A case of welder’s lung with end-stage pulmonary fibrosis

Abstract

Background Welding, performed regularly by more than a million workers worldwide, is associated with exposures to irritative, fibrogenic and carcinogenic fumes and gases.

Methods and Results We present the case of a welder who had worked under extremely poor hygiene conditions for nearly 20 years and had developed end-stage lung fibrosis, finally requiring lung transplantation. Detailed histopathology and scanning electron microscopy/energy dispersive X-ray spectroscopy (SEM/EDS) analyses of his lungs showed advanced interstitial fibrosis and dust deposits in the lungs and in peribronchial lymph nodes containing welding type bodies, Fe, Si (silica), Ti (titanium), SiAl (aluminum silicates), Fe with Cr (Steel), and Zr (Zirkonium).

Conclusion In the absence of a systemic disorder and the failure to meet the criteria for diagnosis of idiopathic pulmonary fibrosis (IPF), these findings suggest welder’s lung fibrosis as the most likely diagnosis.

Zusammenfassung

Hintergrund Schweißertätigkeiten, die weltweit von mehr als 1 Million Beschäftigten regelmäßig durchgeführt werden, sind mit der Exposition gegenüber irritativ wirkenden, fibrosierenden und karzinogenen Rauchen und Gasen verbunden.

Methoden und Ergebnisse Es handelt sich um einen Schweißer, der unter extrem schlechten arbeitshygienischen Bedingungen nahezu 20 Jahre arbeitete und eine Lungenfibrose im Endstadium entwickelte, die schließlich eine Lungentransplantation erforderlich machte. Detaillierte histopathologische, rasterelektronenmikroskopische-/Energiedispersive röntgenspektroskopische Untersuchungen (REM/EDX) der Lunge bestätigten die fortgeschrittene interstitielle Lungenfibrose und massive Schweißstaubablagerungen in der Lunge und in peribronchialen Lymphknoten. Dabei fanden sich Schweißrauchkörperchen, Fe, Si (Silizium), Ti (Titan), SiAl (Aluminumsilikate), Fe mit Cr (Stahl), Zr (Zirkonium).

Schlussfolgerungen Die schweren pulmonalen Veränderungen und ausgedehnten Schweißstaubablagerungen, die fehlenden Hinweise auf eine systemische Erkrankung sowie die für eine idiopathische Lungenfibrose untypischen Befunden belegen das Vorliegen einer Siderofibrose.

Schlüsselwörter

Schweißerlungenfibrose - Histopathologie - Rasterelektonenmikroskopie - Energiedisperse Röntgenspektroskopie - Lungenfunktion

Keywords

Welder’s lung - histopathology - scanning electron microscopy - energy dispersive X-ray spectroscopy - lung function

