Die Bewertung von Expositionen ist ein entscheidender Schritt bei der Identifizierung von Gefahren am Arbeitsplatz durch epidemiologische Untersuchungen. Der Expositionsbeurteilungsprozess kann in eine Reihe von Tätigkeiten unterteilt werden. Diese beinhalten:

1. Zusammenstellung eines Verzeichnisses potenziell toxischer Stoffe und Mischungen, die in der angestrebten Arbeitsumgebung vorhanden sind
2. Bestimmung, wie Expositionen auftreten und wie wahrscheinlich es ist, dass sie zwischen den Mitarbeitern variieren
3. Auswahl geeigneter Messgrößen oder Indizes zur Quantifizierung von Expositionen
4. Sammeln von Daten, die es den Studienteilnehmern ermöglichen, qualitative oder quantitative Expositionswerte für jede Maßnahme zuzuordnen. Wenn möglich, sollten diese Tätigkeiten unter Anleitung eines qualifizierten Industriehygienikers durchgeführt werden.

Arbeitsmedizinische Studien werden oft wegen Unzulänglichkeiten bei der Bewertung von Expositionen kritisiert. Unzulänglichkeiten können zu einer differentiellen oder nicht differentiellen Fehlklassifizierung der Exposition und daraus resultierender Verzerrung oder Präzisionsverlust in den Expositions-Wirkungs-Analysen führen. Bemühungen zur Verbesserung der Situation werden durch mehrere kürzlich durchgeführte internationale Konferenzen und Texte zu diesem Thema belegt (ACGIH 1991; Armstrong et al. 1992; Proceedings of the Conference on Retrospective Assessment of Occupational Exposures in Epidemiology 1995). Offensichtlich bieten technische Entwicklungen neue Möglichkeiten zur Verbesserung der Expositionsbewertung. Diese Entwicklungen umfassen Verbesserungen bei der analytischen Instrumentierung, ein besseres Verständnis pharmakokinetischer Prozesse und die Entdeckung neuer Expositions-Biomarker. Da arbeitsmedizinische Studien häufig auf historischen Expositionsinformationen beruhen, für die keine spezifische Überwachung durchgeführt worden wäre, fügt die Notwendigkeit einer rückwirkenden Expositionsbewertung diesen Studien eine zusätzliche Dimension der Komplexität hinzu. Es werden jedoch weiterhin verbesserte Standards für die Bewertung und die Gewährleistung der Zuverlässigkeit solcher Bewertungen entwickelt (Sieemiatycki et al. 1986). Prospektive Expositionsabschätzungen können natürlich leichter validiert werden.

Die Belichtung bezeichnet die Konzentration eines Agens an der Grenze zwischen Individuum und Umwelt. Eine Exposition wird normalerweise angenommen, wenn bekannt ist, dass ein Arbeitsstoff in einer Arbeitsumgebung vorhanden ist, und eine vernünftige Erwartung besteht, dass ein Mitarbeiter mit diesem Arbeitsstoff in Kontakt kommt. Expositionen können als zeitgewichtete durchschnittliche 8-Stunden-Konzentration (TWA) ausgedrückt werden, die ein Maß für die Expositionsintensität ist, die über eine 8-stündige Arbeitsschicht gemittelt wurde. Spitzenkonzentrationen sind Intensitäten, die über kürzere Zeiträume, z. B. 15 Minuten, gemittelt werden. Die kumulative Exposition ist ein Maß für das Produkt aus durchschnittlicher Intensität und Dauer (z. B. eine mittlere 8-Stunden-TWA-Konzentration multipliziert mit den Jahren, in denen bei dieser mittleren Konzentration gearbeitet wurde). Abhängig von der Art der Studie und den interessierenden Gesundheitsergebnissen kann eine Bewertung der Spitzen-, Durchschnittsintensitäts-, kumulativen oder verzögerten Expositionen wünschenswert sein.

