Vibration-induced neuropathy in the hand

Abstract

The aim of this study was to investigate clinical, pathophysiological and structural aspects of vibration-induced peripheral neuropathy since work with hand-held vibrating tools may lead to progressive neurological and vascular hand symptoms. Symptomatic vibration-exposed men were examined clinically and by neurography, tactilometry, and vibrometry and by measurement of temperature perception thresholds. Studies on regeneration and morphology of nerves were done in vibration-exposed rats and humans.



Three groups of hand symptoms could be distinguished: sensorineural symptoms, vasospastic symptoms, and a combination of both. Cold intolerance emerged as a separate symptom in half of the patients with sensorineural symptoms only.



Tactilometry in referents showed that the vibrotactile perception thresholds depended on the frequency of stimulus and on age. Equations make correction for age possible.



Neural conduction, vibrotactile sense, and temperature sense were impaired in all groups of patients. Cold intolerance, severe sensorineural – but not vascular – symptoms, bilateral symptoms, and muscular weakness were associated with further impairment of the vibrotactile sense. Neurography showed involvement of the median nerve in the carpal tunnel and distally, but no changes in the ulnar nerve. Neither did it show any difference between patients with and without clinical carpal tunnel syndrome. Vibrotactile thresholds – but not neurography – differed between the sensorineural stages.



The regenerative capacity of vibration-exposed rat sciatic nerves was impaired probably due to an effect on the neurone and on non-neuronal cells. Morphologically, the dorsal interosseous nerve in vibration-exposed patients showed demyelination in various stages of development, endoneurial and perineurial fibrosis, and loss of axons.



The results of this study underline the importance of the neurological component of vibration-induced injury. Subjectively experienced and objectively shown, it may severely interfere with hand function.

Abstract (Swedish)

Popular Abstract in Swedish

Vibrationsskador utgör idag ett av de största yrkesmedicinska problemen. Hälften av dem som arbetar med handhållna vibrerande verktyg får besvär från händerna på grund av skador på blodkärl och nerver. Nervskadan yttrar sig som domningar och stickningar i fingrarna med fumlighet och svaghet i handen. Skadan är allvarlig eftersom symptomen kan leda till försämrad handfunktion och nedsatt arbetsförmåga vilket i förlängningen kan ge utslagning från arbetsmarknaden och invaliditet som yttersta konsekvenser.



Eftersom känsligheten för vibrationer varierar kan man inte förutse vem som kommer att drabbas eller när. Idag finns det i de flesta fall ingen effektiv behandling att erbjuda. Om en ung människa råkar ut för en vibrationsskada kan följderna därför bli tragiska för individen och dyra för samhället. Följaktligen måste vi öka vår kunskap om dessa skador och de mekanismer som styr dem.



Syftet med denna avhandling har varit att studera hur nervskadan beter sig, hur nerven reagerar på vibrationer och hur nervens uppbyggnad påverkas av dem. Vi har undersökt nervfunktionen i händerna genom att testa nervernas ledningsförmåga och genom att mäta vibrationssinnet och temperatursinnet. Vi har också undersökt återutväxten i nerver efter att de utsatts för vibrationer och vi har i mikroskop undersökt nerver från vibrationsskadade.



Taktilometri



I våra mätningar har vi bland annat använt oss av så kallad taktilometri som kan jämföras med ett hörseltest i fingertopparna utfört på sju olika frekvenser. Metoden testar vibrationssinnet som förändras tidigt vid skador på nerver. I en grupp på 171 friska män fann vi att känsligheten berodde på frekvensen och åldern. Genom ekvationer kan man ta hänsyn till dessa åldersförändringar varigenom resultaten från olika mätningar kan göras jämförbara.



Besvär från vibrationsskadan



Bland 100 män som remitterats till handkirurgiska kliniken i Malmö på grund av besvär från vibrationsskador kunde vi tydligt urskilja tre olika symptomgrupper. En hade nervsymptom, en hade kärlsymptom – dvs vita fingrar – och en hade både och. Nervsymptomen, antingen i sig eller i kombination med vita fingrar, förekom hos 80 av patienterna. Denna siffra visade tydligt att nervskadan är en viktig orsak till läkarbesök i denna patientkategori.



Ett annat vanligt symptom är köldkänslighet vilket innebär att vistelse i kyla lätt utlöser smärtor i fingrarna som blir kalla utan att vitna. Detta förekom hos hälften av dem som hade nervsymptom utan att samtidigt ha vita fingrar. Av våra undersökningar framgick att köldkänsligheten troligen beror på nervskadan. Symptomet ingår inte i någon av dagens klassifikationer av vibrationsskador.



