Upper extremity neuromotor dysfunction caused by local vibration

Vibration disease (VD) (pneumatic hammer disease) is a leader among occupational diseases. The prolonged use of vibrating tools is a high occupational health risk. The clinical picture of VD caused by local vibration includes sensorineural and upper extremity locomotor impairments that are polymorphic, polysyndromic, and not always specific. The International List of Occupational Diseases (2010) defines VD using the terms «vibration-induced white finger» (VWF) and «hand-arm vibration syndrome» (HAVS). VWF as a manifestation of secondary Raynaud’s syndrome is the most noticeable vascular injury in HAVS. According to the recommendations of the International Labor Organization (2011) and the order of the Ministry of Health of Russia (2012), the clinical manifestations of local vibration include upper extremity polyneuropathy, secondary Raynaud’s phenomenon, and carpal tunnel syndrome (CTS). The paper considers approaches to differentially diagnosing CTS and HAVS, primary and secondary Raynaud’s syndrome, as well as clinical, laboratory, and electrodiagnostic studies. Prolonged exposure to vibration may affect the large myelinated (Ab) fibers responsible for tactile touch, pressure, and vibration. Patients with VWF are frequently found to have hyperresponsiveness of the sympathetic nervous system, which affects digital vascular tone and appears as lower fingertip skin temperature. The paper discusses some possible mechanisms for the pathogenesis of vibration neuropathy (e.g. demyelination
of peripheral nerve fiber), as well as the involvement of plasma endothelin-1 in vascular response to cold as one of the components of the pathogenesis of vascular disorders. The central nervous system (cortical reorganization, plasticity phenomenon) is believed to be implicated in the development and maintenance of vibration neuropathy.

1. Бабанов СА, Вакурова НВ, Азовскова ТА. Вибрационная болезнь. Оптимизация лечебных и диагностических мероприятий: Монография. Самара: Офорт; 2012. 158 с. [Babanov SA, Vakurova NV, Azovskova TA. Vibratsionnaya bolezn'. Optimizatsiya echebnykh i diagnosticheskikh meropriyatii: Monografiya [Vibration disease. Optimization of therapeutic and diagnostic measures: Monograph]. Samara: Ofort; 2012. 158 p.]

2. House R, Wills M, Liss G, et al. Upper extremity disability in workers with hand-arm vibration syndrome. Occup Med (Lond). 2009 May;59(3):167–73. doi: 10.1093/occmed/kqp016. Epub 2009 Mar 4.

3. Воробьева ЕВ. Клинико-функциональные особенности и оптимизация диагностических мероприятий при вибрационной болезни от воздействия локальной и общей вибрации. Автореф. дисс… канд. мед. наук. Самара, 2011. [Vorob'eva EV. Kliniko-funktsional'nye osobennosti i optimizatsiya diagnosticheskikh meropriyatii pri vibratsionnoi bolezni ot vozdeistviya lokal'noi i obshchei vibratsii. Avtoref. diss… kand. med. nauk. [Clinical and functional characteristics and optimization of diagnostic measures in vibration disease from exposure to local and general vibration. Diss. ... cand. med. sci.] Samara; 2011. (In Russ.)].

4. ГОСТ 31192.1-2004 (ИСО 5349-1:2001). Вибрация. Измерение локальной вибрации и оценка еe воздействия на человека. Часть 1. Общие требования. Москва: Стандартинформ; 2009. [GOST 31192.1-2004 (ISO 5349- 1:2001). Vibratsiya. Izmerenie lokal'noi vibratsii i otsenka ee vozdeistviya na cheloveka. Chast' 1. Obshchie trebovaniya [Vibration. The local vibration measurement and assessment of its effects on humans. Part 1. General requirements]. Moscow: Standartinform; 2009.]

5. Международная статистическая классификация болезней и проблем, связанных со здоровьем (десятый пересмотр). МКБ-10. [Mezhdunarodnaya statisticheskaya klassifikatsiya boleznei i problem, svyazannykh so zdorov'em (desyatyi peresmotr). MKB-10.

6. (In Russ.)].

