Эпидемиология включает в себя измерение возникновения заболеваний и количественную оценку связей между болезнями и их воздействием.

Меры возникновения заболевания

Возникновение заболевания можно измерить Частоты (подсчеты), но лучше описывается цены, которые состоят из трех элементов: количество пострадавших людей (числитель), количество людей в исходной или базовой совокупности (т. е. группы риска), из которой происходят затронутые лица, и охватываемый период времени. Знаменатель этого коэффициента представляет собой общее количество человеко-времени, отработанное исходным населением. Показатели позволяют проводить более информативные сравнения между популяциями разного размера, чем только подсчеты. Снижение, вероятность развития отдельного заболевания в течение определенного периода времени, представляет собой пропорцию в диапазоне от 0 до 1, а не скорость сам по себе. Скорость атаки, доля людей в популяции, пострадавших в течение определенного периода времени, технически является мерой риска, а не показателем.

Специфическая заболеваемость включает падение, который относится к числу лиц, у которых недавно диагностировано интересующее заболевание. распространенность относится к количеству существующих дел. Смертность относится к числу умерших.

падение определяется как количество впервые диагностированных случаев за определенный период времени, тогда как уровень заболеваемости делят ли это число на общее количество человеко-времени, отработанное исходным населением (таблица 1). Для рака показатели обычно выражаются как годовые показатели на 100,000 1,000 человек. Показатели других более распространенных заболеваний могут быть выражены в пересчете на меньшее число людей. Например, частота врожденных дефектов обычно выражается на XNUMX живорождений. Совокупная заболеваемость, доля людей, которые заболевают в течение определенного периода времени, является мерой среднего риска для населения. 

Таблица 1. Показатели заболеваемости: Гипотетическая популяция, наблюдаемая в течение пятилетнего периода

*Для упрощения расчетов в этом примере предполагается, что все случаи смерти произошли в конце пятилетнего периода, так что все 100 человек населения прожили полные пять лет.

распространенность включает в себя точечная распространенность, количество случаев заболевания в определенный момент времени и распространенность периода, общее количество случаев болезни, о которых известно, что они существовали в какой-то момент в течение определенного периода.

Смертность, который касается смертей, а не вновь диагностированных случаев заболевания, отражает факторы, вызывающие заболевание, а также факторы, связанные с качеством медицинской помощи, такие как скрининг, доступ к медицинской помощи и доступность эффективных методов лечения. Следовательно, усилия по выдвижению гипотез и этиологические исследования могут быть более информативными и их легче интерпретировать, если они основаны на заболеваемости, а не на данных о смертности. Однако данные о смертности часто более доступны для больших групп населения, чем данные о заболеваемости.

Термин смертность общепринято понимать коэффициент смертности от всех причин вместе взятых, тогда как уровень смертности это уровень смертности от одной конкретной причины. Для данного заболевания, коэффициент летальности (технически пропорция, а не показатель) — это число людей, умерших от болезни в течение определенного периода времени, деленное на количество людей с болезнью. Дополнением коэффициента летальности является процент выживаемости. Пятилетняя выживаемость является общим ориентиром для хронических заболеваний, таких как рак.

Возникновение заболевания может варьироваться в зависимости от подгрупп населения или с течением времени. Показатель заболеваемости для всей популяции без учета каких-либо подгрупп называется грубая ставка. Например, коэффициент заболеваемости для всех возрастных групп вместе взятых является грубым показателем. Ставки для отдельных возрастных групп возрастные нормы. Чтобы сравнить две или более популяции с разным возрастным распределением, скорректированный возраст (или же, стандартизованный по возрасту) коэффициенты должны быть рассчитаны для каждой группы населения путем умножения каждой возрастной нормы на процент стандартной совокупности (например, одной из исследуемых групп населения США 1970 г.) в этой возрастной группе, а затем суммирования по всем возрастным группам для получить общий показатель с поправкой на возраст. Показатели могут быть скорректированы с учетом других факторов, помимо возраста, таких как раса, пол или статус курения, если известны показатели для конкретных категорий.

Наблюдение и оценка описательных данных могут дать представление об этиологии заболевания, выявить подгруппы высокого риска, которые могут быть подходящими для программ вмешательства или скрининга, а также предоставить данные об эффективности таких программ. Источники информации, которые использовались для надзора, включают свидетельства о смерти, медицинские записи, регистры онкологических заболеваний, регистры других заболеваний (например, регистры врожденных дефектов, регистры терминальной стадии почечной недостаточности), регистры профессионального облучения, записи о страховании здоровья или инвалидности и компенсации работникам. записи.

Меры ассоциации

Эпидемиология пытается выявить и количественно оценить факторы, влияющие на заболевание. В самом простом подходе возникновение заболевания среди лиц, подвергшихся воздействию подозрительного фактора, сравнивается с возникновением заболевания среди лиц, не подвергшихся воздействию. Величина связи между воздействием и заболеванием может быть выражена либо в абсолютный or относительный термины. (См. также «Пример из практики: меры»).

Абсолютные эффекты измеряются курсовые разницы и различия рисков (Таблица 2). А курсовая разница это одна ставка минус вторая ставка. Например, если уровень заболеваемости лейкемией среди рабочих, подвергшихся воздействию бензола, составляет 72 случая на 100,000 12 человеко-лет, а уровень заболеваемости среди рабочих, не подвергавшихся воздействию бензола, составляет 100,000 случаев на 60 100,000 человеко-лет, тогда разница показателей составляет XNUMX случаев на XNUMX XNUMX человеко-лет. А разница рисков представляет собой разницу в рисках или кумулятивной заболеваемости и может варьироваться от -1 до 1. 

Таблица 2. Показатели ассоциации для когортного исследования

Разница ставок (RD) = 500/100,000 250 - 100,000/XNUMX XNUMX

= 250/100,000 XNUMX в год

(146.06/100,000 353.94 - 100,000/XNUMX XNUMX)*

Коэффициент скорости (или относительный риск) (RR) =  

Атрибутивный риск в экспонированных (AR_e) = 100/20,000 200 - 80,000/XNUMX XNUMX

= 250/100,000 XNUMX в год

Процент атрибутивного риска в подверженных (AR_eзнак равно

 Популяционный атрибутивный риск (PAR) = 300/100,000 200 - 80,000/XNUMX XNUMX

= 50/100,000 XNUMX в год

Процент атрибутивного риска для населения (PAR%) =

 * В скобках указаны 95% доверительные интервалы, рассчитанные по формулам, приведенным в полях.

Относительные эффекты основаны на соотношениях ставок или показателей риска, а не на различиях. А соотношение ставок представляет собой отношение частоты в одной популяции к частоте в другой. Соотношение ставок также называют коэффициент риска, относительный риск, относительная ставкакачества падение (или смертность) соотношение ставок. Мера безразмерна и находится в диапазоне от 0 до бесконечности. Когда скорость в двух группах одинакова (т. е. нет эффекта от воздействия), соотношение ставок равно единице (1). Воздействие, увеличивающее риск, дает коэффициент скорости больше единицы, в то время как защитный фактор дает коэффициент от 0 до 1. избыточный относительный риск представляет собой относительный риск минус 1. Например, относительный риск, равный 1.4, можно также выразить как избыточный относительный риск, равный 40%.

