años.

Análisis bivariado

Para efectos de la medición de la fuerza de la asociación se tomaron por separado como variables de salida el patrón espiratorio alterado, calificado como normal y anormal y el nivel de saturación arterial de oxígeno menor al 90 por ciento, o mayor que él. En la Tabla 4 se presentan los resultados de fuerza de asociación entre el patrón espiratorio anormal y las demás covariables.

Se encontró asociación positiva sólida de la alteración del patrón espiratorio con la edad igual o mayor que cuarenta años, permanecer expuesto trabajando en la mina de carbón por más de cinco años, llama la atención el hecho de que la exposición al humo de leña se insinúa como un factor protector. En la Tabla 1 se reseñan los valores de fuerza de asociación entre la saturación arterial de oxígeno menor del 90 por ciento y algunos posibles factores relacionados. Se encuentra fuerte asociación con la edad igual o mayor a 30 años y el hecho de estar expuesto trabajando en las minas de carbón por un tiempo superior a los tres años.

Discusión

Además de los tres estudios referenciados anteriormente, la literatura al respecto es muy limitada en el contexto Colombiano, pues los datos que se muestran son informes parciales no publicados Tabla 1.

El último estudio colombiano, desarrollado por Santana y colaboradores en una muestra de 163 trabajadores mineros del Valle del Cauca encontró exposición mayor al 5 por ciento y una media de tiempo de exposición de 24,6 años, prevalencia de 9,8 por ciento. Vale la pena mencionar el trabajo del INPES y el Ministerio de Salud en el año de 1970 en donde en Cundinamarca estudiaron a 1732 trabajadores, encontrando prevalencia confirmada en 14 por ciento y sospechosa 6.9 por ciento. Prevalencias de 14 a 15 por ciento, en datos del ISS muestran diferencias importantes (32).

El descubrimiento clínico de neumoconiosis en la actualidad depende de las anormalidades evidenciadas por radiología, las cuales son manifestaciones tardías de enfermedad. Los marcadores de predicción y el descubrimiento temprano de neumoconiosis son indispensables para la aplicación de oportuno las estrategias de la intervención (33).

Conclusión

Se encuentra una alta prevalencia de alteración funcional respiratoria en el grupo estudiado, expresada como patrones de tipo obstructivo, restrictivo y mixto; la prevalencia de hipoxemia, aunque menor, también es elevada. Estas alteraciones se correlacionan con las prevalencias reportadas de disnea, tos y expectoración.

Si bien las pruebas de función respiratoria no son determinantes en el diagnóstico definitivo de neumoconiosis, la literatura muestra una clara relación entre la disminución de la capacidad respiratoria y el progreso posterior a neumoconiosis, lo que sugiere la utilidad de estas pruebas como medida de diagnóstico precoz y control en trabajadores mineros expuestos al polvo de carbón, de bajo costo y fácil ejecución.

Referencias

1. Farr W, Buck C, Llopis A, Nájera E, Terris M. Mortalidad de los mineros: una selección de los informes y escritos de William Farr. En: Buck C, Llopis A, Nájera E, Terris M, eds El desafío de la epidemiología Washington DC: Organización Panamericana de la Salud. 1988: 69-73.         [ Links ]

2. Mason RJ, Murray JF, Broaddus VC, Nadel JA. Textbook of respiratory medicine. 4-th ed. Philadelphia: Elsevier. 2005.         [ Links ]

3. Noble J, Greene HL, Levinson W. Textbook of primary care medicine. St. Louis: Mosby. 2001.         [ Links ]

4. Idrovo AJ. Estimación de la incidencia de enfermedades ocupacionales en Colombia 1985-2000. Revista de Salud Pública. 2003;5:263-71.         [ Links ]

5. Torre-Bouscoulet L, Pérez-Padilla R. Ajuste de varias ecuaciones de referencia espirométrica a una muestra poblacional en México. Salud Pública de México. 2006;48:466-73.         [ Links ]

6. Altman DG. Practical statistics for medical research. London: Chapman & Hall. 1991.         [ Links ]

7. González CM. Enfermedades respiratorias de origen ocupacional. Archivos de Bronconeumología. 2000;36:631-44.         [ Links ]

8. Seaton A. Diagnosing and managing occupational disease. British Medical Journal. 1995;310:1282.         [ Links ]

9. Bolton M. Fisiopatología de la obstrucción bronquial difusa. Bol Esc Med. 1995;24:4-6.         [ Links ]

10. Morgan WK, Burgess DB, Jacobson G, O’Brien RJ, Pendergrass EP, Reger RB, et al. The prevalence of coal workers’ pneumoconiosis in US coal miners. Archives of Environmental Health. 1973;27:221-226.         [ Links ]

11. Ross MH, Murray J. Occupational respiratory disease in mining. Soc Occupational Med. 2004;54:304-10.         [ Links ]

12. National Institute for Occupational Safety and Health. The Work-related Lung Disease Surveillance Report 2002. Cincinnatti: NIOSH. 2003.         [ Links ]

