Seminarium i miljömedicin och epidemiologi VT 2010 Pontus Hallenberg Tommy Hedin Amanda Möller Maria Normann Johan Rudenhed Petri Räisänen Julia Slezak
Innehåll Buller och ljud... 2 När blir buller störande?... 3 Bullers hälsoeffekter... 4 Studiedesign... 5 Referenser... 9 1
Vi vistas ständigt i en ljudmiljö bestående av ljud som kommer från ljudkällor vi kan identifiera och det bakgrundsljud som de uppstår i, vilket vi inte urskiljer som en specifik ljudkälla. (1) Buller definieras som icke önskvärt ljud (2). Ljud definieras som tryckvågor och dess karaktär kan beskrivas i form av Hz (svängningar per sekund) och db (tryckvågens amplitud) (3). Hur vi påverkas av buller beror dels på individuella skillnader. Äldre, barn och hörselskadade är grupper som är särskilt känsliga. I vilken miljö och vid vilken tid på dygnet vi utsätts kommer också att spela roll för hur vi påverkas. (4) Även egenskaper hos bullret inverkar på hur vi påverkas, t.ex. bullrets frekvens. Örat har olika känslighet för olika frekvenser. Mest känsliga är vi för ljud mellan 1000-5000 Hz. Buller specifikt fördelat över ett visst frekvensområde med någon utstickande frekvens som bildar en ren ton uppfattas ofta som mycket störande, exempelvis slipmaskiner. (3) Lågfrekvent buller kan definieras som buller på frekvenserna 20-200 Hz och kan ge trötthet. (2) Buller i Sverige Hur ser det ut med exponering i Sverige? Buller är den miljöstörning som påverkar flest människor i vårt land. 16 procent av kvinnorna och 31 procent av männen var vid en undersökning 2003 exponerade för så högt buller under minst 2 timmar av sin arbetstid att de då inte kunde prata i normal samtalston. Runt 2 miljoner svenskar har utanför sin fasad en dygnsekvivalent ljudnivå som överstiger 55 db (A) vilket är gränsvärdet. (4) De främsta exponeringskällorna är trafik, fläktar och ventilationssystem, grannar, musikspelare med hörlurar, diskotek och konserter. Detta är ett ökande problem. 40 procent fler besvärades år 2007 av trafikbuller jämfört med år 1999. (4) Frekvens och ljudtryck Ljud och buller brukar mätas med avseende på de två fysikaliska egenskaper som togs upp i början av texten: frekvens (mäts i Hz) och ljudtryck (mäts i db). En människa med perfekt hörsel kan uppfatta frekvenser från cirka 20 20 000 Hz, de ljud som uppfattas bäst ligger runt 4000 Hz. Decibelskalan (db-skalan) är logaritmisk vilket innebär att man slipper räkna med stora tal trots att ljudnivån mellan till exempel 45 db och 55 db upplevs som dubbelt så stark. Eftersom db-skalan utgår från den lägsta ljudnivå en människa kan uppfatta utgör hörtröskeln 0 db. Det starkaste ljudet en människa kan utstå är cirka 130 db (ett hundra miljarder gånger starkare än hörtröskeln). (5) Vägningar Utöver detta kan ljud uppskattas med hjälp av så kallade vägningar. Vägningarna har sin grund i öronens olika känslighet för ljud beroende på dess frekvens. Om vi får höra en ton på 1000 Hz och en ton på 100 Hz med samma ljudstyrka så kommer vi att uppfatta 1000Hz-tonen som mycket starkare (2). För att få ett värde som är anpassat till en människas öron vägs frekvenserna vid ljud- /bullermätningar. Det finns A-, B- och C-vägningar som fångar upp olika frekvensområden. Vid till exempel trafikbuller används A-vägningar som fångar upp normala frekvenser, förstärker de medelhöga samt dämpar de låga frekvenserna. Vid A-vägning uttrycks mätningen i dba. C-vägning används för att inkludera låga frekvenser eftersom denna vägning förstärker dessa. (5) 2
