Fluorwasserstoffsäure Exposition

VonMichael I. Greenberg, MD, Drexel University College of Medicine;
David Vearrier, MD, MPH, University of Mississippi Medical Center
Überprüft/überarbeitet Mai 2022
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Flusssäure wird häufig in der Industrie verwendet, und eine Exposition der Haut führt zu tiefgreifenden, schmerzhaften Weichteilverletzungen sowie zu lokaler und manchmal auch systemischer Fluoridtoxizität. Die Behandlung umfasst lokale Maßnahmen zur Behandlung von Verätzungen sowie topisches und/oder parenterales Kalzium.

Flusssäure wird in zahlreichen industriellen Prozessen eingesetzt, z. B. bei der Ölraffination, dem Ätzen von Silizium und Glas, der Herstellung von Kühlmitteln, Fluorpolymeren und Aluminiummetallen. Flusssäure wird auch als Ziegel- und Steinreiniger, Rostlöser und Felgenreiniger verwendet. Obwohl die meiste Flusssäure-Exposition berufsbedingt ist, sind einige flusssäurehaltige Produkte im Einzelhandel erhältlich, und es kommt zu einer nicht berufsbedingten Exposition.

Flusssäure ist in verdünnter wässriger Lösung eine schwache Säure (pKa = 3,17) und liegt hauptsächlich in der nichtionisierten Form vor. Im Vergleich zu starken Säuren, die hauptsächlich in ionisierter Form vorliegen, ist Flusssäure in verdünnten Lösungen besser in der Lage, die Hautbarriere zu durchdringen und in die lokalen Weichteile zu diffundieren, wo sie Verletzungen verursacht. Starke Säuren verursachen nur eine direkte Verätzung (koagulative Nekrose, die in der Regel das darunter liegende Weichgewebe verschont), während Flusssäure aufgrund seines Säuregehalts eine Verätzung der Haut verursacht und durch das Eindringen des Fluoridions auch das darunter liegende Weichgewebe schädigt.

In wässrigen intra- und extrazellulären Räumen bildet Fluorid Komplexe mit zweiwertigen Kationen (Kalzium, Magnesium), die unlösliches Kalziumfluorid und Magnesiumfluorid bilden. Die Bildung dieser unlöslichen Salze fördert die Freisetzung von mehr Fluoridionen aus der Flusssäure (nach dem Prinzip von Le Chatelier). Die Entfernung von Kalzium und Magnesium aus der Lösung führt zu lokaler Hypokalzämie und Hypomagnesiämie, die zelluläre Dysfunktion und Zelltod verursachen können. Bei ausreichender Exposition kann es zu einer systemischen Hypokalzämie und Hypomagnesiämie kommen, die zu Herzrhythmusstörungen führen können. Darüber hinaus kann das Fluorid selbst arrhythmogen sein.

Die Zeit bis zum Auftreten von Symptomen ab dem Zeitpunkt der Exposition variiert und steht in umgekehrter Beziehung zur Flusssäure-Konzentration. Die Exposition gegenüber konzentrierten Präparaten (> 50% Flusssäure) führt zu sofortigen Schmerzen und Gewebeschäden aufgrund der direkten Ätzwirkung auf die Haut oder Schleimhäute. Dieser Effekt ist zum Teil auf einen deutlichen Anstieg des Säuregehalts von Flusssäure bei hohen Konzentrationen und auf die Flusssäure-Homoassoziation zurückzuführen, die zu einem Anstieg der disassoziierten Protonen führt. Umgekehrt kann die Exposition gegenüber verdünnten Zubereitungen (< 20% Flusssäure) erst mehrere Stunden nach der Exposition zu Schmerzen oder klinischen Befunden führen, da die durch die lokale Hypokalzämie und Hypomagnesiämie verursachte zelluläre Dysfunktion und der Zelltod Zeit brauchen, um sich zu entwickeln.

Die Flusssäure-Exposition kann über die Haut, die Augen, oral oder inhalativ erfolgen. Der häufigste Weg beruflicher Exposition gegenüber HF ist dermal.