В исследованиях случай-контроль (также называемых исследованиями случай-референт) выявляют лиц с заболеванием (случаи) и лиц без заболевания (контроль или референты). Сравниваются прошлые воздействия двух групп. Шансы оказаться незащищенным случаем сравниваются с шансами подвергнуться воздействию контрольной группы. Полные подсчеты исходных популяций подвергшихся и не подвергшихся воздействию людей недоступны, поэтому показатели заболеваемости невозможно рассчитать. Вместо этого открытые случаи можно сравнить с подвергшимися контролю путем расчета относительные шансы, или отношение шансов (таблица 3). 

Таблица 3. Показатели связи для исследований случай-контроль: Воздействие древесной пыли и аденокарцинома полости носа и околоносовых пазух

Относительные шансы (отношение шансов) (OR) =

Процент атрибутивного риска в подверженных () =

Процент атрибутивного риска для населения (PAR%) =

в котором = доля подвергшихся воздействию контролей = 55/195 = 0.28

* В скобках указаны 95% доверительные интервалы, рассчитанные с использованием формул, приведенных в рамке на следующей странице.

Источник: адаптировано из Hayes et al. 1986 год.

Относительные меры эффекта используются чаще, чем абсолютные меры, чтобы сообщить о силе ассоциации. Однако абсолютные показатели могут дать лучшее представление о воздействии ассоциации на общественное здравоохранение. Небольшое относительное увеличение частоты распространенного заболевания, такого как болезнь сердца, может затронуть больше людей (большая разница в риске) и оказать большее влияние на общественное здоровье, чем большое относительное увеличение (но небольшая абсолютная разница) редкого заболевания, такого как ангиосаркома печени.

Тестирование значимости

Тестирование на статистическую значимость часто выполняется для показателей эффекта, чтобы оценить вероятность того, что наблюдаемый эффект отличается от нулевой гипотезы (т. е. отсутствие эффекта). Хотя многие исследования, особенно в других областях биомедицинских исследований, могут выражать свою значимость р-значение, эпидемиологические исследования обычно представляют доверительные интервалы (КИ) (также называется доверительные интервалы). Например, доверительный интервал 95 % представляет собой диапазон значений показателя эффекта, который включает оценочный показатель, полученный на основе данных исследования, и тот, который с вероятностью 95 % включает истинное значение. Считается, что значения вне интервала вряд ли включают истинную меру эффекта. Если ДИ для отношения скоростей включает единицу, то нет статистически значимой разницы между сравниваемыми группами.

Доверительные интервалы более информативны, чем одни только p-значения. Размер p-значения определяется одной или обеими двумя причинами. Либо мера связи (например, отношение частоты, разница рисков) велика, либо изучаемые популяции велики. Например, небольшая разница в показателях заболеваемости, наблюдаемая в большой популяции, может дать очень значимое p-значение. Причины большого p-значения не могут быть идентифицированы только по p-значению. Однако доверительные интервалы позволяют нам разделить эти два фактора. Во-первых, величина эффекта различима по значениям меры эффекта и числам, охватываемым интервалом. Например, более высокие коэффициенты риска указывают на более сильный эффект. Во-вторых, размер популяции влияет на ширину доверительного интервала. Небольшие популяции со статистически нестабильными оценками генерируют более широкие доверительные интервалы, чем более крупные популяции.

Уровень достоверности, выбранный для выражения изменчивости результатов («статистическая значимость»), является произвольным, но традиционно составляет 95%, что соответствует p-значению 0.05. 95-процентный доверительный интервал имеет 95-процентную вероятность того, что он содержит истинную меру эффекта. Иногда используются другие уровни достоверности, например 90%.

Воздействие может быть дихотомическим (например, подвергающееся воздействию и не подвергающееся воздействию) или может включать несколько уровней воздействия. Меры воздействия (т. е. реакция) могут варьироваться в зависимости от уровня воздействия. Оценка экспозиция-реакция отношения являются важной частью интерпретации эпидемиологических данных. Аналогом воздействия-реакции в исследованиях на животных является «доза-реакция». Если ответ увеличивается с уровнем воздействия, связь с большей вероятностью будет причинно-следственной, чем если не наблюдается никакой тенденции. Статистические тесты для оценки взаимосвязи экспозиция-реакция включают расширенный тест Мантеля и тест тренда хи-квадрат.

Стандартизация

Для учета факторов, отличных от интересующего нас первичного воздействия и заболевания, могут быть использованы меры взаимосвязи. нормированный с помощью методов стратификации или регрессии. Стратификация означает разделение населения на однородные группы по фактору (например, гендерные группы, возрастные группы, курящие группы). Соотношения рисков или отношения шансов рассчитываются для каждой страты, и рассчитываются общие средневзвешенные отношения рисков или отношения шансов. Эти общие значения отражают связь между первичным воздействием и заболеванием, скорректированную с учетом фактора стратификации, т. е. связь с эффектами удаленного фактора стратификации.

A стандартизированное соотношение ставок (SRR) представляет собой отношение двух стандартизированных ставок. Другими словами, SRR представляет собой средневзвешенное значение соотношений скоростей для конкретной страты, где веса для каждой страты представляют собой распределение человек-время не подвергавшейся воздействию или референтной группы. SRR для двух или более групп можно сравнивать, если используются одинаковые веса. Доверительные интервалы могут быть построены для SRR, как и для отношений скоростей.

Ассоциация стандартизированный коэффициент смертности (SMR) представляет собой взвешенное среднее возрастных соотношений показателей, где веса (например, человеко-время, находящееся в группе риска) исходят от изучаемой группы, а показатели исходят от референтной популяции, что противоположно ситуации в SRR. Обычная референтная популяция - это население в целом, показатели смертности которого могут быть легко доступны и основаны на большом количестве и, таким образом, более стабильны, чем при использовании показателей из когорты или подгруппы изучаемого профессионального населения, не подвергавшихся воздействию. Использование весов из когорты вместо референтной совокупности называется косвенной стандартизацией. SMR представляет собой отношение наблюдаемого количества смертей в когорте к ожидаемому количеству, основанному на показателях референтной популяции (отношение обычно умножается на 100 для представления). Если связи нет, SMR равен 100. Следует отметить, что, поскольку показатели исходят от референтной совокупности, а веса исходят от исследуемой группы, два или более SMR, как правило, несопоставимы. Об этой несопоставимости часто забывают при интерпретации эпидемиологических данных, и могут быть сделаны ошибочные выводы.

Эффект здорового работника

Профессиональные когорты очень часто имеют более низкую общую смертность, чем население в целом, даже если рабочие подвергаются повышенному риску по отдельным причинам смерти от воздействия вредных факторов на рабочем месте. Это явление, названное эффект здорового работника, отражает тот факт, что любая группа занятых лиц в среднем, вероятно, будет здоровее, чем население в целом, включающее работающих и нетрудоспособных по болезни и инвалидности. Общий уровень смертности среди населения в целом, как правило, выше, чем среди рабочих. Эффект варьируется по силе в зависимости от причины смерти. Например, он менее важен для рака в целом, чем для хронической обструктивной болезни легких. Одна из причин этого заключается в том, что, вероятно, большинство видов рака не развились бы из-за какой-либо предрасположенности к раку, лежащей в основе выбора работы/карьеры в более молодом возрасте. Эффект здорового рабочего в данной группе рабочих со временем имеет тенденцию к уменьшению.