Gränsvärden Gränsvärden anges ofta i ekvivalent A-vägd ljudtrycksnivå, vilket innebär att man räknar på medelvärdet db över tid. Gränsvärdet ligger på 85 dba eq8, detta innebär att man får vara exponerad för ett medelvärde av 85 dba under en åttatimmars arbetsdag. (2) För trafikbuller finns andra gränsvärden, värdena är lägre inomhus än utomhus och det finns gränsvärden både för den ekvivalenta ljudnivån och för den maximala ljudnivån. (4) Praktisk mätning Mätningar av ljudnivån utförs för att avgöra om risk för bullerstörning eller hörselskada föreligger. Mätningarna kan utföras antingen med stationärt instrument eller personburet instrument (dosimeter). Arbetsmiljöverket godkänner två klasser av mätinstrument: klass 1 och klass 2. Klass 1- instrument är mer noggranna och mäter högre frekvenser än klass 2-instrument. (6) Bullerexponeringen på i en miljö (arbete, bostad etc.) eller för en enskild individ under en dag kan variera mycket och det är därför viktigt att anpassa mätningarna efter det. Detta kan göras till exempel genom att mäta vid olika tidpunkter på dagen, då exempelvis arbetsuppgifter kan variera. Sådana stickprovsmätningar kan med ökad noggrannhet bedöma vilken bullernivå som föreligger under längre tid. Att placera mätinstrument på punkter där den som exponeras har sitt huvud ökar ytterligare möjligheterna att få en korrekt bedömning. För att bedöma en enskild individs bullerexponering kan en dosimeter vara att föredra. (6) Det är viktigt att mätinstrumenten följer de krav som Arbetsmiljöverket har satt upp och att de kalibreras regelbundet för att ge ett korrekt mätvärde. (6) När blir buller störande? Om buller upplevs som störande beror på både fysiologiska och psykologiska faktorer men också samverkan mellan de båda. Psykologiska faktorer är individuella och kan bero på situation och personliga förutsättningar. Att psykologisk påverkan av hög bullerexponering visar sig i form av ökad trötthet, koncentrationsförmåga, sömnproblem och stress är vanligt. (6) Med utgångspunkt av ljudets egenskaper är frekvensen och ljudets duration viktigt för att bestämma hur bullret kommer att upplevas. Ökad ljudstyrka ger ökad störningsgrad, likaså ljud som varierar i styrka och karaktär jämfört med de som upplevs vara mer jämna under dagen. Lågfrekventa ljud (20 200 Hz) verkar vara mer störande för den exponerade än högfrekventa ljud. Ljud som är oförutsägbara för den exponerade är en extra hög störningsfaktor. Att buller kan maskera saker som den exponerade vill höra, till exempel tal, är ytterligare en faktor. (6) Uttryckt i dba kan man generellt säga att ljud lägre än 35 dba inte upplevs som störande och de orsakar sällan hälsoproblem. Ljudtryck mellan 35 65 dba kan verka störande och kan påverka bland annat sömncykeln. Ljud mellan 66 85 dba ger ofta trötthet och annan hälsopåverkan. Ljud från 86 dba till 115 dba har hörsel- och psykologisk påverkan och kan även påverka andra organsystem. Ljud från 116 dba till smärtgränsen 130 dba inducerar allvarliga hörselskador och påverka tydligt andra system i kroppen. (7) 3
Bullers hälsoeffekter Kraftigt buller har kopplats till en rad negativa hälsoeffekter så som hörselnedsättning och tinnitus, prestations- och koncentrationsproblem, sömnsvårigheter(2,4) och till och med fysiologisk påverkan med höjt blodtryck och hjärtkärlsjukdom(4, 8). Örat och hörselsystemet Örat består av tre funktionella delar; Ytter, mellan- och innerörat. Ytter- och mellanörats funktion är att amplifiera ljud för att facilitera mekanotransduktionen i hårcellerna i innerörat. Ljudvågor kommer in genom den externa ljudkanalen och sätter trumhinnan i rörelse vilket i sin tur får hammaren, städet och stigbygeln, små ben i örat som ligger an mot trumhinnan, att vibrera. Det leder till tryckändringar i det vätskefyllda innerörat vilket ger en tryckvåg som färdas i det basilära membranet i öronsnäckan.