13. Pon MRL, Roper RA, Petsonk EL, Wang ML, Castellan RM, Attfield MD, et al. Pneumoconiosis Prevalence Among Working Coal Miners Examined In Federal Chest Radiograph Surveillance Programs-United States, 1996-2002. Morbidity and Mortality Weekly Report. 2003;52:336-340.         [ Links ]

14. Brower PS, Attfield MD. Reliability of reported occupational history information for US coal miners, 1969- 1977. Am J Epidemiol. 1998;148: 920-926.         [ Links ]

15. Attfield MD, Morring K. An investigation into the relationship between coal workers’ pneumoconiosis and dust exposure in U.S. coal miners. American Industrial Hygiene Association Journal. 1992;53:486- 492.         [ Links ]

16. Rendón O, Iván D. Neumoconiosis en la minería subterránea del carbón, Amagá, 1995; Pneumoconiosis inunderground coal mining; Amagá, 1995. Rev Fac Nac Salud Pública. 1997;14:46-67.         [ Links ]

17. Lewis S, Bennett J, Richards K, Britton J. A cross sectional study of the independent effect of occupation on lung function in British coal miners. British Medical Journal. 1996;53:125-128.         [ Links ]

18. Carta P, Aru G, Barbieri MT, Avataneo G, Casula D. Dust exposure, respiratory symptoms, and longitudinal decline of lung function in young coal miners. British Medical Journal. 1996;53:312-319.         [ Links ]

19. Mesa L, Bouza MJ. Prevalencia de síntomas respiratorios en trabajadores expuestos a material particulado. Colombia Médica. 1997;28:62-66.         [ Links ]

20. Wang X, Yu ITS, Wong TW, Yano E. Respiratory symptoms and pulmonary function in coal miners: looking into the effects of simple pneumoconiosis. American Journal of Industrial Medicine. 1999;35:124-31.         [ Links ]

21. Lin LC, Yang SC, Lu KW. Ventilatory defect in coal workers with simple pneumoconiosis: early detection of functional abnormalities. The Kaohsiung Journal of Medical Sciences. 2001;17:245-52.         [ Links ]

22. Bauer TT, Schultze-Werninghaus G, Kollmeier J, Weber A, Eibel R, Lemke B, et al. Functional variables associated with the clinical grade of dyspnoea in coal miners with pneumoconiosis and mild bronchial obstruction. British Medical Journal. 2001;58:794-9.         [ Links ]

23. García CO. Neumoconiosis en Colombia, situación en Antioquia. Presentación de 189 casos. Revista Colombiana de Neumología. 2001;13.         [ Links ]

24. Antao VC, Petsonk EL, Sokolow LZ, Wolfe AL, Pinheiro GA, Hale JM, et al. Rapidly progressive coal workers’ pneumoconiosis in the United States: geographic clustering and other factors. Occupational and Environmental Medicine. 2005;62:670-674.         [ Links ]

25. Naidoo RN, Robins TG, Seixas N, Lalloo UG, Becklake M. Differential respirable dust related lung function effects between current and former South African coal miners. Int Arch Occup Environ Health. 2005;78:293-302.         [ Links ]

26. Antao VC, Petsonk EL, Attfield MD. Advanced cases of coal workers’ pneumoconiosis-Two counties, Virginia, 2006. Morbidity and Mortality Weekly Report. 2006;55:909-913.         [ Links ]

27. Centers for Disease Control and Prevention. Advanced Pneumoconiosis Among Working Underground Coal Miners- Eastern Kentucky and Southwestern Virginia, 2006. Morbidity and Mortality Weekly Report. 2007;56:652-5.         [ Links ]

28. Naidoo R, Seixas N, Robins T. Estimation of respirable dust exposure among coal miners in South Africa. Journal of Occupational and Environmental Hygiene. 2006;3:293-300.         [ Links ]

29. Naidoo RN, Robins TG, Seixas N, Lalloo UG, Becklake M. Respirable Coal dust exposure and respiratory symptoms in South-African Coal miners: A comparison of current and ex-miners. Journal of Occupational and Environmental Medicine. 2006;48:581-90.         [ Links ]

30. Akkoca YO, Eris GB, Saryal S, Karabiyikoglu G. Evaluation of the relationship between radiological abnormalities and both pulmonary function and pulmonary hypertension in coal workers’ pneumoconiosis. Respirology. 2007;12:420-6.         [ Links ]

31. Bertrand JP, Simon V, Chau N. Associations of symptoms related to isocyanate, ureaformol, and formophenolic exposures with respiratory symptoms and lung function in coal miners. International Journal of Occupational and Environmental Health. 2007;13:181- 187.         [ Links ]

32. Pacheco P, Rodríguez J, Guerrero E, Rivero C, Matiz H. Enfermedades Respiratorias de origen ocupacional. Bogotá: Escuela Colombiana de Medicina. 1994.         [ Links ]

33. Gulumian M, Borm PJA, Vallyathan V, Castranova V, Donaldson K, Nelson G, et al. Mechanistically identified suitable biomarkers of exposure, effect, and susceptibility for silicosis and coal-worker’s pneumoconiosis: A comprehensive review. Journal of Toxicology and Environmental Health. 2006;9:357-395.         [ Links ]