Пропорциональная смертность

Иногда полная таблица когорты (т. е. человеко-время, подверженное риску) недоступна, и имеется информация только о смертях или некоторых подмножествах смертей, произошедших в когорте (например, смертях среди пенсионеров и работающих, но не среди рабочих). которые уволились с работы до того, как получили право на пенсию). Расчет человеко-лет требует специальных методов для оценки человеко-времени, включая методы таблицы дожития. Без общей информации о человеко-времени для всех членов когорты, независимо от статуса заболевания, SMR и SRR не могут быть рассчитаны. Вместо, пропорциональные коэффициенты смертности (PMR) можно использовать. PMR представляет собой отношение наблюдаемого числа смертей по определенной причине к ожидаемому числу, основанное на доле общего числа смертей по определенной причине в референтной популяции, умноженной на общее количество смертей в исследовании. группа, умноженная на 100.

Поскольку доля смертей от всех причин вместе взятых должна равняться 1 (PMR=100), некоторые PMR могут казаться избыточными, но на самом деле они искусственно завышены из-за реального дефицита по другим причинам смерти. Точно так же некоторые кажущиеся дефициты могут просто отражать реальный избыток других причин смерти. Например, если у тех, кто вносит пестициды с воздуха, имеется большой реальный избыток смертей в результате несчастных случаев, математическое требование, согласно которому PMR для всех причин, вместе взятых, равно 100, может привести к тому, что та или иная причина смерти окажется недостаточной, даже если смертность чрезмерна. Чтобы смягчить эту потенциальную проблему, исследователи, интересующиеся в первую очередь раком, могут рассчитать пропорциональные коэффициенты смертности от рака (ПКМР). PCMR сравнивает наблюдаемое число смертей от рака с ожидаемым числом на основе доли общего числа смертей от рака (а не всех смертей) для интересующего рака в референтной популяции, умноженной на общее количество смертей от рака в исследуемой группе, умноженной на 100. Таким образом, аберрация (избыток или недостаток) не связанной с раком причины смерти, такой как несчастный случай, заболевание сердца или доброкачественное заболевание легких, не повлияет на показатель PCMR.

Исследования PMR могут быть лучше проанализированы с использованием отношение шансов смертности (MOR), по сути, анализируя данные, как если бы они были из исследования случай-контроль. «Контроль» — это случаи смерти из подмножества всех случаев смерти, которые считаются не связанными с исследуемым воздействием. Например, если основной интерес исследования представляет рак, можно рассчитать отношение шансов смертности, сравнивая воздействие среди смертей от рака и воздействие среди смертей от сердечно-сосудистых заболеваний. Этот подход, как и PCMR, позволяет избежать проблем с PMR, которые возникают, когда колебание одной причины смерти влияет на очевидный риск другой просто потому, что общий PMR должен равняться 100. Однако выбор контрольных причин смерти имеет решающее значение. . Как упоминалось выше, они не должны быть связаны с воздействием, но возможная связь между воздействием и заболеванием может быть неизвестна для многих потенциально контролируемых болезней.

Свойственный риск

Имеются меры, которые выражают степень заболеваемости, которая могла бы быть связана с воздействием, если бы наблюдаемая связь между воздействием и заболеванием была причинно-следственной. относимый риск в выставленных (АР_e) представляет собой уровень заболеваемости у подвергшихся воздействию минус показатель у не подвергшихся воздействию. Поскольку показатели заболеваемости не могут быть измерены напрямую в исследованиях случай-контроль, AR_e подсчитывается только для когортных исследований. Родственная, более интуитивная мера, процент атрибутивного риска в подверженных (АР_e%), могут быть получены из любого дизайна исследования. дополненная реальность_e% — это доля случаев среди подвергшегося воздействию населения, которые связаны с воздействием (см. формулу в таблицах 2 и 3). дополненная реальность_e% — это отношение скоростей (или отношение шансов) минус 1, деленное на отношение скоростей (или отношение шансов), умноженное на 100.

Ассоциация популяционный атрибутивный риск (ПАР) и относимый популяционный риск в процентах (ПАР%), или этиологическая фракция, выражают количество заболеваний в общей популяции, состоящей из подвергшихся и не подвергшихся воздействию лиц, вызванных воздействием, если наблюдаемая связь является причинно-следственной. PAR можно получить из когортных исследований (таблица 28.3), а PAR% можно рассчитать как в когортных исследованиях, так и в исследованиях случай-контроль (таблицы 2 и 3).

Репрезентативность

Описано несколько показателей риска. Каждый предполагает лежащие в основе методы подсчета событий и представителей этих событий в определенную группу. Когда результаты сравниваются между исследованиями, понимание используемых методов имеет важное значение для объяснения любых наблюдаемых различий.

Назад

Цели и принципы

Биомеханика — это дисциплина, которая подходит к изучению тела так, как будто это исключительно механическая система: все части тела уподобляются механическим структурам и изучаются как таковые. Например, можно провести следующие аналогии:

• кости: рычаги, структурные элементы

• плоть: объемы и массы

• суставы: опорные поверхности и сочленения

• прокладки для суставов: смазочные материалы

• мышцы: моторы, пружины

• нервы: механизмы контроля с обратной связью

• органы: источники питания

• сухожилия: веревки

• ткань: пружины

• полости тела: баллоны.

Основная цель биомеханики состоит в изучении того, как тело производит силу и генерирует движение. Дисциплина опирается в первую очередь на анатомию, математику и физику; родственными дисциплинами являются антропометрия (изучение размеров человеческого тела), физиология труда и кинезиология (изучение принципов механики и анатомии в отношении движений человека).

При рассмотрении профессионального здоровья рабочего биомеханика помогает понять, почему некоторые задачи вызывают травмы и болезни. Некоторыми значимыми типами неблагоприятного воздействия на здоровье являются растяжение мышц, проблемы с суставами, проблемы со спиной и усталость.

Растяжения и растяжения спины, а также более серьезные проблемы, связанные с межпозвонковыми дисками, являются распространенными примерами травм на рабочем месте, которых можно избежать. Они часто возникают из-за внезапной особой перегрузки, но могут также отражать приложение чрезмерных усилий организмом в течение многих лет: проблемы могут возникнуть внезапно или могут занять время для развития. Примером проблемы, которая развивается со временем, является «пальце швеи». Недавнее описание описывает руки женщины, у которой после 28 лет работы на швейной фабрике, а также шитья в свободное время развилась затвердевшая утолщенная кожа и неспособность сгибать пальцы (Poole 1993). (В частности, она страдала деформацией сгибания указательного пальца правой руки, выраженными узлами Гебердена на указательном и большом пальцах правой руки и заметной мозолью на среднем пальце правой руки из-за постоянного трения ножницами.) снимки ее рук показали серьезные дегенеративные изменения в крайних суставах ее правого указательного и среднего пальцев с потерей суставной щели, суставным склерозом (уплотнение ткани), остеофитами (костные разрастания в суставе) и костными кистами.