Symptome und Anzeichen von Fluorwasserstoffsäure Exposition

Die Symptome und Anzeichen einer Fluorwasserstoffsäure-Exposition variieren je nach Expositionsweg.

Dermal

Der Schmerz ist in der Regel das erste Symptom, das nach einer Exposition der Haut auftritt, und geht den Anzeichen einer Verätzung voraus, wie z. B. Erythem (1. Grad), Ödem und Blasenbildung (2. Grad) oder grau-weiße Verfärbung (3. Grad). Die Schmerzen sind oft stärker als aufgrund der offensichtlichen Hautbeteiligung erwartet. Wenn die Finger und Nagelbetten verätzt sind, können die Nägel intakt bleiben, und die Schmerzen können stark sein, obwohl die Nägel und die Haut offensichtlich nicht oder nur minimal betroffen sind.

Oral

Eine orale berufsbedingte Exposition gegenüber Flusssäure ist weniger häufig, kann aber auftreten, wenn flusssäurehaltige wässrige Lösungen in nicht gekennzeichneten Behältern (z. B. Wasserflaschen) gelagert werden. Eine nicht berufsbedingte orale Flusssäure-Exposition kann durch Selbstverletzungsversuche oder durch das Verschlucken von Kleinkindern bei der Erkundung entstehen.

Die orale Aufnahme von verdünnter Flusssäure-Lösung kann zu Rötungen und Ödemen im Oropharynx und zu gastrointestinalen Reizungen führen; das Verschlucken einer kleinen Menge kann asymptomatisch sein. Die orale Aufnahme von konzentrierter Flusssäure-Lösung führt zu hämorrhagischer Gastritis und Lungentoxizität ähnlich wie bei inhalativer Exposition.

Inhalativ

Die inhalative Exposition gegenüber Flusssäure führt am häufigsten zu Schmerzen in den oberen Atemwegen und in der Brust (beschrieben als Brennen), Husten und Kurzatmigkeit. Die Patienten können auch über Übelkeit, Erbrechen, Kopfschmerzen und ein brennendes Gefühl auf der Haut berichten, die Flusssäure-Dämpfen ausgesetzt war. Die Zeit bis zum Auftreten der Symptome verhält sich umgekehrt proportional zur Flusssäure-Konzentration in der Luft. Es können Rötungen und Ödeme im Rachenraum sowie Keuchen, Rasselgeräusche und Atembeschwerden auftreten. Bei schwerer inhalativer Exposition können Patienten eine hämorrhagische Alveolitis mit Hämoptyse oder ein akutes hypoxämisches Atemversagen (adultes Atemnotsyndrom [ARDS]) entwickeln, das tödlich sein kann.

Systemisch

Dermale, orale oder inhalative Flusssäure-Exposition kann zu systemischer Fluoridtoxizität führen (eine okulare Exposition wurde nicht mit systemischer Toxizität in Verbindung gebracht). Die systemische Toxizität setzt nach oraler Flusssäure-Exposition schneller ein, da die systemische Absorption nach oraler Exposition schneller erfolgt als nach dermaler Exposition. Die dermale Exposition gegenüber konzentrierter Flusssäure-Lösung kann zu systemischer Fluoridtoxizität führen, selbst wenn die betroffene Körperoberfläche klein ist.

Die systemische Fluoridtoxizität ist gekennzeichnet durch Hypokalzämie, Hypomagnesiämie und beeinträchtigte Herzkontraktilität. Es kann auch eine Hyperkaliämie auftreten. Herzrhythmusstörungen einschließlich polymorpher ventrikulärer Tachykardien (Torsades de pointes), Kammerflimmern und Asystolie können auftreten. Eine Hypokalzämie kann zu einer Gerinnungsstörung führen.

Okuläre Symptome

Eine Exposition der Augen gegenüber Flusssäure kann durch Spritzer einer wässrigen Lösung oder durch gasförmige Flusssäure verursacht werden. Eine leichte (verdünnte) Exposition kann Augenschmerzen, Bindehautinjektionen und Chemose verursachen, die sich möglicherweise erst Stunden nach der Exposition manifestieren. Wenn die Exposition konzentrierter ist, treten die Symptome schneller auf; es kann zu einer koagulativen Nekrose der Hornhaut kommen, und der Globus kann rupturieren.