7. Приказ Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации от 27 апреля 2012г. № 417н «Об утверждении перечня профессиональных заболеваний». [Prikaz Ministerstva zdravookhraneniya i sotsial'nogo razvitiya Rossiiskoi

8. Federatsii ot 27 aprelya 2012g. № 417n «Ob utverzhdenii perechnya professional'nykh zabolevanii ». (In Russ.)].

9. Катаманова ЕВ, Лахман ОЛ, Русанова ДВ. и др. Способ диагностики степени выраженности полиневропатии конечностей от воздействия общей и локальной вибрации. Патент на изобретение РФ 2486863 от 10.07.2013 г. [Katamanova EV, Lakhman OL, Rusanova DV, et al. Sposob diagnostiki stepeni vyrazhennosti polinevropatii konechnostei ot vozdeistviya obshchei i lokal'noi vibratsii. Patent na izobretenie RF 2486863 ot 10.07.2013. (In Russ.)].

10. Азовскова ТА, Вакурова НВ, Лаврентьева НЕ. О современных аспектах диагностики и классификации вибрационной болезни. Русский Медицинский Журнал. 2014; 16):1206–1209. [Azovskova TA, Vakurova NV, Lavrent'eva NE. Modern aspects of diagnosis and classification of vibration disease. Russkii Meditsinskii Zhurnal. 2014;(16):1206–09. (In Russ.)].

11. Лагутина ГН. Классификация вибрационной болезни в современных условиях с точки зрения доказательной медицины. Материалы Всероссийской научно-практической конференции «Связь заболевания с профессией с позиции доказательной медицины». Казань; 2011. C. 107–10.

12. [Lagutina GN. Classification of vibration disease in modern conditions from the point of view of evidence-based medicine. Materials of all-Russian scientific-practical conference «Communication of the disease to the profession with evidence-based medicine». Kazan; 2011. P. 107–10. (In Russ.)].

13. Brammer AJ, Pitts PM. Frequency weighting for vibration-induced white finger ompatible with exposure-response models. Ind Health. 2012;50(5):397–411.

14. Kawano Y, Mahbub H, Hase R, et al. Analysis of long-term stored plasma samples for investigation into the pathophysiology of vibration- induced white finger: preliminary results. Ind Health. 2014;52(6):548–51. Epub 2014 Sep 13.

15. Bovenzi M, Griffin MJ, Hagberg M. New understanding of the diagnosis of injuries caused by hand-transmitted vibration. Int Arch Occup Environ Health. 2008 Apr;81(5):505.

16. Gerhardsson L, Gillstrom L, Hagberg M. Test-retest reliability of neurophysiological ests of hand-arm vibration syndrome in vibration exposed workers and unexposed referents. J Occup Med Toxicol. 2014 Nov 11;9(1):38. doi:10.1186/s12995-014-0038-1. eCollection 2014.

17. Sauni R, Paakkonen R, Virtema P, et al. Dose-response relationship between exposure o hand-arm vibration and health effects among metalworkers. Ann Occup Hyg. 2009 Jan;53(1):55–62. doi: 10.1093/annhyg/men075. Epub 2008 Nov 14.

18. Dahlin LB, Sanden H, Dahlin E, et al. Low myelinated nerve-fibre density may lead to symptoms associated with nerve entrapment in vibration-induced neuropathy. J Occup ed Toxicol. 2014 Mar 8;9(1):7. doi: 10.1186/1745-6673-9-7.

19. Nilsson T, Burstrom L, Hagberg M, et al. Thermal perception thresholds among young adults exposed to hand-transmitted vibration. Int Arch Occup Environ Health. 2008 Apr;81(5):519–33. doi: 10.1007/s00420-007- 0258-0. Epub 2008 Jan 5.

20. Gerhardsson L, Hagberg M. Work ability in vibration-exposed workers. Occup Med (Lond). 2014 Dec;64(8):629–34. doi: 10.1093/occmed/kqu121. Epub 2014 Aug 21.

21. Mahbub M, Harada N. Review of different quantification methods for the diagnosis of igital vascular abnormalities in hand-arm vibration syndrome. J Occup Health. 011;53(4):241–9. Epub 2011 May 18.