Осмотр на рабочем месте показал, что эти проблемы были связаны с многократным переразгибанием (сгибанием) самого наружного сустава пальца. Механическая перегрузка и ограничение кровотока (заметное как побеление пальца) будут максимальными в этих суставах. Эти проблемы развились в ответ на повторяющиеся мышечные нагрузки в других местах, кроме мышц.

Биомеханика помогает предложить способы разработки задач, чтобы избежать таких травм или улучшить плохо разработанные задачи. Решения этих конкретных проблем заключаются в изменении конструкции ножниц и изменении швейных задач, чтобы исключить необходимость в выполняемых действиях.

Два важных принципа биомеханики:

1. Мышцы идут парами. Мышцы могут только сокращаться, поэтому для любого сустава должна быть одна мышца (или группа мышц), чтобы двигать его в одну сторону, и соответствующая мышца (или группа мышц), чтобы двигать его в противоположном направлении. На рисунке 1 показана точка для локтевого сустава.
2. Мышцы сокращаются наиболее эффективно, когда пара мышц находится в расслабленном равновесии.. Мышца работает наиболее эффективно, когда она находится в средней части сгибаемого сустава. Это происходит по двум причинам: во-первых, если мышца пытается сократиться, когда она укорочена, она будет тянуть против удлиненной противоположной мышцы. Поскольку последний растянут, он приложит упругую противодействующую силу, которую должна преодолеть сокращающаяся мышца. На рис. 2 показано, как мышечная сила зависит от длины мышцы.

Рисунок 1. Скелетные мышцы расположены парами, чтобы инициировать или реверсировать движение.

Рисунок 2. Напряжение мышц зависит от длины мышцы

Во-вторых, если мышца пытается сокращаться не в середине движения сустава, она будет работать с механическими недостатками. Рисунок 3 иллюстрирует изменение механического преимущества локтя в трех разных положениях.

Рисунок 3. Оптимальные позиции для движений в суставах

Из этих принципов вытекает важный критерий планирования работы: работа должна быть организована таким образом, чтобы противоположные мышцы каждого сустава находились в расслабленном равновесии. Для большинства суставов это означает, что сустав должен находиться примерно на среднем уровне движения.

Это правило также означает, что напряжение мышц во время выполнения задачи будет минимальным. Одним из примеров нарушения этого правила является синдром чрезмерного использования (RSI, или повторяющееся растяжение), который поражает мышцы верхней части предплечья у клавишников, которые обычно работают с согнутым запястьем. Часто эта привычка навязывается оператору конструкцией клавиатуры и рабочей станции.

Приложения

Ниже приведены некоторые примеры, иллюстрирующие применение биомеханики.

Оптимальный диаметр рукояток инструмента

Диаметр ручки влияет на усилие, которое мышцы руки могут приложить к инструменту. Исследования показали, что оптимальный диаметр рукоятки зависит от того, для чего предназначен инструмент. Для осуществления толчка по линии рукоятки лучший диаметр тот, который позволяет пальцам и большому пальцу слегка перекрываться. Это около 40 мм. Для приложения крутящего момента оптимален диаметр около 50-65 мм. (К сожалению, для обеих целей большинство дескрипторов меньше этих значений.)

Использование плоскогубцев

Как частный случай рукоятки, способность прилагать усилие плоскогубцами зависит от разделения рукоятки, как показано на рисунке 4.

Рисунок 4. Сила захвата губками плоскогубцев мужчинами и женщинами в зависимости от расстояния между рукоятками

Поза сидя

Электромиография — это метод, который можно использовать для измерения мышечного напряжения. При исследовании напряженности в монтажник позвоночника мышц (спины) сидящих испытуемых было обнаружено, что откидывание назад (с наклоном спинки) уменьшало напряжение в этих мышцах. Эффект можно объяснить тем, что на спинку приходится большая часть веса верхней части тела.

Рентгенологические исследования испытуемых в различных позах показали, что положение расслабленного равновесия мышц, размыкающих и закрывающих тазобедренный сустав, соответствует углу бедра около 135°. Это близко к положению (128º), естественно принятому этим суставом в условиях невесомости (в космосе). В сидячем положении с углом 90º в бедре мышцы подколенного сухожилия, которые охватывают как коленные, так и тазобедренные суставы, имеют тенденцию тянуть крестец (часть позвоночного столба, которая соединяется с тазом) в вертикальное положение. Эффект заключается в устранении естественного лордоза (искривления) поясничного отдела позвоночника; стулья должны иметь соответствующие спинки, чтобы скорректировать это усилие.

Заворачивание

Почему винты вставляются по часовой стрелке? Эта практика, вероятно, возникла из бессознательного осознания того, что мышцы, вращающие правую руку по часовой стрелке (большинство людей правши), крупнее (и, следовательно, мощнее), чем мышцы, вращающие ее против часовой стрелки.

Обратите внимание, что левшам будет неудобно вкручивать винты вручную. Около 9% населения — левши, поэтому в некоторых ситуациях им потребуются специальные инструменты: два таких примера — ножницы и консервные ножи.

Исследование людей, использующих отвертки при сборке, выявило более тонкую связь между конкретным движением и конкретной проблемой со здоровьем. Выяснилось, что чем больше угол локтя (чем прямее рука), тем больше у людей было воспалений в локтевом суставе. Причина этого эффекта заключается в том, что мышца, вращающая предплечье (бицепс), также притягивает головку лучевой кости (нижняя кость руки) к головке (округлой головке) плечевой кости (верхняя кость руки). Повышенная сила при более высоком угле локтя вызвала большую силу трения в локте с последующим нагревом сустава, что привело к воспалению. При более высоком угле мышца также должна была тянуться с большей силой, чтобы произвести завинчивающее действие, поэтому прикладывалась большая сила, чем потребовалось бы, если локоть находился под углом около 90º. Решение состояло в том, чтобы перенести задачу ближе к операторам, чтобы уменьшить угол локтя примерно до 90º.

Приведенные выше случаи демонстрируют, что для применения биомеханики на рабочем месте требуется правильное понимание анатомии. Разработчикам задач может потребоваться консультация экспертов по функциональной анатомии, чтобы предвидеть типы обсуждаемых проблем. (Карманный эргономист (Браун и Митчелл, 1986), основанные на электромиографическом исследовании, предлагают множество способов уменьшить физический дискомфорт на работе.)

Ручная обработка материалов

Термин ручная обработка включает в себя подъем, опускание, толкание, тягу, переноску, перемещение, удерживание и удержание и охватывает большую часть деятельности в трудовой жизни.