Diagnose einer Flusssäure-Exposition

  • Klinische Untersuchung

  • Elektrolytspiegel

Die Diagnose von Problemen aufgrund von Fluorwasserstoffsäure-Exposition beginnt mit einer gründlichen Anamnese und körperlichen Untersuchung. Die Ärzte sollten Informationen über eine mögliche Exposition in den letzten 24 Stunden einholen, einschließlich des Weges und der Dauer der Exposition, der Flusssäure-Konzentration, anderer Chemikalien in der Formulierung und der Verwendung von persönlicher Schutzausrüstung (PSA).

Es gibt keinen spezifischen Test für Flusssäure-Vergiftungen; Hypokalzämie (idealerweise als ionisiertes Kalzium gemessen), Hyperkaliämie, Hypomagnesiämie und erhöhtes Serumfluorid (falls vorhanden) können jedoch auf eine systemische Exposition hindeuten. Mit Ausnahme der meisten leichten Verbrennungen werden die Patienten in der Regel zur Überwachung auf systemische Toxizität und für alle indizierten Behandlungen ins Krankenhaus eingeliefert.

Ein Lungenfunktionstest ist nicht sofort erforderlich, kann aber ein restriktives Lungenkrankheitsbild detektieren.

Besteht der Verdacht auf ein Lungenödem, werden eine Röntgenaufnahme des Thorax und andere geeignete Tests (z. B. Pulsoxymetrie) durchgeführt. Wenn die Finger verätzt sind, werden sofort Röntgenaufnahmen gemacht, um zu prüfen, ob die Knochen beschädigt sind.

Wenn eine systemische Exposition möglich ist, wird eine Elektrokardiographie durchgeführt, um die Auswirkungen von Hypokalzämie (z. B. ein verlängertes QT-Intervall) und Hyperkaliämie (T-Wellen mit Spitzenwert, Verbreiterung des QRS-Intervalls, Abflachung der P-Welle, Sinuswellenmuster) zu überprüfen.

Bei oraler Aufnahme sollte in der Regel eine Endoskopie durchgeführt werden, und es sollte eine Konsultation mit einem Gastroenterologen und/oder HNO-Arzt erfolgen.

Prognose bei Flusssäure-Exposition

Die Prognose hängt von der Art der Fluorwasserstoffsäure-Exposition ab.

Dermal

Die Prognose nach leichter dermaler Flusssäure-Exposition ist gut, wenn der Patient umgehend untersucht und behandelt wird. Wie bei anderen chemischen Verätzungen klingen die Symptome in der Regel nach einigen Tagen bis Wochen ab, je nach Schwere der Verätzung.

Oral

Bei Patienten, die eine verdünnte Flusssäure-Lösung eingenommen haben, kann es zu einer reversiblen Reizung des Oropharynx oder des Magen-Darm-Trakts kommen, oder sie bleiben asymptomatisch und haben eine günstige Prognose. Die orale Aufnahme von konzentrierter Flusssäure-Lösung kann zu tödlichen Magen-Darm-Blutungen oder systemischer Fluoridtoxizität führen, die tödlich sein kann. Wenn Patienten mit schweren Verätzungen des Magen-Darm-Trakts überleben, können sich Langzeitfolgen wie Strikturen entwickeln.

Systemisch

Bei Patienten mit systemischer Fluoridtoxizität besteht ein hohes Risiko für Herzrhythmusstörungen und Hypotonie.

