Cyanidförgiftning vid bränder vanligare än vi tror?

Transkript

1 Cyanidförgiftning vid bränder vanligare än vi tror? Gunnar Johanson

2 Enheten för Arbetsmiljötoxikologi Partner i Kunskapscentrum för katastroftoxikologi Ledamot i amerikanska AEGL-kommittén (akuta riktvärden) Gunnar Johanson 2

3 1. Bildning av skadliga ämnen vid bränder 2. Hur vanlig är cyanidförgiftning vid bränder? 3. Cyanidförgiftning, tecken, behandling 4. Kan cyanidförgiftning påvisas via utandningsluft? Våra studier Gunnar Johanson 3

4 Bildning av skadliga ämnen vid bränder Dödsfall i bränder: USA per år (11 14 per miljon invånare) Sverige per år (7 15) Högre siffror i många andra länder? 60-80% orsakas av rökgaser Många skadliga ämnen Sammansättning/nivåer beror på många faktorer Kolmonoxid anses vara huvudorsak Cyanväte bildas också Mycket giftig och snabbverkande gas kräver snabb behandling Gunnar Johanson 4

5 Exempel på skadliga ämnen i brandrök Kolmonoxid Cyanväte Akrolein Nitrösa gaser Saltsyra Svaveldioxid Ammoniak Isocyanater Fluorväte Fosgen många organiska material ull, polyuretan, silke, bomull, nylon, melamin all ofullständig förbränning nitrocellulosafilm, polyamid, kvävehaltiga material polyesterhartser, polyvinylklorid, klorerade kolväten svavelföreningar, kol, olja polyamider, ull, silke, fenolhartser polyuretan teflon, fluorinnehållande material polyvinylklorid Gunnar Johanson 5

6 Bildning av cyanväte vid bränder Fullständig förbränning: Organiskt material + syre => koldioxid (+ vatten) Brist på syre: Organiskt material + syre => kolmonoxid Närvaro av kväve: Organiskt material + kväve => cyanväte Gunnar Johanson 6

7 Kvävekällor Luftens kväve Målarfärg Ylle, silke, bomull Nylon, melamin, kvävehaltiga polymerer Polyuretan (PUR) mycket vanligt i möbler 10 kg PUR, 30 m mg/m 3 medvetslös inom 1 minut Simonson M, Tuovinen H, Emanuelsson V. Formation of hydrogen cyanide in fires. Brandforsk project SP Report 2000:27 Gunnar Johanson 7

8 Hur vanlig är cyanidförgiftning vid bränder? Genomgång av RMVs mätdata från : 2303 brandoffer, varav 816 med både HbCO och bcn Många hade inte dödliga nivåer av COHb Stamyr, Thelander, Ernstgård, Ahlner, Johanson. Swedish forensic data suggest hydrogen cyanide as an important cause of death in fire victims. Inhal Toxicol 24 (2012) Gunnar Johanson 8

9 Hur vanlig är cyanidförgiftning vid bränder? Genomgång av RMVs mätdata från : 2303 brandoffer, varav 816 med både HbCO och bcn Cyanid bryts ner efter döden nivåerna underskattade Dödlig cyanidnivå osäker, 1-3 µg/g Många offer >1 µg/g Diskoteksbranden i Göteborg: Gränsen för dödlig bcn nivå anges till omkring 0.5 ug/g, vilket skulle motsvara 0,25 vid tiden för mätning. 46 av 61 omkomna hade bcn >0.25 Stamyr, Thelander, Ernstgård, Ahlner, Johanson. Swedish forensic data suggest hydrogen cyanide as an important cause of death in fire victims. Inhal Toxicol 24 (2012) Gunnar Johanson 9

10 Diskoteksbranden i Göteborg, okt 1998 Minst 370 ungdomar i lokalen 63 omkomna Cirka 50 allvarliga fysiska skador 19 av 62 hade HbCO under 50% 46 av 61 hade höga blodcyanidvärden Gränsen för dödliga koncentrationer cyanid i blod anges till omkring 0,5 μg/g, vilket skulle motsvara 0,25 μg/g vid tiden för provtagning, eftersom prov togs först flera dygn efter det döden inträtt. Inte mindre än 46 av de 61 omkomna som prov tagits på hade cyanidvärden överstigande 0,25 μg/g. Statens haverikommission, Rapport RO 2001:02 Gunnar Johanson 10

11 Cyanidförgiftning Enzymer i andningskedjan i kroppens celler blockeras cellerna kan inte tillgodogöra sig syre cellernas energiförsörjning upphör död Mycket snabb process (viktigt med snabb behandling) Cyanid i låga doser elimineras effektivt i kroppen Acute Exposure Guideline Levels for Selected Airborne Chemicals Volume 2, 2002 Gunnar Johanson 11

12 Dos-effektsamband hos människa ppm = parts per million 1 ppm = 1.1 mg/m 3 Gunnar Johanson 12

13 Tecken på cyanidförgiftning Vanliga tecken och symtom på cyanidförgiftning: illamående kräkningar huvudvärk förvirring desorientering trånghetskänsla i bröstet dyspné, takypné eller hyperventilation (tidigt) bradypné eller apné (sent) hypertoni (tidigt) hypotoni (sent) kardiovaskulär kollaps krampanfall koma pupillutvidgning förhöjd plasmalaktat (>8 mm, 10 mm hos brandoffer) Vid katastrofer, t.ex. terrorism eller kemiska olyckor, kan paniksymtom som takypné och kräkning likna tidiga tecken på cyanidförgiftning. Förvirring/desorientering och/eller pupillutvigning tyder på äkta cyanidförgiftning. Källa: Produktresumé för Cyanokit Gunnar Johanson 13