Im Gegensatz, empfohlen bezieht sich auf die Abscheidung oder Absorption eines Mittels pro Zeiteinheit. Die Dosis oder die tägliche Aufnahme eines Mittels kann abgeschätzt werden, indem Umgebungsmessdaten mit Standardannahmen bezüglich unter anderem Atemfrequenzen und dermaler Penetration kombiniert werden. Alternativ kann die Aufnahme auf der Grundlage von Biomonitoring-Daten geschätzt werden. Die Dosis würde idealerweise an dem interessierenden Zielorgan gemessen.

Wichtige Faktoren der Expositionsbeurteilung sind:

1. Identifizierung der relevanten Agenten
2. Bestimmung ihres Vorhandenseins und ihrer Konzentration in geeigneten Umweltmedien (z. B. Luft, Kontaktflächen)
3. Bewertung der wahrscheinlichen Aufnahmewege (Inhalation, Aufnahme über die Haut, Verschlucken), des zeitlichen Verlaufs der Exposition (tägliche Schwankungen) und der kumulativen Expositionsdauer, ausgedrückt in Wochen, Monaten oder Jahren
4. Bewertung der Wirksamkeit von technischen und persönlichen Kontrollen (z. B. die Verwendung von Schutzkleidung und Atemschutz kann Expositionen vermitteln) und schließlich
5. Wirt und andere Erwägungen, die Zielorgankonzentrationen modulieren können.

Dazu gehören das körperliche Niveau der Arbeitstätigkeit und der vorherige Gesundheitszustand von Personen. Bei der Beurteilung der Exposition gegenüber Stoffen, die persistent sind oder zur Bioakkumulation neigen (z. B. bestimmte Metalle, Radionuklide oder stabile organische Verbindungen), ist besondere Sorgfalt geboten. Bei diesen Materialien können die inneren Körperbelastungen selbst bei scheinbar niedrigen Umweltkonzentrationen schleichend zunehmen.

Auch wenn die Situation recht komplex sein kann, ist sie es oft nicht. Sicherlich stammen viele wertvolle Beiträge zur Identifizierung von Berufsgefahren aus Studien, die vernünftige Ansätze zur Expositionsbewertung verwenden. Zu den Informationsquellen, die bei der Identifizierung und Kategorisierung von Expositionen hilfreich sein können, gehören:

1. Mitarbeitergespräche
2. Personal- und Produktionsaufzeichnungen des Arbeitgebers (dazu gehören Arbeitsaufzeichnungen, Stellenbeschreibungen, Anlagen- und Prozesshistorien und Chemikalieninventare)
3. Experten Urteil
4. Arbeitshygieneaufzeichnungen (Bereichs-, Personen- und Compliance-Überwachung und Oberflächenwischproben zusammen mit Gesundheitsgefährdungs- oder umfassenden Untersuchungsberichten)
5. Interviews mit langjährigen oder pensionierten Mitarbeitern und
6. Biomonitoring-Daten.

Eine möglichst detaillierte Kategorisierung einzelner Engagements hat mehrere Vorteile. Die Aussagekraft einer Studie wird natürlich in dem Maße gesteigert, in dem die relevanten Expositionen angemessen beschrieben wurden. Zweitens kann die Glaubwürdigkeit der Befunde erhöht werden, da dem Confounding-Potenzial zufriedenstellender begegnet werden kann. Beispielsweise unterscheiden sich Referenten und exponierte Personen im Expositionsstatus, können sich aber auch in Bezug auf andere gemessene und nicht gemessene erklärende Faktoren für die interessierende Krankheit unterscheiden. Wenn jedoch innerhalb der Studienpopulation ein Expositionsgradient festgestellt werden kann, ist es weniger wahrscheinlich, dass derselbe Grad an Confounding innerhalb der Expositionsuntergruppen bestehen bleibt, wodurch die Studienergebnisse insgesamt gestärkt werden.