Inhalativ

Die Prognose nach inhalativer Exposition hängt von der Intensität und Chronizität der Exposition ab. Bei einer leichten bis mittelschweren Inhalationsexposition können die Symptome spontan über einen Zeitraum von Stunden bis Tagen abklingen. Stärkere Expositionen können zu einer anhaltenden Reizung der oberen Atemwege (reaktives Syndrom der oberen Atemwege [RUDS]) oder einer Lungenreizung (reaktives Syndrom der Atemwege [RADS]) führen, die über Monate bis Jahre anhält. Eine chronische berufsbedingte Flusssäure-Exposition kann zu einem bronchialen Hyperreaktivitätssyndrom führen, das als "Ofenarbeiterasthma" bezeichnet wird. Serienmäßige Lungenfunktionstests können zur Überwachung von RADS und bronchialer Hyperreaktivität bei Arbeitnehmern, die Flusssäure ausgesetzt sind, eingesetzt werden.

Okuläre Symptome

Wenn die Augenexposition leicht ist, klingen die Reizung der Bindehaut und die Chemose (die typischerweise auftritt) im Laufe einiger Tage ab, und es sind keine Langzeitfolgen zu erwarten. Bei stärkerer Exposition können Hornhautverletzungen oder Hornhautablösungen zu chronischer Bindehautentzündung, Hornhauttrübung oder Gefäßbildung, Glaukom oder Keratitis sicca führen.

Behandlung der Flusssäure-Exposition

  • Verschiedene Behandlungen je nach Art der Exposition

  • Gegebenenfalls unverzügliche Dekontamination

  • Kalzium- und Magnesiumsalze

Dermal

Es sollte eine sofortige Dekontamination durchgeführt werden, einschließlich des Entfernens kontaminierter Kleidung oder Arbeitsmittel und des 15-minütigen Abspülens der betroffenen Bereiche mit Wasser. Nach der Dekontamination sollte 2,5%iges Kalziumglukonat- oder Kalziumkarbonatgel auf die betroffene Stelle aufgetragen und mit einem okklusiven, nicht haftenden Verband abgedeckt werden (bei Fingerverletzungen kann das Gel in einen chirurgischen Handschuh gefüllt werden, der dem Patienten über die Hand gezogen wird). Die Anwendung des löslichen Kalziumsalzes in Bereichen, die Flusssäure ausgesetzt sind, führt zu einer Komplexbildung von Kalzium mit Fluorid, wodurch lösliches Kalziumfluorid entsteht. Diese Reaktion führt zu einem Fluoridkonzentrationsgefälle, das die Diffusion von Flusssäure aus dem Körper in das Gel begünstigt.

Topisches Kalzium wird bis zur Schmerzlinderung appliziert.

Wenn die Schmerzen trotz der Anwendung von lokalem Kalzium anhalten oder wenn der Patient konzentrierten Flusssäure-Lösungen ausgesetzt war, kann Kalziumglukonat subkutan oder intraarteriell injiziert werden. Kalziumchlorid sollte auf diese Weise nicht gegeben werden, da Gewebenekrosen ein Risiko darstellen.

Zur subkutanen Injektion können 0,5 ml 5%iges Kalziumglukonat pro Quadratzentimeter infiltriert werden. Das iatrogene Kompartmentsyndrom ist ein Risiko in kleinen Gewebekompartimenten (z. B. der Hand). Wenn diese Bereiche betroffen sind, sollten die Risiken und Vorteile einer Kalziuminfiltration abgewogen werden. Es sollten nicht mehr als 0,5 ml der Lösung pro Finger injiziert werden.

Bei intraarterieller Verabreichung können 50 ml 2%iges Kalziumglukonat über einen Zeitraum von 4 Stunden in die Arterie infundiert werden, die den betroffenen Bereich durchblutet. Die Risiken der arteriellen Kanülierung sollten bei der Entscheidung über die Durchführung dieses Verfahrens berücksichtigt werden.

Mit Ausnahme der geringfügigsten oder oberflächlichsten Verletzungen ist eine Verlegung in ein Verbrennungszentrum erforderlich, wo ein chirurgischer Eingriff, einschließlich Hauttransplantation, Débridement von nekrotischem Gewebe, Fasziotomie und Amputation, möglich ist.