22. Яньшин НП, Агафонов БВ, Массарыгин ВВ и др. Способ диагностики вегетативно-сенсорной полиневропатии при профессиональных заболеваниях от функционального перенапряжения и вибрационной болезни. Патент на изобретение РФ №2192163 от 10.11.2002 г. [Yan'shin NP, Agafonov BV, Massarygin VV, et al. Sposob diagnostiki vegetativno-sensornoi polinevropatii pri professional'nykh zabolevaniyakh ot funktsional'nogo perenapryazheniya i vibratsionnoi bolezni. Patent na izobretenie RF №2192163 ot 10.11.2002. (in Russ.)].

23. Яньшина ЕН. Профессиональные вегетативно-сенсорные полиневропатии рук от воздействия локальной вибрации и физического напряжения у рабочих в условиях современного производства (клинико-физиологические исследование). Автореф. дисс. …докт. мед. наук. Москва; 2005. [Yan'shina EN. Professional'nye vegetativno-sensornye polinevropatii ruk ot vozdeistviya lokal'noi vibratsii i fizicheskogo napryazheniya u rabochikh v usloviyakh sovremennogo proizvodstva (klinikofiziologicheskie issledovanie) Avtoref. diss. … dokt. med. nauk [Professional vegetative-sensory polyneuropathy of the hands from exposure to local vibration and physical stress in workers in the conditions of modern production (clinical and physiological study) Diss. ... cand. med. sci.] Moscow; 2005. (In Russ.)].

24. Rosen B, Bjorkman A, Lundborg G. Improving hand sensibility in vibration induced neuropathy: A case-series. J Occup Med Toxicol. 2011 Apr 27;6(1):13. doi: 10.1186/1745-6673-6-13.

25. Ганиева РГ, Иштерякова ОА. Клинико-диагностические аспекты вегетативно-сенсорной полинейропатии профессиональной этиологии. Материалы Всероссийской конференции с Международным участием «Профилактическая медицина-2011». Санкт-Петербург: СЗГМУ им. И.И. Мечни- кова; 2011. С. 78–80. [Ganieva RG, Ishteryakova OA. Clinical and diagnostic aspects of autonomic-sensory polyneuropathy with professional etiology. Materials of all-Russian conference with International participation «Preventive medicine-2011». Saint-Petersburg: I.I. Mechnikov North-West State Medical University; 2001. P. 78–80. (In Russ.)].

26. Сухова АВ. Профессиональный риск заболеваний периферической нервной системы и опорно-двигательного аппарата у рабочих горно-обогатительных комбинатов. Автореф. дисс. … докт. мед. наук. Москва; 2011. [Sukhova AV. Professional'nyi risk zabolevanii perifericheskoi nervnoi sistemy i oporno-dvigatel'nogo apparata u rabochikh gorno-obogatitel'nykh kombinatov. Avtoref. diss. … dokt. med. nauk [Occupational risk of diseases of the peripheral nervous system and musculoskeletal disorders in workers of mining and processing plants. Diss. ... cand. med. sci.] Moscow; 2011.

27. (In Russ.)].

28. Четукова ДХ. Основные методы диагностики вибрационной болезни в клинико- экспертной оценке. Современные проблемы науки и образования. 2012;(3):75. 7[Chetukova DKh. The main methods of diagnosis of vibration disease in clinical and expert assessment. Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya. 2012;(3):75. (In Russ.)].

29. van Rijn RM, Huisstede BM, Koes BW, Burdorf A. Associations between work-related factors and the carpal tunnel syndrome. A systematic review. Scand J Work Environ Health. 2009 Jan;35(1):19–36. doi:10.5271/sjweh.1306

30. Коневских ЛА, Макогон ИС, Бушуева ТВ. Способ диагностики вибрационной болезни. Патент на изобретение РФ № 2423708 от 10.07.2011г. [Konevskikh LA, Makogon IS, Bushueva TV. Sposob diagnostiki vibratsionnoi bolezni. Patent na izobretenie RF № 2423708 ot 10.07.2011. (In Russ.)].