(9) Stereocilia på hårcellerna i Cortis organ, som vilar på basilarmembranet deformeras av tryckvågen, dessa celler genererar sedan en nervimpuls till svar på stimulit. Denna nervimpuls går längs de auditoriska nerverna till hjärnans auditoriska centrum i cerebrala cortex där de sedan bearbetas.(10) Hörselnedsättning och tinnitus Kraftigt buller under kort tid kan orsaka en tillfällig hörselnedsättning. Hörseln återhämtar sig oftast efter en viss tids hörselvila. Vid långvarig och kraftig exponering för buller kan dock hårcellerna i innerörat skadas med en permanent hörselnedsättning som följd. Skadan kan alltså inte längre botas. Ju starkare bullret är desto kortare tid behövs för att en hörselskada ska uppstå. En ihållande och längre tids exponering för buller med en ljudtrycksnivå överstigande cirka 85 db medför en risk för hörselskada. Den individuella känsligheten för buller varierar väldigt stort vilket gör att vissa personer kan riskera hörselskada vid långvarig exponering för ljudtrycksnivåer omkring 75-80 db. (2) Personer med bullerorsakad hörselnedsättning hör vanligtvis sämre vid relativt höga frekvenser, men hörselnedsättning i lägre frekvensområden kan uppträda om man utsätts för starkare ljud under längre tid. Hörselnedsättning i vuxen ålder beror främst på naturligt åldrande och skador till följd av buller. Många hörselskadade personer upplever ofta att det blir svårare att förstå vardagligt tal, speciellt i bullriga miljöer. Detta upplevs ofta som mycket påfrestande. Enligt Socialstyrelsens miljöhälsorapport 2009 är det fler män än kvinnor som har hörselnedsättningar i alla ålderskategorier.(4) Kraftigt buller kan även ge upphov till mer eller mindre permanenta öronsusningar och ringningar, s.k. tinnitus. Dessa ljud uppkommer utan en extern ljudkälla. Tinnitus anses som ett allvarligt problem när det blir permanent. Tinnitus är vanligare bland män än hos kvinnor. Riktigt svåra besvär som kräver behandling drabbar cirka en procent av befolkningen.(4) Påverkan på sömn, prestations- och inlärningsförmåga Att få en ostörd nattsömn är en förutsättning för fysisk och mental hälsa. Buller och andra ljudföroreningar gör det svårare att somna, påverkar sömnens djup och kan väcka den som sover. Bullret kan ge minskad sömnkvalitet, trötthet, nedstämdhet, olustkänslor och minskad prestationsförmåga.(4) Buller kan negativt påverka situationer som kräver koncentration, som vid inlärning och liknande prestationer. Det är mer energikrävande att hålla koncentrationen på en uppgift i en bullrig miljö än en tyst vilket är uttröttande och prestationssänkande. Ljud som varierar i nivå eller karaktär upplevs ofta som mer distraherande och orsakar fler avbrott i tankeflödet än 4
konstanta ljud. Lågfrekventa konstanta ljud har dock även de en uttröttande effekt. Barns inlärningsförmåga påverkas mer än vuxnas av en bullrig miljö. (4) Blodtryck och hjärt- och kärlsjukdomar Den patofysiologiska mekanismen genom vilken kronisk exponering för buller ger kardiovaskulära modifikationer är fortfarande oklar. Den teori som anses passa bäst relaterar dessa effekter till det adrenerga signalsystemet med hypotalamus-hypofys-binjure-axis genom den anatomiska kopplingen av det auditoriska nätverket med retikulär substans, hypothalamus och kortikala cerebrala centrum.