Publication History

Received: 09 January 2023

Accepted after revision: 01 February 2023

Article published online:
12 June 2023

• References

• 1 Abraham JL, Hunt A, Burnett BR. Steel (Fe-Cr) particles as a marker of welding fume exposure, frequency of occurrence and prevalence in a series of over 400 human lungs. Ann occup Hyg 1994; 38: 551-557
• 2 Stern RM, Pigott GH, Abraham JL. Fibrogenic potential of welding fumes. J Appl Toxicol 1983; 3: 18-30 DOI: 10.1002/jat.2550030106. (PMID: 6875173)
• 3 BMAS. Wissenschaftliche Begründung zur Berufskrankheit Nummer 4115. Lungenfibrose durch extreme und langjährige Einwirkung von Schweißrauchen und Schweißgasen – (Siderofibrose). BArbBl 2016; 10/2006, (Bek. des BMAS vom 1. September 2006 – 4-45222-4113 –). p.35 ff.
• 4 Buerke U, Schneider J, Rosler J. et al. Interstitial pulmonary fibrosis after severe exposure to welding fumes. Am J Ind Med 2002; 41: 259-268 DOI: 10.1002/ajim.10055. (PMID: 11920969)
• 5 Müller K-M, Verhoff MA. Graduierung von Sideropneumokoniosen. Pneumologie 2000; 54: 315-317 DOI: 10.1055/s-2000-6952. (PMID: 11008471)
• 6 Zober A. Symptome und Befunde am bronchopulmonalem System bei Elektroschweißern. I. Mitteilung: Epidemiologie. Zbl Bakt Mikrobiol Hyg 1981; 173: 120-148
• 7 Rastogi S, Gupta BN, Husain T. et al. Spirometric abnormalities among welders. Environ Res 1991; 56: 15-24
• 8 Schneider WD, Dietz E, Gierke E. et al. Siderose, chronische Bronchitis und Lungenfunktion bei Elektroschweßern – eine epidemiologische Längsschnittstudie. Verh Dtsch Ges Arbeitsmed 1987; 27: 427-431
• 9 Schneider WD, Maintz G, Reimer W. et al. Zur funktionellen Bedeutung von Lungensiderosen bei Elektroschweißern. Z ges Inn Med 1987; 42: 128-130
• 10 Cosgrove MP. Pulmonary fibrosis and exposure to steel welding fume. Occup Med (Lond) 2015; 65: 706-712 DOI: 10.1093/occmed/kqv093. (PMID: 26152561)
• 11 Nasr M, Savici D, Tudor L. et al. Inorganic dust exposure causes pulmonary fibrosis in smokers: analysis using light microscopy, scanning electron microscopy and energy dispersive X-ray spectroscopy. Arch Envir Occup Health 2007; 61: 53-60
• 12 Abraham JL. Analysis of fibrous and non-fibrous particles. (Environmental and occupational medicine; ). 4th edition. Philadelphia, USA: Lippincott Williams and Wilkins; 2006
• 13 Casanova C, Celli BR, Barria P. et al. The 6-min walk distance in healthy subjects: reference standards from seven countries. Eur Respir J 2011; 37: 150-156 DOI: 10.1183/09031936.00194909.
• 14 Quanjer PH, Stanojevic S, Cole TJ. et al. Multi-ethnic reference values for spirometry for the 3–95-yr age range: the global lung function 2012 equations. Eur Respir J 2012; 40: 1324-143 DOI: 10.1183/09031936.00080312. (PMID: 22743675)
• 15 Cotes JE, Chinn DJ, Quanjer PH. et al. Standardization of the measurement of transfer factor (diffusing capacity). Report Working Party Standardization of Lung Function Tests, European Community for Steel and Coal. Official Statement of the European Respiratory Society. Eur Respir J Suppl 1993; 16: 41-52 (PMID: 8499053)
• 16 Raghu G, Weycker D, Edelsberg J. et al. Incidence and prevalence of idiopathic pulmonary fibrosis. Am J Respir Crit Care Med 2006; 174: 810-816 DOI: 10.1164/rccm.200602-163OC. (PMID: 16809633)
• 17 Raghu G, Remy-Jardin M, Myers JL. et al. Diagnosis of Idiopathic Pulmonary Fibrosis. An Official ATS/ERS/JRS/ALAT Clinical Practice Guideline. Am J Respir Crit Care Med 2018; 198: e44-e68 DOI: 10.1164/rccm.201807-1255ST. (PMID: 30168753)
• 18 Roshan R, Guptal M, Kulshrestha R. et al. Combined pulmonary fibrosis and emphysema in a welder. Monaldi Arch Chest Dis 2012; 77: 26-28 DOI: 10.4081/monaldi.2012.164. (PMID: 22662643)
• 19 Antonini JM, Roberts JR, Schwegler-Berry D. et al. Comparative microscopic study of human and rat lungs after overexposure to welding fume. Ann Occup Hyg 2013; 57: 1167-1179 DOI: 10.1093/annhyg/met032. (PMID: 23798603)
• 20 Scharrer E, Bittmann I, Behr J. et al. Siderofibrosis, MOTT, and lung transplantation in a worker welding in confined spaces. Pneumologie 2003; 57: 15-18 DOI: 10.1055/s-2003-36639. (PMID: 12528062)
• 21 Antonini JM, Lewis AB, Roberts JR. et al. Pulmonary effects of welding fumes: review of worker and experimental animal studies. Am J Ind Med 2003; 43: 350-360 DOI: 10.1002/ajim.10194. (PMID: 12645092)
• 22 Lillienberg L, Zock JP, Kromhout H. et al. A population-based study on welding exposures at work and respiratory symptoms. Ann Occup Hyg 2008; 52: 107-115 DOI: 10.1093/annhyg/mem063. (PMID: 18216372)
• 23 Taylor MD, Roberts JR, Leonard SS. et al. Effects of welding fumes of differing composition and solubility on free radical production and acute lung injury and inflammation in rats. Toxicol Sci 2003; 75: 181-191 DOI: 10.1093/toxsci/kfg173. (PMID: 12832661)
• 24 BAUA. Sicherheit und Gesundheit bei der Arbeit – Berichtsjahr 2020 Unfallverhütungsbericht Arbeit. 2021 Accessed May 19, 2023 at: https://www.baua.de/DE/Angebote/Publikationen/Berichte/Suga-2020.pdf?__blob=publicationFile&v=7