Oral

Die Magenentleerung mit einer orogastrischen (OG) oder nasogastrischen (NG) Sonde sollte so bald wie möglich nach einer oralen Flusssäure-Exposition durchgeführt werden. Es ist unwahrscheinlich, dass eine Magenentleerung von Vorteil ist, wenn seit der Einnahme > 1 Stunde vergangen ist. Dieselbe OG- oder NG-Sonde kann zur Verabreichung von Kalzium- oder Magnesiumsalz an den Magen-Darm-Trakt verwendet werden, obwohl der Nutzen nur begrenzt nachgewiesen ist. Wie bei anderen ätzenden Substanzen ist auch Aktivkohle kontraindiziert.

Ein Gastroenterologe sollte wegen einer möglichen Endoskopie konsultiert werden.

Systemisch

Patienten mit systemischer Fluoridtoxizität sollten zur Herzüberwachung, seriellen Elektrokardiographie und bei Verdacht auf eine verminderte kardiale Kontraktilität zur Echokardiographie in eine Intensivstation eingewiesen werden. Die Kalzium-, Magnesium-, Kalium- und Phosphatwerte werden seriell gemessen und bei Bedarf behandelt.

Die Behandlung der systemischen Fluoridtoxizität umfasst Kalzium- und Magnesiumsalze, die intravenös verabreicht werden, um das durch die Komplexbildung mit Fluorid verlorene Kalzium und Magnesium wieder aufzufüllen. Bei verminderter kardialer Kontraktilität werden i.v. Flüssigkeiten und Vasopressoren und/oder inotrope Unterstützung gegeben. Magnesiumsulfat kann als Initialdosis von 4–6 g i.v. über 60 Minuten gegeben werden, gefolgt von einer Infusion von 2–4 g/Stunde. Die Patienten sollten auf Hypotonie und Atemdepression überwacht werden. Kalziumglukonat kann als Initialdosis von 6 g i.v. über 60 Minuten gegeben werden, gefolgt von einer Infusion von 0,5 mEq/kg/Stunde. Wenn ein zentraler Venenkatheter zur Verfügung steht, kann Kalziumchlorid anstelle von Kalziumglukonat in einer Initialdosis von 2 g verwendet werden, gefolgt von einer Infusion von 0,5 mEq/kg/Stunde. Bei persistierender oder erneut auftretender Hypokalzämie oder Hypomagnesiämie kann die Zufuhr von Magnesium und Kalzium wiederholt werden. Die Menge der zu verabreichenden zusätzlichen Elektrolyte sollte anhand von Echtzeit-Bluttests bestimmt werden.

Natriumbicarbonat kann bei Azidämie intravenös verabreicht werden, obwohl sich nur wenige Studien mit seiner Wirksamkeit befassen.

Fluoridionen werden durch Hämodialyse eliminiert. Bei Patienten mit systemischer Toxizität sollte eine Hämodialyse in Erwägung gezogen werden, obwohl diese Patienten möglicherweise klinisch zu instabil sind, um sich dem Verfahren zu unterziehen.

Inhalativ

Inhalative Exposition kann mit vernebeltem Kalziumglukonat behandelt werden; 2,5% und 5% Kalziumglukonat können als intermittierende oder kontinuierliche Behandlung verabreicht werden. Patienten mit Giemen und Bronchospasmus können auch mit einem vernebelten Beta-Agonisten (z. B. Albuterol), vernebeltem Ipratropium und oralen oder intravenösen Kortikosteroiden behandelt werden. Patienten mit ARDS-ähnlichen Symptomen können mit Standardmaßnahmen für ARDS behandelt werden, einschließlich Überdruckbeatmung, Anwendung von hohem positivem endexspiratorischem Druck und Bauchlagerung.

Okuläre Symptome

Eine rasche Dekontamination ist sehr wichtig. Nach der Spülung an einer Augenspülstation am Arbeitsplatz sollte die Spülung auf dem Weg ins Krankenhaus fortgesetzt werden. Die Fortsetzung der Spülung in der Notaufnahme kann mit normaler Kochsalzlösung oder sterilem Wasser erfolgen, das mit einer Morgan-Linse auf das betroffene Auge oder die betroffenen Augen aufgetragen wird. Es wird eine Spülung mit mindestens 2 bis 3 Litern Flüssigkeit empfohlen. Augenspülungen mit kalziumhaltigen Lösungen, die reizend sind und Hornhautverletzungen verursachen können, sollten nicht verwendet werden. In der Akutversorgung sollte ein Augenarzt konsultiert werden, und es sollte eine augenärztliche Nachsorge organisiert werden.