(7) Exponering för starkt buller utlöser en stressreaktion som ger ökade nivåer av adrenalin i blodet med kärlsammandragning, ökad hjärtfrekvens, ökat blodtryck och immunologiska förändringar som följd. Det har även visats dessa effekter inte avtar vid upprepad exponering.(4) Flera studier har visat på samband mellan buller och risk för höjt blodtryck.(4,7) De riskökningar som setts har varit relativt små, och fler studier för ett större underlag krävs. (7) Studiedesign Vi har valt att utreda om buller kan orsaka högt blodtryck. Det finns flera studier som visar på ett samband mellan att kroniskt utsättas för buller och ett högt blodtryck. Dessa resultat finner vi intressanta och vill se om vi kan finna belägg för dessa observationer med en egen studie och se om det sambandet kan observeras även i Sverige under de förhållanden vi undersöker. Frågeställning Om buller verkligen leder till blodtryckshöjning torde vara ett samhällsproblem. Buller förekommer både på arbetsplatser och i hemmen men också på många platser där vi spenderar vår fritid. Vi vill påvisa ett samband som kan ligga till grund för fortsatt forskning på området och vår frågeställning blir därmed övergripande: kan buller leda till högt blodtryck? Vår hypotes är att så är fallet, det vill säga att bullerexponering under lång tid leder till högt blodtryck. Studiepopulation och metod För att undersöka ovan angivna samband kommer vi alltså titta på en population som under längre tid utsatts för buller på sin arbetsplats och jämföra den med en motsvarande grupp som inte har utsatts för buller i samma grad. För att göra detta tycker vi att det lämpar att genomföra en retrospektiv kohortstudie. Fördelarna med det är att vi kan använda oss av befintliga data vilket gör studien ekonomiskt och tidsmässigt fördelaktig jämfört med en prospektiv kohortstudie. Ytterligare en fördel med en retrospektiv kohortstudie är att vi inte behöver ta hänsyn till latenstiden och det kommer av naturliga skäl gå betydligt fortare att samla in material. Nackdelen är framförallt att vi i efterhand inte kan mäta och redogöra för andra faktorer som kan ge högt blodtryck i studiepopulation. Vi får alltså nöja oss med de mätdata vi kan ta fram ur gamla journaler. Vi måste också välja vår population utifrån tillgängliga data istället för att kanske hitta en populationen bäst representerar hela befolkningen i Sverige. 5
En fall-kontrollstudie inte intressant då vi vill titta på uppkomst av sjukdom efter exponering och en tvärsnittsstudie är inte heller intressant eftersom den inte beskriver orsak/verkan överhuvudtaget. I enighet med tidigare nämnda gränsvärden för buller väljer vi gränsvärden där grupperna utsätts för över respektive under 65 dba. Vi kommer jämföra arbetarna på två industrier i Norrköping där det i industrin A (exponerad grupp) uppmätts genomsnittliga ljudnivåer under arbetsdagen över 65 dba i arbetsmiljön och i industri B (oexponerad grupp) under 65 dba. På de båda industrierna genomförs regelbundna hälsokontroller av arbetarna vilket göra att vi kan få tillgång till journaler och mätvärden för blodtryck. Gränsen för högt blodtryck sätts till 140/90. Vi vill undersöka alla som jobbat vid industrierna som, sedan rutinmässiga läkarkontroller påbörjats (år 1976) fram till dagens datum, utsatts för kroniskt buller i sin arbetsmiljö. Vi har valt att använda oss av en öppen kohort eftersom att det alltid finns en viss personalomsättning på företag. Alla arbetare som någon gång varit anställda på industrin och genomgått hälsokontroller inkluderas i studien, vilket