Nerv- och kärlsymptomen betedde sig olika. Vibrations-sinnet var försämrat i båda kategorierna som ett tecken på att det föreligger ett visst mått av nervskada även bland dem som har kärlskada. Med tilltagande besvär försämrades vibrationssinnet hos dem som hade nervsymptom, men inte hos dem med vita fingrar vilket visade att de båda symptomtyperna utvecklas efter olika linjer.



Besvär från båda händerna är ett tecken på svårare nervskada än besvär bara från ena handen. Detta framgick av taktilometrin som utvisade att vibrationssinnet var sämre hos dem med besvär från båda händerna.



Dålig styrka och uthållighet i muskulaturen är ett vanligt fynd vid vibrationsskada. Alla patienter med svaghet i handens små muskler och tre fjärdedelar av dem med nedsatt greppstyrka hade försämrat vibrations-sinne. Det är fortfarande för tidigt att yttra sig om vad denna svaghet beror på då det finns undersökningar som visar att vibrationer också kan ge direkta muskelskador.



Var i handen sitter skadan?



I de två nerver som förmedlar känsel från handen – medianusnerven och ulnarisnerven – var ledningsförmågan förändrad endast i medianusnerven. Däremot utvisade mätningar av vibrationssinnet och temperatursinnet att det fanns förändringar i båda dessa nerver ute i fingertopparna. Väger man samman undersökningsresultaten framträder bilden av en skada på flera nivåer. Den kan sitta längst ute i fingertopparna och den kan påträffas i fingrar, handflata och handled. Vi har tagit provbitar på nerver ovanför handleden (se nedan) och för första gången funnit att det finns skador även på den nivån. Hur högt upp i armen skadan kan sträcka sig vet man ännu inte.



Vad händer i nerven?



Experimentellt har vi visat att råttnerver kan ta allvarlig skada av vibrationer. Deras förmåga att reparera en skada – i detta fall en avskärning – kan hämmas och återutväxten kan avstanna. Vi har undersökt provbitar som tagits från en nerv strax ovanför handleden på vibrations-skadade män. I mikroskop såg vi nedbrytning av det isolerande skiktet runt de enskilda nervtrådarna. Vidare var nervtrådarna färre till antalet än normalt samtidigt som de olika bindvävsskikten i nerven var ärromvandlade. Dessa fynd hade utseendet av en utdragen process som lett till svåra och delvis bestående skador på nerven. Hos människa har liknande fynd beskrivits tidigare, men längre ut i handen och endast i tunna hudnerver.



Slutkommentar



Nervskadan är en viktig orsak till läkarkontakt. Symptomen från denna och från kärlskadan följer inte samma utvecklingslinje. Köldkänslighet, besvär från båda händerna och muskelsvaghet är viktiga symptom förknippade med nervskadan som kan sträcka sig från fingertopparna till åtminstone strax ovanför handleden. Nervens läkningsförmåga kan allvarligt hämmas av vibrationer och vi har beskrivit förändringar i den mikroskopiska bilden som utvisar att skadan på nerven kan vara omfattande. Fortsatt forskning på området behövs för att lindra konsekvenserna för individ och samhälle.

• author: Strömberg, Trygve
• supervisor: [unknown] [unknown]
• opponent: Associate professor Widenfalk, Bertil, Department of Plastic and Hand Surgery, Akademiska Sjukhuset,Uppsala
• organization: Department of Clinical Sciences, Malmö
• publishing date: 1997
• type: Thesis
• publication status: published
• subject: Surgery
• keywords: traumatology, orthopaedics, Surgery, vibrotactile sense., vibration, Schwann cells, Raynaud’s phenomenon, peripheral neuropathy, pathology, neurone, nerve fibres, muscular weakness, hand, Carpal tunnel syndrome, cold intolerance, Kirurgi, ortopedi, traumatologi, Neurology, neuropsychology, neurophysiology, Neurologi, neuropsykologi, neurofysiologi
• pages: 160 pages
• defense location: Aulan, Medicinskt Forskningscentrum, Malmö University Hospital
• defense date: 1997-05-26 10:15:00
• external identifiers: other:ISRN: LUMEDW/MEHS-1003-SE
• ISBN: 91-628-2539-9
• language: English
• LU publication?: yes
• additional info: The information about affiliations in this record was updated in December 2015. The record was previously connected to the following departments: Hand Surgery Research Group (013241910), Reconstructive Surgery (013240300)
• id: 419f4e3f-601c-4efa-b65b-a98a73935c51 (old id 29284)
• date added to LUP: 2016-04-04 12:01:13
• date last changed: 2018-11-21 21:08:33