Job-Exposure-Matrizen

Einer der praktischeren und häufiger verwendeten Ansätze zur Expositionsbewertung war die indirekte Schätzung der Exposition auf der Grundlage von Berufsbezeichnungen. Die Verwendung von Job-Exposure-Matrizen kann effektiv sein, wenn vollständige Arbeitsverläufe verfügbar sind und sowohl die Aufgaben als auch die Expositionen, die mit den zu studierenden Jobs verbunden sind, eine angemessene Konstanz aufweisen. Im weitesten Sinne wurden standardmäßige Branchen- und Berufsbezeichnungsgruppierungen aus routinemäßig erhobenen Volkszählungsdaten oder Berufsdaten auf Sterbeurkunden entwickelt. Leider beschränken sich die in diesen großen Aktensystemen geführten Informationen oft auf den „aktuellen“ oder „üblichen“ Beruf. Da die Standardgruppierungen außerdem die Bedingungen an bestimmten Arbeitsplätzen nicht berücksichtigen, müssen sie in der Regel als grobe Expositionssurrogate betrachtet werden.

Für gemeinschafts- und registerbasierte Fall-Kontroll-Studien wurde eine detailliertere Expositionsbewertung erreicht, indem Expertenmeinungen verwendet wurden, um Daten aus dem beruflichen Werdegang, die durch persönliche Interviews erhalten wurden, in halbquantitative Bewertungen wahrscheinlicher Expositionen gegenüber bestimmten Wirkstoffen zu übersetzen (Sieemiatycki et al. 1986 ). Experten wie Chemiker und Industriehygieniker werden aufgrund ihres Wissens und ihrer Vertrautheit mit verschiedenen industriellen Prozessen ausgewählt, um bei der Expositionsbewertung zu helfen. Durch die Kombination der detaillierten Fragebogendaten mit dem Wissen über industrielle Prozesse war dieser Ansatz hilfreich bei der Charakterisierung von Expositionsunterschieden zwischen Arbeitsstätten.

Der Job-Exposure-Matrix-Ansatz wurde auch erfolgreich in branchen- und unternehmensspezifischen Studien eingesetzt (Gamble und Spirtas 1976). Individuelle Jobverläufe (eine chronologische Auflistung früherer Abteilungs- und Jobzuweisungen für jeden Mitarbeiter) werden häufig in den Personalakten des Unternehmens aufbewahrt und bieten, sofern verfügbar, einen vollständigen Jobverlauf für die Mitarbeiter, während sie in dieser Einrichtung arbeiten. Diese Daten können durch persönliche Befragungen der Studienteilnehmer ergänzt werden. Im nächsten Schritt werden alle während der Studienzeit verwendeten Berufsbezeichnungen und Abteilungs- bzw. Arbeitsbereichsbezeichnungen inventarisiert. Diese können in großen Anlagen mit mehreren Prozessen oder in Unternehmen innerhalb einer Branche leicht in die Hunderte oder sogar Tausende gehen, wenn Produktion, Wartung, Forschung, Engineering, Anlagenunterstützungsdienste und Verwaltungsaufgaben alle über einen Zeitraum (oft mehrere Jahrzehnte) betrachtet werden. Änderungen in industriellen Prozessen ermöglichen. Die Datenkonsolidierung kann erleichtert werden, indem eine Computerdatei aller Aufzeichnungen des Arbeitsverlaufs erstellt wird und dann Bearbeitungsroutinen verwendet werden, um die Berufsbezeichnungsterminologie zu standardisieren. Diese Jobs mit relativ homogenen Expositionen können kombiniert werden, um den Prozess der Verknüpfung von Expositionen mit einzelnen Jobs zu vereinfachen. Die Gruppierung von Arbeitsplätzen und Arbeitsorten sollte jedoch nach Möglichkeit durch Messdaten gestützt werden, die nach einer fundierten Stichprobenstrategie erhoben wurden.