ger oss en exponerad grupp om 486 individer och en oexponerad grupp om 792 individer. Studien godkänns av Regionala etikprövningsnämnden i Linköping. Eftersom vi väljer våra grupper från industrier i samma stad kommer de båda grupperna ha liknade fördelning i ålder, kön, rökare, socioekonomisk status etc. Vi anser därmed att vi lyckats välja två grupper som är lika i alla större avseenden förutom exponeringen av buller. En alternativ jämförelsegrupp hade kunnat vara den kontorsarbetande personalen på industri A som inte utsätts för buller i samma utsträckning, men de tillhör inte samma socioekonomiska grupp och kan föra en livsstil som skiljer sig från den exponerade gruppen. För att upptäcka skillnader mellan grupperna använder vi oss av incidensrat. Denna rat visar i vilken grad de exponerade får högt blodtryck och om raten jämförs med incidensraten för de oexponerade får vi den relativa riskökningen för att få ett högt blodtryck om man befinner sig i den exponerade gruppen. För att få ytterligare information räknar vi även ut rater för olika åldersgrupper, kön, rökare/icke-rökare och total arbetad tid på fabriken. Dessa faktorer har/kan ha betydelse för blodtryck och det är intressant att se om de är effektmodifierare. Datainsamling Industrierna har inte förändrat sin produktion under den tid vi samlar in data. Vi har inte tillgång till tillförlitliga mätvärden på bullernivåer sen 1970-talet och behöver då själva göra mätningar av bullernivåerna för att kontrollera att exponeringen i industri A uppfyller våra kriterier och att de anställda i industri B exponeras för genomsnittliga bullernivåer lägre än 65dBA. För mätning av bullernivåerna använder vi en klass 1 ljudnivåmätare. Den A-vägda kontinuerliga ekvivalenta ljudnivån bestämdes utifrån en 8 timmars arbetsdag, efter hänsyn till de olika maskinernas driftcykler. Mätningar av C-vägd toppljudtrycksnivå görs också. Mätningarna görs i de yttre hörnen samt vid fasta operatörsplatser i fabrikslokalerna. Frekvensanalys utförs med ett digitalt oktavfilter. Alla mätinstrument uppfyllde på förhand uppställda krav på relevanta standarder.(8) Data om de anställda och deras hälsa fanns som tidigare skrivet att tillgå från tidigare hälsokontroller. De samlades in och sammanställdes. Parametrar som togs med var kön, ålder, total arbetad tid på fabriken och blodtryck. 6
Resultat Vi fann att industri A hade en ekvivalent ljudtrycksnivå som uppgick till 90 db samt att industri B hade en ekvivalent ljudtrycksnivå som uppgick till 63 db. Frekvensanalysen gav oss att båda fabrikerna hade bredbandigt buller som bedömdes som jämförbara. Toppljudtrycksnivåer överstigande 115 db registrerades inte på någon av arbetsplatserna. Beräknade incidensrater i de båda industrierna Industri A Industri B Incidensrat: 0,050 0,012 Stratifiering: 40 år gammal 0,006 0,002 40 år gammal 0,070 0,042 Man 0,055 0,015 Kvinna 0,035 0,007 Rökare 0,065 0,020 Icke-rökare 0,045 0,009 5 år anställning 0,005 0,001 6 10 års anställning 0,030 0,008 11 20 års anställning 0,045 0,017 21 års anställning 0,070 0,030 Felkällor Detta kan vara svårt att hitta två industrier som är lika i alla avseenden utom bullret. Skillnader i stress, arbetstempo, arbetstider och liknande faktorer är mycket svåra att kontrollera och kan troligtvis ha en betydande påverkan på resultaten. Vi har gjort antagandet att alkohol och rökvanorna ser lika ut för både exponerade och oexponerade. Detta är mycket svårt att uppskatta från journaler eftersom att man då skulle behöva veta exakt hur mycket alkohol som dricks