Prävention von Fluorwasserstoffsäure-Exposition

Verschiedene Organisationen (z. B. Occupational Safety and Health Administration [OSHA], National Institute for Occupational Safety and Health [NIOSH]) geben Empfehlungen zur Minimierung des Risikos einer Exposition gegenüber Flusssäure. Zu diesen Empfehlungen gehören:

  • Bereitstellung von Informationen für Arbeitnehmer über die spezifischen Gefahren von Flusssäure, bevor sie damit umgehen

  • Begrenzung der Zeit, in der Arbeiter Flusssäure ausgesetzt sind

  • Verpflichtung der Arbeitnehmer, einen ordnungsgemäß funktionierenden Abzug und eine geeignete persönliche Schutzausrüstung (PSA) zu tragen, z. B. eine Schutzbrille, Einweghandschuhe und eine säurefeste Schürze

  • Verpflichtung der Arbeitnehmer, lange Hosen, lange Ärmel und geschlossene Schuhe zu tragen

  • Ausstattung des Arbeitsbereichs mit einer Sicherheitsdusche und einer Augenspülstation

  • Bereitstellung von Kalziumglukonat für die Hautbehandlung

  • Richtige Lagerung von Flusssäure

  • Ausstattung aller Bereiche, in denen Flusssäure verwendet wird, mit Ausrüstungen zur Bekämpfung von Verschüttungen (z. B. trockenes Magnesiumsulfat, Polster zur Bekämpfung von Verschüttungen, Natriumbikarbonatlösung)

Wichtige Punkte

  • Am Arbeitsplatz kann es zu einer Exposition gegenüber Flusssäure über die Haut, oral, durch Einatmen und über die Augen kommen.

  • Die Symptome treten unmittelbar nach der Exposition gegenüber konzentrierten Flusssäure-Formulierungen auf, können sich aber nach der Exposition gegenüber verdünnten Flusssäure-Formulierungen um mehrere Stunden verzögern.

  • Verätzungen der Oberfläche und die Komplexbildung von Kalzium oder Magnesium mit dem Fluorid-Ion in Flusssäure führen zu lokaler Hypokalzämie und Hypomagnesiämie, die zu zellulärer Dysfunktion und Tod führen.

  • Behandeln Sie Verätzungen der Haut und starke Schmerzen aufgrund von Verätzungen der Haut mit dermalem, subkutanem oder intraarteriellem Kalzium; bringen Sie fast alle Patienten mit Verätzungen in ein Verbrennungszentrum.

  • Bei oraler Exposition ist eine orogastrische oder nasogastrische Sonde zu verwenden, um den Magen so schnell wie möglich zu entleeren; das Verschlucken von konzentrierter Flusssäure-Lösung ist sowohl giftig als auch ätzend und kann tödlich sein.

  • Behandeln Sie Patienten mit inhalativer Exposition mit vernebeltem Kalziumglukonat; behandeln Sie Patienten, die einer konzentrierteren Exposition ausgesetzt waren und die ARDS-ähnliche Symptome aufweisen, mit den üblichen Behandlungen für ARDS.

  • Patienten mit systemischer Fluoridtoxizität (die auf dermale, orale oder inhalative Exposition zurückzuführen sein kann) sollten zur kontinuierlichen Überwachung und Betreuung auf eine Intensivstation eingewiesen und mit Magnesium- und Kalziuminfusionen sowie bei Bedarf mit Vasopressoren behandelt werden.

  • Nach einer Exposition der Augen sind diese sofort, kontinuierlich und gründlich zu spülen, und es sollte ein Augenarzt konsultiert und eine Nachsorge durchgeführt werden.