14 Tecken på cyanidförgiftning hos brandoffer Alla rökinhalationsoffer behöver inte få cyanidförgiftning, men de kan uppvisa brännskador, trauma och ha exponerats för andra toxiska substanser, vilket förvärrar den kliniska bilden. Tecken på cyanidförgiftning exponering för brandrök i ett slutet utrymme sot runt mun, näsa och/eller orofarynx förändrad mental status hypotoni och/eller plasmalaktat 10 mmol/l (högre än 8 mm pga att CO bidrar till laktacidos) Källa: Produktresumé för Cyanokit Gunnar Johanson 14

15 Behandling 1. Stoppa exponeringen 2. Frisk luft Syrgas 3. Ej fysisk ansträngning 4. Påskyndad avgiftning, i första hand Cyanokit Innehåller hydroxycobalamin, binder cyanväte till cyanocobalamin (vitamin B12) Inga biverkningar, påverkar inte cirkulationen Alternativa behandlingar: natriumtiosulfat, amylnitrit () Risk för biverkningar Natriumtiosulfat blodtrycksfall Amylnitrit methemoglobinemi, vasodilatation Gunnar Johanson 15

16 Rinkebybranden, juli avlidna Hade de drabbade emellertid fått behandling med syrgas och omgående givits antidoter mot cyanväteförgiftning hade möjligheterna för en positiv utgång för någon eller några av de drabbade sannolikt förbättrats. Statens haverikommission, november 2010 Gunnar Johanson 16

17 Bränder i Paris 8 års erfarenheter av hydroxikobalamin från brandkåren i Paris 101 patienter behandlade 30 överlevde, 42 avled, 29 okänt utfall Biverkningar: rödfärgad urin (n=5), hudrodnad (n=1) Fortin JL, Giocanti JP, Ruttimann M, Kowalski JJ. Prehospital administration of hydroxocobalamin for smoke inhalation-associated cyanide poisoning: 8 years of experience in the Paris Fire Brigade. Clin Toxicol (Phila). 2006;44 Suppl 1: Gunnar Johanson 17

18 Kan cyanidförgiftning påvisas genom att mäta i utandningsluft? Våra studier 1. Vilka nivåer har oexponerade individer? 2. Hur snabbt sköljs cyanväte ut från luftvägarna? (avspeglar nivån absorberad dos eller endast utsköljning från luftvägarna?) 3. Vilka nivåer kan förväntas vid cyanidförgiftning? 4. Finns det någon bra detektionsmetod att använda på skadeplatsen? Gunnar Johanson 18

19 Cyanväte i utandningsluft hos oexponerade Mätning med ny, känslig analysmetod: infra-red cavity ring-down spectroscopy (CRDS) 40 oexponerade frivilliga försökspersoner Nivåer mellan <1.5 ppb och 14 ppb Median 4.4 ppb Stamyr K, Vaittinen O, Jaakola J, Guss J, Metsälä M, Johanson G, Halonen L. Background levels of HCN in human breath measured by cavity ring down spectroscopy. Biomarkers 14 (2009) Gunnar Johanson 19

20 Utsköljning av cyanväte från luftvägarna 10 friska frivilliga Andas in 10 ppm cyanväte under 1 minut (dosen lägre än från en cigarett) Följa nivån i utandningsluften Stamyr K, Nord P, Johanson G. Washout kinetics of inhaled hydrogen cyanide in breath. Toxicol Lett 179 (2008) Gunnar Johanson 20

21 Utsköljning av cyanväte från luftvägarna Halveringstid för HCN i utandningsluft: (medel 16) sek Extrapolering till livshotande exponering (100 ppm): efter 5 min är bidraget från luftvägarna under bakgrundsnivån Stamyr K, Nord P, Johanson G. Washout kinetics of inhaled hydrogen cyanide in breath. Toxicol Lett 179 (2008) Gunnar Johanson 21

22 Förväntade cyanidnivåer i utandningsluft Simulera HCN-nivåer i utandningsluft efter livshotande exponering Nyutvecklad PBPK-modell Publicerade data Fysiologiska data, organstorlek, blodflöden, lungventilation etc Spridda data om cyanid: avgiftninghastighet, bindning till methemoglobin,mm Dödliga cyanidnivåer i blod, tid till död vid olika lufthalter Stamyr K, Mörk A-K, Johanson G. Physiologically based pharmacokinetic modeling of hydrogen cyanide levels in human breath. Arch Toxicol (2014) Jul 29 Gunnar Johanson 22

23 Förväntade cyanidnivåer i utandningsluft Stamyr K, Mörk A-K, Johanson G. Physiologically based pharmacokinetic modeling of hydrogen cyanide levels in human breath. Arch Toxicol (2014) Jul 29 Gunnar Johanson 23

24 Sammanfattning 1. Höga halter av cyanväte kan bildas i bränder 2. Vår analys av data från brandoffer visar att många sannolikt avlidit av cyanidförgiftning 3. Våra kinetik-studier visar att det bör gå att påvisa cyanidförgiftning genom att mäta i utandningsluft 4. men bra detektionssmetod saknas Gunnar Johanson 24

25 Finansiellt stöd från Socialstyrelsen/KcC och ÅF Tack! Kristin Stamyr, Lena Ernstgård och Pierre Nord, Karolinska institutet Olavi Vaittinen och medarbetare, Helsinki universitet Gunilla Thelander och Johan Ahlner, Rättsmedicinalverket, Linköping