Биомеханика имеет прямое отношение к ручной работе, так как мышцы должны двигаться, чтобы выполнять задачи. Вопрос в том, сколько физической работы можно разумно ожидать от людей? Ответ зависит от обстоятельств; на самом деле нужно задать три вопроса. У каждого есть ответ, основанный на научно исследованных критериях:

1. Сколько можно выдержать без ущерба для организма (в виде, например, мышечного напряжения, травмы диска или проблем с суставами)? Это называется биомеханический критерий.
2. Сколько можно выдержать, не перенапрягая легкие (дыша тяжело, вплоть до одышки)? Это называется физиологический критерий.
3. Сколько люди чувствуют себя в состоянии справиться с комфортом? Это называется психофизический критерий.

Необходимость в этих трех разных критериях существует, потому что есть три широко различающиеся реакции, которые могут возникнуть при выполнении подъемных работ: если работа продолжается весь день, беспокойство будет заключаться в том, как человек для многих туристов о задаче — психофизический критерий; если сила, которую нужно приложить, велика, проблема будет заключаться в том, что мышцы и суставы не перегружен до места повреждения - биомеханический критерий; и если скорость работы слишком велика, то она вполне может превышать физиологический критерий или аэробные возможности человека.

Многие факторы определяют степень нагрузки на тело при выполнении ручных операций. Все они предлагают возможности для контроля.

Поза и движения

Если задача требует от человека скручивания или протягивания груза вперед, риск получения травмы выше. Рабочая станция часто может быть изменена, чтобы предотвратить эти действия. Больше травм спины происходит, когда подъем начинается с уровня земли, чем с уровня середины бедра, и это предполагает простые меры контроля. (Это относится и к поднятию тяжестей.)

Загрузка.

Сам груз может влиять на управляемость из-за его веса и расположения. Другие факторы, такие как его форма, его устойчивость, его размер и его скользкость, могут повлиять на легкость обработки.

Организация и окружение.

То, как организована работа, как физически, так и во времени (временно), также влияет на управляемость. Лучше распределить бремя разгрузки грузовика в зоне доставки на нескольких человек в течение часа, чем просить одного работника потратить на эту задачу весь день. Окружающая среда влияет на управляемость — плохое освещение, загроможденные или неровные полы и плохая уборка могут привести к тому, что человек споткнется.

Личные факторы.

Личные навыки обращения, возраст человека и одежда также могут влиять на требования к обращению. Обучение дрессировке и поднятию тяжестей требуется как для предоставления необходимой информации, так и для того, чтобы дать время для развития физических навыков манипуляций. Молодые люди больше подвержены риску; с другой стороны, у пожилых людей меньше сил и меньше физиологических возможностей. Тесная одежда может увеличить мышечную силу, необходимую для выполнения задачи, поскольку люди напрягаются от тесной ткани; классическими примерами являются халат медсестры и узкий комбинезон, когда люди работают над головой.

Рекомендуемые пределы веса

Упомянутые выше моменты указывают на то, что невозможно указать вес, который будет «безопасным» при любых обстоятельствах. (Ограничения по весу, как правило, произвольно варьировались от страны к стране. Индийским докерам, например, когда-то было «разрешено» поднимать 110 кг, в то время как их коллегам в бывшей Народно-Демократической Республике Германии было «ограничено» до 32 кг. .) Ограничения по весу также имеют тенденцию быть слишком большими. 55 кг, предлагаемые во многих странах, теперь считаются слишком большими на основании последних научных данных. Национальный институт безопасности и гигиены труда (NIOSH) в США в 23 году принял 1991 кг в качестве предела нагрузки (Waters et al. 1993).

Каждая подъемная задача должна оцениваться по существу. Полезным подходом к определению предела веса для подъемной задачи является уравнение, разработанное NIOSH:

RWL = LC x HM x VM x дм х до полудня х см х FM

где

РВЛ = рекомендуемый предел веса для рассматриваемой задачи

HM = горизонтальное расстояние от центра тяжести груза до середины между лодыжками (минимум 15 см, максимум 80 см)

VM = расстояние по вертикали между центром тяжести груза и полом в начале подъема (максимум 175 см)

DM = вертикальное перемещение подъемника (минимум 25 см, максимум 200 см)

AM = коэффициент асимметрии - угол, от которого задача отклоняется прямо перед телом

CM = множитель сцепления - способность хорошо удерживать поднимаемый предмет, который можно найти в справочной таблице.

FM = множители частоты – частота подъема.

Все переменные длины в уравнении выражены в сантиметрах. Следует отметить, что 23 кг — это максимальный вес, рекомендуемый NIOSH для подъема. Это значение было снижено с 40 кг после того, как наблюдения за многими людьми, выполняющими множество подъемных работ, показали, что среднее расстояние от тела в начале подъема составляет 25 см, а не 15 см, как предполагалось в более ранней версии уравнения (NIOSH 1981). ).

Подъемный индекс.

Сравнивая вес, который нужно поднять в задании, и RWL, индекс подъема (LI) можно получить по соотношению:

LI=(обрабатываемый вес)/РВЛ.

Таким образом, особенно ценным использованием уравнения NIOSH является размещение задач по подъему груза в порядке серьезности с использованием индекса подъема для определения приоритетов действий. (Однако это уравнение имеет ряд ограничений, которые необходимо понимать для его наиболее эффективного применения. См. Waters et al. 1993).

Оценка компрессии позвоночника, вызванной заданием

Доступно компьютерное программное обеспечение для оценки компрессии позвоночника, вызванной ручным манипулированием. Программы прогнозирования статической силы 2D и 3D Мичиганского университета («Backsoft») оценивают компрессию позвоночника. Входные данные, необходимые для программы:

• поза, в которой выполняется манипуляционная деятельность

• приложенная сила

• направление приложения силы

• количество рук, прилагающих силу

• процентиль изучаемой совокупности.

2D- и 3D-программы отличаются тем, что 3D-программное обеспечение позволяет выполнять вычисления, применяемые к позам в трех измерениях. Выходные данные программы предоставляют данные о компрессии позвоночника и перечисляют процент выбранной популяции, которая была бы в состоянии выполнить конкретную задачу без превышения предложенных ограничений для шести суставов: голеностопного, коленного, тазобедренного, первого поясничного диска-крестца, плеча и локтя. Этот метод также имеет ряд ограничений, которые необходимо полностью понимать, чтобы извлечь максимальную пользу из программы.

Назад

Функции иммунной системы заключаются в защите организма от вторжения инфекционных агентов и обеспечении иммунного надзора за возникающими опухолевыми клетками. Он имеет неспецифическую первую линию защиты, которая сама может инициировать эффекторные реакции, и приобретенную специфическую ветвь, в которой лимфоциты и антитела несут специфичность распознавания и последующей реактивности по отношению к антигену.

Иммунотоксикология была определена как «дисциплина, занимающаяся изучением событий, которые могут привести к нежелательным эффектам в результате взаимодействия ксенобиотиков с иммунной системой. Эти нежелательные явления могут быть следствием (1) прямого и/или косвенного воздействия ксенобиотика (и/или продукта его биотрансформации) на иммунную систему или (2) иммунологического ответа хозяина на соединение и/или его метаболит(ы) или антигены хозяина, модифицированные соединением или его метаболитами» (Berlin et al., 1987).