Auch bei computergestützten Arbeitsverläufen kann eine nachträgliche Zuordnung von Expositionsdaten zu Personen eine schwierige Aufgabe sein. Sicherlich werden sich die Bedingungen am Arbeitsplatz ändern, wenn sich Technologien ändern, sich die Produktnachfrage ändert und neue Vorschriften eingeführt werden. In vielen Branchen kann es auch zu Änderungen bei Produktformulierungen und saisonalen Produktionsmustern kommen. Über einige Änderungen können dauerhafte Aufzeichnungen geführt werden. Es ist jedoch weniger wahrscheinlich, dass Aufzeichnungen über saisonale und andere marginale Prozess- und Produktionsänderungen aufbewahrt werden. Mitarbeiter können auch geschult werden, um mehrere Jobs auszuführen, und dann zwischen den Jobs wechseln, wenn sich die Produktionsanforderungen ändern. All diese Umstände erhöhen die Komplexität der Expositionsprofile der Mitarbeiter. Dennoch gibt es auch Arbeitsumgebungen, die seit vielen Jahren relativ unverändert geblieben sind. Letztendlich muss jede Arbeitseinstellung für sich bewertet werden.

Letztendlich wird es notwendig sein, die Arbeitslebens-Expositionsgeschichte jeder Person in einer Studie zusammenzufassen. Es wurde ein beträchtlicher Einfluss auf die endgültigen Expositions-Wirkungs-Risikomaße nachgewiesen (Suarez-Almazor et al. 1992), und daher muss bei der Auswahl des am besten geeigneten zusammenfassenden Expositionsmaßes große Sorgfalt walten.

Arbeitshygiene – Umweltmessung

Die Überwachung der Arbeitsbelastung ist eine grundlegende kontinuierliche Aktivität zum Schutz der Gesundheit der Mitarbeiter. So können zum Zeitpunkt der Planung einer epidemiologischen Studie bereits arbeitshygienische Aufzeichnungen vorliegen. Wenn dies der Fall ist, sollten diese Daten überprüft werden, um festzustellen, wie gut die Zielpopulation abgedeckt ist, wie viele Jahre Daten in den Dateien vertreten sind und wie einfach die Messungen mit Jobs, Arbeitsbereichen und Personen verknüpft werden können. Diese Feststellungen werden sowohl bei der Beurteilung der Durchführbarkeit der epidemiologischen Studie als auch bei der Identifizierung von Datenlücken hilfreich sein, die durch zusätzliche Probenahmen der Exposition geschlossen werden könnten.

Besonders wichtig ist die Frage, wie Messdaten am besten mit bestimmten Jobs und Personen verknüpft werden können. Probenahmen aus Bereichen und Atemzonen können für Industriehygieniker hilfreich sein, um Emissionsquellen für Korrekturmaßnahmen zu identifizieren, könnten jedoch weniger nützlich sein, um die tatsächliche Exposition der Mitarbeiter zu charakterisieren, es sei denn, es wurden sorgfältige Zeitstudien der Arbeitsaktivitäten der Mitarbeiter durchgeführt. Beispielsweise kann eine kontinuierliche Bereichsüberwachung zu bestimmten Tageszeiten Exkursionsbelastungen erkennen, es bleibt jedoch die Frage, ob sich Mitarbeiter zu diesem Zeitpunkt im Arbeitsbereich aufgehalten haben oder nicht.

Personenbezogene Probenahmedaten liefern im Allgemeinen genauere Schätzungen der Mitarbeiterexposition, solange die Probenahme unter repräsentativen Bedingungen durchgeführt wird, die Verwendung persönlicher Schutzausrüstung angemessen berücksichtigt wird und die Arbeitsaufgaben und Prozessbedingungen von Tag zu Tag relativ konstant sind. Personenbezogene Proben können durch die Verwendung persönlicher Identifikatoren leicht mit dem einzelnen Mitarbeiter verknüpft werden. Diese Daten können nach Bedarf auf andere Mitarbeiter in denselben Jobs und auf andere Zeiträume verallgemeinert werden. Aufgrund ihrer eigenen Erfahrung haben Rappaport et al. (1993) haben davor gewarnt, dass die Expositionskonzentrationen selbst bei Mitarbeitern, die als homogene Expositionsgruppen eingestuft sind, sehr unterschiedlich sein können. Auch hier ist Expertenmeinung erforderlich, um zu entscheiden, ob von homogenen Expositionsgruppen ausgegangen werden kann oder nicht.