och hur mycket cigaretter som röks. Dessutom kan vi inte kontrollera att värdena på blodtryck mätts med samma metod och att bullerexponeringen under åren varit konstant och således samma bullernivå som vi själva uppmätt. Vi har inte heller någon information om individernas bullerexponering utanför arbetsplatsen. Dessa faktorer gör dock sammantaget att vi får en osäkerhet i resultaten av okänd storlek. Reliabilitet och generaliserbarhet Vi anser att reliabiliteten är relativt hög eftersom vi använder oss av standardiserade instrument för mätning av ljudvolymer. Dessutom får vi också anta att pålitligheten i läkarnas mätning av blodtrycket också är hög. 7
Vi är försiktiga med att kalla resultaten från denna studie som högt generaliserbara. Antalet potentiella confounders är för många för att vi ska kunna dra slutsatsen att skillnaden i blodtryck mellan populationerna beror på enbart buller. Denna studie ger dock en antydan om att så är fallet och fler studier behövs. Vi tycker dock att med tanke på vår storlek på studien att riskbilden den visar på är generaliserbar för individer med samma socioekonomiska bakgrund och liknande arbetsmiljö. Diskussion Målet med vår studie var att se om det fanns samband mellan buller och högt blodtryck. Vi kom fram till att så var fallet och enligt studien leder buller till ungefär fem gånger högre risk för att få högt blodtryck. Utanför studiens syfte låg att titta på om olika delgrupper som t ex rökare hade en effektmodifiering på bullret. Vi kunde bland annat se tecken till att rökare hade en något ökad risk jämfört med råraten och kvinnor hade en något lägre risk än genomsnittet. Eftersom att antalet confounders är rätt så högt så ger denna studie en indikation på ytterligare behov av forskning för att stärka sambandet. Framtida forskning skulle kunna försöka jämföra effekten om en investering i ljuddämpning får någon påverkan på blodtrycket på samma fabrik för att få en så lik jämförelsegrupp som möjligt. Man skulle också kunna satsa resurser för att göra en prospektiv kohortstudie för att få mindre bias. Ett viktigt samband att reda ut fullständigt är vilka grupper som är extra känsliga för buller. Ett sådant resultat skulle exempelvis kunna leda till strängare regler gällande bullerexponering för äldre anställda. 8
Referenser 1. Ljudlandskap för bättre hälsa resultat och slutstser från ett multidiciplinärt forskningsprogram. 2008 2. AFS 2005:16 Buller http://www.av.se/dokument/afs/afs2005_16.pdf 2010-04-14 3. Hälsa och miljö, Christer Edling, Gunnar Nordberg, Monica Nordberg. Studentlitteratur 2000 4. Miljöhälsorapport 2009 http://www.socialstyrelsen.se/lists/artikelkatalog/attachments/8494/2009-126- 70_200912670.pdf 2010-04-14 5. Bullernätverket Stockholms län, www.bullernatverket.se Bullerberäkning och mätning, 2010-04-14. 6. Arbetsmiljöverkets föreskrifter om buller samt allmänna råd om tillämpningen av föreskrifterna, www.av.se, 2010-04-14. 7. Tomei G. et al., (2009) Occupational exposure to noise and the cardiovascular system: A meta-analysis, Science of the Total Environment, 408: 681-689. 8. Johansson B et al. (2002) Buller och bullerbekämpning. Arbetsmiljöverket. http://www.av.se/dokument/publikationer/bocker/h003.pdf 2010-04-15 9. Harrison's Principles of Internal Medicine, 17e, Anthony S. Fauci (et al), Eugene Braunwald, Dennis L. Kasper, Stephen L. Hauser, Dan L. Longo, J. Larry Jameson, and Joseph Loscalzo, Eds. The McGraw-Hill Companies, Inc 2008 10. Textbook of Medical Physiology, 11e, Arthur C. Guyton, John E. Hall. Elsevier Saunders 2006 Motiv 9