Когда иммунная система действует как пассивная мишень для химических воздействий, результатом может быть снижение устойчивости к инфекциям и некоторым формам неоплазии или нарушение регуляции/стимуляции иммунной системы, что может усугубить аллергию или аутоиммунитет. В случае, когда иммунная система реагирует на антигенную специфичность ксенобиотика или антигена хозяина, модифицированного соединением, токсичность может проявляться в виде аллергии или аутоиммунных заболеваний.

Были разработаны животные модели для исследования подавления иммунитета, вызванного химическими веществами, и ряд этих методов прошел валидацию (Burleson, Munson, and Dean, 1995; IPCS, 1996). В целях тестирования применяется многоуровневый подход, позволяющий сделать адекватный выбор из подавляющего числа доступных анализов. Как правило, целью первого уровня является выявление потенциальных иммунотоксикантов. Если выявлена ​​потенциальная иммунотоксичность, проводится второй уровень тестирования для подтверждения и дальнейшей характеристики наблюдаемых изменений. Исследования третьего уровня включают специальные исследования механизма действия соединения. Некоторые ксенобиотики были идентифицированы как иммунотоксиканты, вызывающие иммуносупрессию в таких исследованиях на лабораторных животных.

База данных о нарушениях иммунной функции у человека химическими веществами окружающей среды ограничена (Descotes, 1986; Подкомитет NRC по иммунотоксикологии, 1992). В клинических и эпидемиологических исследованиях по изучению влияния этих химических веществ на здоровье человека использованию маркеров иммунотоксичности уделялось мало внимания. Такие исследования проводились нечасто, и их интерпретация часто не позволяет сделать однозначные выводы, например, из-за неконтролируемого характера воздействия. Поэтому в настоящее время оценка иммунотоксичности у грызунов с последующей экстраполяцией на человека лежит в основе решений относительно опасности и риска.

Реакции гиперчувствительности, особенно аллергическая астма и контактный дерматит, являются серьезной проблемой гигиены труда в промышленно развитых странах (Vos, Younes and Smith 1995). Феномен контактной сенсибилизации впервые был исследован на морской свинке (Andersen and Maibach, 1985). До недавнего времени этот вид был предпочтительным для прогностического тестирования. Доступны многие методы испытаний на морских свинках, наиболее часто используемыми являются тест максимизации на морских свинках и тест Бюлера на окклюзированный пластырь. Тесты на морских свинках и новые подходы, разработанные на мышах, такие как тесты на отек ушей и анализ местных лимфатических узлов, предоставляют токсикологу инструменты для оценки опасности кожной сенсибилизации. Ситуация в отношении сенсибилизации дыхательных путей совершенно иная. До сих пор не существует хорошо проверенных или общепринятых методов идентификации химических респираторных аллергенов, хотя прогресс в разработке животных моделей для исследования химической респираторной аллергии был достигнут на морских свинках и мышах.

Данные о людях показывают, что химические агенты, в частности лекарства, могут вызывать аутоиммунные заболевания (Kammüller, Bloksma and Seinen, 1989). Существует ряд экспериментальных животных моделей аутоиммунных заболеваний человека. Они включают как спонтанную патологию (например, системную красную волчанку у новозеландских черных мышей), так и аутоиммунные явления, индуцированные экспериментальной иммунизацией перекрестно-реактивным аутоантигеном (например, артрит, индуцированный адъювантом H37Ra у крыс линии Lewis). Эти модели применяются при доклинической оценке иммунодепрессантов. Очень немногие исследования рассматривали потенциал этих моделей для оценки того, усугубляет ли ксенобиотик индуцированный или врожденный аутоиммунитет. Животных моделей, пригодных для изучения способности химических веществ вызывать аутоиммунные заболевания, практически не существует. Одной моделью, которая используется в ограниченной степени, является анализ подколенных лимфатических узлов у мышей. Как и у людей, генетические факторы играют решающую роль в развитии аутоиммунных заболеваний (АЗ) у лабораторных животных, что ограничивает прогностическую ценность таких тестов.

Иммунная система

Основной функцией иммунной системы является защита от бактерий, вирусов, паразитов, грибков и неопластических клеток. Это достигается действием различных типов клеток и их растворимых медиаторов в точно настроенном концерте. Защиту хозяина можно условно разделить на неспецифическую или врожденную резистентность и специфический или приобретенный иммунитет, опосредованный лимфоцитами (Roitt, Brostoff and Male 1989).

Компоненты иммунной системы присутствуют во всем организме (Jones et al., 1990). Компартмент лимфоцитов находится в лимфоидных органах (рис. 1). Костный мозг и вилочковая железа классифицируются как первичные или центральные лимфоидные органы; вторичные или периферические лимфоидные органы включают лимфатические узлы, селезенку и лимфоидную ткань вдоль секреторных поверхностей, таких как желудочно-кишечный тракт и дыхательные пути, так называемую лимфоидную ткань, ассоциированную со слизистой оболочкой (MALT). Около половины лимфоцитов организма в любой момент времени находятся в MALT. Кроме того, кожа является важным органом для индукции иммунных ответов на антигены, присутствующие на коже. Важную роль в этом процессе играют эпидермальные клетки Лангерганса, обладающие антигенпрезентирующей функцией.

Рисунок 1. Первичные и вторичные лимфоидные органы и ткани

Фагоцитарные клетки линии моноцитов/макрофагов, называемые системой мононуклеарных фагоцитов (MPS), встречаются в лимфоидных органах, а также в экстранодальных местах; экстранодальные фагоциты включают клетки Купфера в печени, альвеолярные макрофаги в легких, мезангиальные макрофаги в почках и глиальные клетки в головном мозге. Полиморфноядерные лейкоциты (ПЯЛ) присутствуют в основном в крови и костном мозге, но накапливаются в очагах воспаления.

Неспецифическая защита

Первая линия защиты от микроорганизмов осуществляется физическим и химическим барьером, таким как кожа, дыхательные пути и пищеварительный тракт. Этому барьеру помогают неспецифические защитные механизмы, включающие фагоцитарные клетки, такие как макрофаги и полиморфноядерные лейкоциты, которые способны убивать патогены, и естественные клетки-киллеры, которые могут лизировать опухолевые клетки и инфицированные вирусом клетки. Система комплемента и некоторые микробные ингибиторы (например, лизоцим) также принимают участие в неспецифическом ответе.

Специфический иммунитет

После первоначального контакта хозяина с возбудителем индуцируются специфические иммунные реакции. Отличительной чертой этой второй линии защиты является специфическое распознавание детерминант, так называемых антигенов или эпитопов возбудителей, рецепторами на клеточной поверхности В- и Т-лимфоцитов. После взаимодействия со специфическим антигеном клетка, несущая рецептор, стимулируется к пролиферации и дифференцировке с образованием клона клеток-потомков, специфичных для вызывающего антигена. Специфические иммунные реакции помогают неспецифической защите от патогенов, стимулируя эффективность неспецифических реакций. Фундаментальной характеристикой специфического иммунитета является развитие памяти. Вторичный контакт с тем же антигеном вызывает более быструю и сильную, но хорошо регулируемую реакцию.