Forscher haben erfolgreich einen Arbeitsplatz-Expositions-Matrix-Ansatz mit der Nutzung von Umweltmessdaten kombiniert, um die Expositionen innerhalb der Zellen der Matrix abzuschätzen. Bei fehlenden Messdaten können ggf. Datenlücken durch Expositionsmodellierung geschlossen werden. Im Allgemeinen beinhaltet dies die Entwicklung eines Modells zur Zuordnung von Umweltkonzentrationen zu leichter zu beurteilenden Determinanten von Expositionskonzentrationen (z. B. Produktionsvolumen, physische Eigenschaften der Anlage einschließlich der Verwendung von Abluftsystemen, Flüchtigkeit der Wirkstoffe und Art der Arbeitstätigkeit). Das Modell wird für Arbeitsumgebungen mit bekannten Umweltkonzentrationen konstruiert und dann verwendet, um Konzentrationen in ähnlichen Arbeitsumgebungen abzuschätzen, denen Messdaten fehlen, die jedoch Informationen über solche Parameter wie Bestandteile und Produktionsmengen haben. Dieser Ansatz kann insbesondere für die retrospektive Schätzung von Expositionen hilfreich sein.

Ein weiteres wichtiges Bewertungsthema ist der Umgang mit der Exposition gegenüber Gemischen. Erstens liegt aus analytischer Sicht der separate Nachweis chemisch verwandter Verbindungen und die Eliminierung von Interferenzen durch andere in der Probe vorhandene Substanzen möglicherweise nicht innerhalb der Möglichkeiten des Analyseverfahrens. Die verschiedenen Limitationen der Analyseverfahren zur Bereitstellung von Messdaten müssen evaluiert und die Studienziele entsprechend angepasst werden. Zweitens kann es sein, dass bestimmte Wirkstoffe fast immer zusammen verwendet werden und daher in ungefähr den gleichen relativen Anteilen in der gesamten untersuchten Arbeitsumgebung vorkommen. In diesem Fall interne statistische Auswertungen an sich nicht hilfreich bei der Unterscheidung, ob Wirkungen auf einen oder die anderen Wirkstoffe oder auf eine Kombination der Wirkstoffe zurückzuführen sind. Solche Beurteilungen wären nur auf der Grundlage externer Studien möglich, in denen die gleichen Wirkstoffkombinationen nicht aufgetreten sind. Schließlich kann es in Situationen, in denen je nach Produktspezifikation verschiedene Materialien austauschbar verwendet werden (z. B. die Verwendung verschiedener Farbstoffe, um gewünschte Farbkontraste zu erhalten), unmöglich sein, Wirkungen einem bestimmten Mittel zuzuschreiben.