Геном не обладает способностью нести коды массива антигенных рецепторов, достаточные для распознавания количества антигенов, которые могут встретиться. Репертуар специфичности развивается в процессе генных перестроек. Это случайный процесс, в ходе которого возникают различные особенности. Это включает в себя особенности для собственных компонентов, которые нежелательны. Процесс селекции, происходящий в тимусе (Т-клетках) или костном мозге (В-клетках), устраняет эти нежелательные особенности.

Нормальная иммунная эффекторная функция и гомеостатическая регуляция иммунного ответа зависят от множества растворимых продуктов, известных под общим названием цитокины, которые синтезируются и секретируются лимфоцитами и другими типами клеток. Цитокины оказывают плейотропное действие на иммунные и воспалительные реакции. Кооперация между различными клеточными популяциями необходима для иммунного ответа — регуляции ответов антител, накопления иммунных клеток и молекул в очагах воспаления, инициации ответов острой фазы, контроля цитотоксической функции макрофагов и многих других процессов, играющих ключевую роль в резистентности хозяина. . На них влияют, а во многих случаях и зависят от цитокинов, действующих индивидуально или совместно.

Различают два направления специфического иммунитета — гуморальный иммунитет и клеточно-опосредованный или клеточный иммунитет:

Гуморальный иммунитет. В гуморальном плече В-лимфоциты стимулируются после распознавания антигена рецепторами на поверхности клетки. Рецепторами антигенов на В-лимфоцитах являются иммуноглобулины (Ig). Зрелые В-клетки (плазматические клетки) начинают вырабатывать антиген-специфические иммуноглобулины, которые действуют как антитела в сыворотке или на поверхности слизистых оболочек. Существует пять основных классов иммуноглобулинов: (1) IgM, пентамерный Ig с оптимальной агглютинирующей способностью, который сначала вырабатывается после антигенной стимуляции; (2) IgG, основной Ig в циркуляции, который может проникать через плаценту; (3) IgA, секреторный Ig для защиты поверхностей слизистых оболочек; (4) IgE, Ig, фиксирующийся на тучных клетках или базофильных гранулоцитах, участвующих в реакциях гиперчувствительности немедленного типа, и (5) IgD, чья основная функция заключается в качестве рецептора на В-лимфоцитах.

Клеточный иммунитет. Клеточная часть специфической иммунной системы опосредована Т-лимфоцитами. Эти клетки также имеют антигенные рецепторы на своих мембранах. Они распознают антиген, если он представлен антигенпрезентирующими клетками в контексте антигенов гистосовместимости. Следовательно, эти клетки имеют ограничение в дополнение к антигенной специфичности. Т-клетки функционируют как клетки-хелперы для различных (в том числе гуморальных) иммунных ответов, опосредуют рекрутирование воспалительных клеток и могут, как цитотоксические Т-клетки, убивать клетки-мишени после антиген-специфического распознавания.

Механизмы иммунотоксичности

иммунодепрессия

Эффективная резистентность хозяина зависит от функциональной целостности иммунной системы, которая, в свою очередь, требует, чтобы составляющие клетки и молекулы, управляющие иммунным ответом, были доступны в достаточном количестве и в функциональной форме. Врожденные иммунодефициты у людей часто характеризуются дефектами определенных линий стволовых клеток, что приводит к нарушению или отсутствию продукции иммунных клеток. По аналогии с врожденными и приобретенными иммунодефицитами человека, иммуносупрессия, вызванная химическими препаратами, может быть вызвана просто уменьшением количества функциональных клеток (IPCS 1996). Отсутствие или сниженное количество лимфоцитов может иметь более или менее выраженное влияние на иммунный статус. Некоторые состояния иммунодефицита и тяжелая иммуносупрессия, которые могут возникнуть при трансплантации или цитостатической терапии, были связаны, в частности, с увеличением случаев оппортунистических инфекций и некоторых неопластических заболеваний. Инфекции могут быть бактериальными, вирусными, грибковыми или протозойными, а преобладающий тип инфекции зависит от сопутствующего иммунодефицита. Можно ожидать, что воздействие иммунодепрессивных химических веществ из окружающей среды приведет к более тонким формам иммунодепрессии, которые может быть трудно обнаружить. Это может привести, например, к увеличению числа случаев таких инфекций, как грипп или простуда.

Ввиду сложности иммунной системы с большим разнообразием клеток, медиаторов и функций, образующих сложную и взаимодействующую сеть, иммунотоксические соединения имеют многочисленные возможности для оказания воздействия. Хотя природа начальных поражений, вызванных многими иммунотоксичными химическими веществами, еще не выяснена, появляется все больше доступной информации, в основном полученной в результате исследований на лабораторных животных, относительно иммунобиологических изменений, которые приводят к угнетению иммунной функции (Dean et al., 1994). . Токсические эффекты могут проявляться в следующих критических функциях (и приведены некоторые примеры иммунотоксических соединений, влияющих на эти функции):

•  развитие и экспансия различных популяций стволовых клеток (бензол оказывает иммунотоксическое действие на уровне стволовых клеток, вызывая лимфоцитопению)
•  пролиферация различных лимфоидных и миелоидных клеток, а также поддерживающих тканей, в которых эти клетки созревают и функционируют (иммунотоксические оловоорганические соединения подавляют пролиферативную активность лимфоцитов в коре тимуса за счет прямой цитотоксичности; тимотоксическое действие 2,3,7,8-тетрахлор -дибензо-п-диоксин (ТХДД) и родственные соединения, вероятно, обусловлены нарушением функции эпителиальных клеток тимуса, а не прямой токсичностью для тимоцитов)
•  захват, процессинг и презентация антигена макрофагами и другими антигенпрезентирующими клетками (одной из мишеней 7,12-диметилбенз(а)антрацена (ДМБА) и свинца является презентация антигена макрофагами; мишенью ультрафиолетового излучения является антиген- представляя клетку Лангерганса)
•  регуляторная функция Т-хелперов и Т-супрессоров (функция Т-хелперов нарушается оловоорганическими соединениями, алдикарбом, полихлорированными бифенилами (ПХБ), ТХДД и ДМБА; функция Т-супрессоров снижается при лечении низкими дозами циклофосфамида)
•  продукция различных цитокинов или интерлейкинов (бензо(а)пирен (БП) подавляет продукцию интерлейкина-1; ультрафиолетовое излучение изменяет продукцию цитокинов кератиноцитами)
•  синтез различных классов иммуноглобулинов IgM и IgG подавляется после обработки ПХБ и оксидом трибутилолова (ТБТ) и увеличивается после воздействия гексахлорбензола (ГХБ).
•  регуляция и активация комплемента (под влиянием ТХДД)
•  цитотоксическая функция Т-клеток (3-метилхолантрен (3-MC), ДМБА и ТХДД подавляют активность цитотоксических Т-клеток)
•  функция естественных клеток-киллеров (NK) (активность легочных NK подавляется озоном; активность NK селезенки снижается никелем)
•  хемотаксис макрофагов и полиморфноядерных лейкоцитов и цитотоксические функции (озон и диоксид азота нарушают фагоцитарную активность альвеолярных макрофагов).