Biologische Überwachung

Biomarker sind molekulare, biochemische oder zelluläre Veränderungen, die in biologischen Medien wie menschlichem Gewebe, Zellen oder Flüssigkeiten gemessen werden können. Ein Hauptgrund für die Entwicklung von Expositions-Biomarkern ist die Bereitstellung einer Schätzung der internen Dosis für einen bestimmten Wirkstoff. Dieser Ansatz ist besonders nützlich, wenn mehrere Expositionswege wahrscheinlich sind (z. B. Einatmen und Hautabsorption), wenn Schutzkleidung zeitweise getragen wird oder wenn die Expositionsbedingungen unvorhersehbar sind. Biomonitoring kann besonders vorteilhaft sein, wenn bekannt ist, dass die interessierenden Wirkstoffe relativ lange biologische Halbwertszeiten haben. Aus statistischer Sicht kann ein Vorteil des biologischen Monitorings gegenüber dem Luftmonitoring bei Wirkstoffen mit einer Halbwertszeit von nur zehn Stunden gesehen werden, abhängig vom Grad der Umweltvariabilität (Droz und Wu 1991). Die außerordentlich langen Halbwertszeiten von Materialien wie chlorierten Dioxinen (gemessen in Jahren) machen diese Verbindungen zu idealen Kandidaten für die biologische Überwachung. Wie bei Analysemethoden zur Messung von Luftkonzentrationen muss man sich möglicher Interferenzen bewusst sein. Bevor beispielsweise ein bestimmter Metabolit als Biomarker verwendet wird, sollte bestimmt werden, ob andere gängige Substanzen, wie die in bestimmten Medikamenten und im Zigarettenrauch enthaltenen, zum selben Endpunkt metabolisiert werden könnten oder nicht. Im Allgemeinen sind grundlegende Kenntnisse der Pharmakokinetik eines Wirkstoffs erforderlich, bevor das biologische Monitoring als Grundlage für die Expositionsbewertung verwendet wird.

Die häufigsten Messpunkte sind Alveolarluft, Urin und Blut. Alveolarluftproben können hilfreich sein, um kurzfristige hohe Lösungsmittelbelastungen zu charakterisieren, die innerhalb von Minuten oder Stunden nach der Entnahme der Probe aufgetreten sind. Typischerweise werden Urinproben gesammelt, um die Ausscheidungsraten für Metaboliten der interessierenden Verbindung zu bestimmen. Blutproben können zur direkten Messung der Verbindung, zur Messung von Metaboliten oder zur Bestimmung von Protein- oder DNA-Addukten (z. B. Albumin- oder Hämoglobin-Addukte und DNA-Addukte in zirkulierenden Lymphozyten) entnommen werden. Zugängliche Gewebezellen, wie z. B. Epithelzellen aus dem bukkalen Bereich des Mundes, können ebenfalls zur Identifizierung von DNA-Addukten entnommen werden.

Die Bestimmung der Cholinesterase-Aktivität in roten Blutkörperchen und Plasma veranschaulicht die Verwendung biochemischer Veränderungen als Maß für die Exposition. Organophosphor-Pestizide hemmen die Cholinesterase-Aktivität, und daher kann die Messung dieser Aktivität vor und nach einer wahrscheinlichen Exposition gegenüber diesen Verbindungen ein nützlicher Indikator für die Expositionsintensität sein. Je weiter man jedoch durch das Spektrum der biologischen Veränderungen fortschreitet, desto schwieriger wird es, zwischen Expositions- und Wirkungsbiomarkern zu unterscheiden. Im Allgemeinen sind Wirkungsmaße in der Regel unspezifisch für den interessierenden Stoff, und daher müssen möglicherweise andere mögliche Erklärungen für die Wirkung bewertet werden, um die Verwendung dieses Parameters als Expositionsmaß zu unterstützen. Expositionsmessungen sollten entweder direkt mit dem interessierenden Agens verbunden sein oder es sollte eine solide Grundlage für die Verknüpfung jeglicher indirekten Messung mit dem Agens geben. Trotz dieser Einschränkungen ist die biologische Überwachung viel versprechend als Mittel zur Verbesserung der Expositionsabschätzung zur Unterstützung epidemiologischer Studien.

Schlussfolgerungen

Bei Vergleichen in berufsepidemiologischen Studien muss eine Gruppe von Arbeitnehmern mit Exposition gegenüber einer Gruppe von Arbeitnehmern ohne Exposition verglichen werden. Solche Unterscheidungen sind grob, können aber hilfreich sein, um Problembereiche zu identifizieren. Je verfeinerter die Expositionsmessung ist, desto nützlicher wird die Studie jedoch sein, insbesondere im Hinblick auf ihre Fähigkeit, angemessen zielgerichtete Interventionsprogramme zu identifizieren und zu entwickeln.

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