Аллергия

Аллергия можно определить как неблагоприятные последствия для здоровья, возникающие в результате индукции и вызывания специфических иммунных реакций. Когда реакции гиперчувствительности развиваются без участия иммунной системы, термин псевдоаллергия используется. В контексте иммунотоксикологии аллергия возникает в результате специфического иммунного ответа на представляющие интерес химические вещества и лекарства. Способность химического вещества повышать чувствительность людей обычно связана с его способностью ковалентно связываться с белками организма. Аллергические реакции могут принимать различные формы, и они различаются как лежащими в их основе иммунологическими механизмами, так и скоростью реакции. Выделяют четыре основных типа аллергических реакций: Реакции гиперчувствительности I типа, которые вызываются антителами IgE и симптомы которых проявляются в течение нескольких минут после воздействия на сенсибилизированного человека. Реакции гиперчувствительности типа II возникают в результате повреждения или разрушения клеток-хозяев антителами. В этом случае симптомы проявляются в течение нескольких часов. Реакции гиперчувствительности типа III, или реакции Артюса, также опосредованы антителами, но против растворимого антигена, и являются результатом местного или системного действия иммунных комплексов. Реакции гиперчувствительности типа IV или замедленного типа вызываются Т-лимфоцитами, и обычно симптомы развиваются через 24–48 часов после воздействия на сенсибилизированного человека.

Двумя типами химической аллергии, наиболее важными для гигиены труда, являются контактная чувствительность или кожная аллергия и аллергия дыхательных путей.

Контактная гиперчувствительность. Большое количество химических веществ способно вызвать сенсибилизацию кожи. После местного воздействия химического аллергена на восприимчивого человека в дренирующих лимфатических узлах индуцируется ответ Т-лимфоцитов. В коже аллерген прямо или косвенно взаимодействует с эпидермальными клетками Лангерганса, которые переносят химическое вещество в лимфатические узлы и представляют его в иммуногенной форме чувствительным Т-лимфоцитам. Активированные аллергеном Т-лимфоциты пролиферируют, что приводит к клональной экспансии. Человек теперь сенсибилизирован и будет реагировать на повторное воздействие на кожу того же химического вещества более агрессивным иммунным ответом, что приводит к аллергическому контактному дерматиту. Кожная воспалительная реакция, характерная для аллергического контактного дерматита, является вторичной по отношению к распознаванию аллергена в коже специфическими Т-лимфоцитами. Эти лимфоциты активируются, выделяют цитокины и вызывают локальное накопление других мононуклеарных лейкоцитов. Симптомы развиваются примерно через 24–48 часов после воздействия на сенсибилизированного человека, поэтому аллергический контактный дерматит представляет собой форму гиперчувствительности замедленного типа. Общие причины аллергического контактного дерматита включают органические химические вещества (такие как 2,4-динитрохлорбензол), металлы (такие как никель и хром) и растительные продукты (такие как урушиол из ядовитого плюща).

Респираторная гиперчувствительность. Респираторная гиперчувствительность обычно считается реакцией гиперчувствительности I типа. Однако реакции поздней фазы и более хронические симптомы, связанные с астмой, могут включать клеточно-опосредованные (тип IV) иммунные процессы. На острые симптомы, связанные с респираторной аллергией, влияют антитела IgE, выработка которых провоцируется воздействием на восприимчивого человека индуцирующего химического аллергена. Антитело IgE распределяется системно и связывается через мембранные рецепторы с тучными клетками, которые находятся в васкуляризированных тканях, включая дыхательные пути. После вдыхания того же химического вещества будет вызвана реакция гиперчувствительности дыхательных путей. Аллерген связывается с белком и связывается и образует перекрестные связи с IgE-антителом, связанным с тучными клетками. Это, в свою очередь, вызывает дегрануляцию тучных клеток и высвобождение медиаторов воспаления, таких как гистамин и лейкотриены. Такие медиаторы вызывают бронхоконстрикцию и вазодилатацию, что приводит к симптомам респираторной аллергии; астма и/или ринит. Известно, что химические вещества, вызывающие респираторную гиперчувствительность у человека, включают ангидриды кислот (такие как тримеллитовый ангидрид), некоторые диизоцианаты (такие как толуолдиизоцианат), соли платины и некоторые реактивные красители. Кроме того, известно, что хроническое воздействие бериллия вызывает гиперчувствительность легких.

аутоиммунная реакция

аутоиммунная реакция можно определить как стимуляцию специфических иммунных ответов, направленных против эндогенных «собственных» антигенов. Индуцированный аутоиммунитет может быть результатом либо изменения баланса регуляторных Т-лимфоцитов, либо ассоциации ксенобиотика с нормальными тканевыми компонентами, что делает их иммуногенными («измененное самоощущение»). Лекарства и химические вещества, которые, как известно, случайно вызывают или усугубляют эффекты, такие как эффекты аутоиммунного заболевания (AD) у восприимчивых людей, представляют собой соединения с низкой молекулярной массой (молекулярная масса от 100 до 500), которые, как правило, сами по себе считаются неиммуногенными. Механизм БА при химическом воздействии в основном неизвестен. Заболевание может быть вызвано непосредственно посредством циркулирующих антител, косвенно через образование иммунных комплексов или как следствие клеточно-опосредованного иммунитета, но, вероятно, происходит за счет комбинации механизмов. Патогенез наиболее известен при иммунных гемолитических расстройствах, вызванных лекарствами:

•  Лекарство может прикрепляться к мембране эритроцитов и взаимодействовать со специфическими антителами.
•  Лекарство может изменить мембрану эритроцита, так что иммунная система расценивает клетку как чужеродную.
•  Лекарство и его специфическое антитело образуют иммунные комплексы, которые прикрепляются к мембране эритроцитов, вызывая повреждение.
•  Сенсибилизация эритроцитов происходит за счет продукции аутоантител к эритроцитам.

Было обнаружено, что различные химические вещества и лекарства, особенно последние, вызывают аутоиммунные реакции (Kamüller, Bloksma and Seinen, 1989). Профессиональное воздействие химических веществ может случайно привести к синдромам, подобным БА. Воздействие мономерного винилхлорида, трихлорэтилена, перхлорэтилена, эпоксидных смол и кварцевой пыли может вызвать склеродермоподобные синдромы. Синдром, подобный системной красной волчанке (СКВ), был описан после воздействия гидразина. Воздействие толуолдиизоцианата было связано с индукцией тромбоцитопенической пурпуры. Тяжелые металлы, такие как ртуть, вызывают некоторые случаи иммунокомплексного гломерулонефрита.

Оценка человеческого риска

Оценка иммунного статуса человека проводится в основном с использованием периферической крови для анализа гуморальных веществ, таких как иммуноглобулины и комплемент, и лейкоцитов крови для определения состава субпопуляций и функциональности субпопуляций. Эти методы обычно аналогичны тем, которые используются для исследования гуморального и клеточного иммунитета, а также неспецифической резистентности у больных с подозрением на врожденный иммунодефицит. Для эпидемиологических исследований (например, групп населения, подвергающихся профессиональному воздействию) параметры следует выбирать на основе их прогностической ценности в популяциях людей, подтвержденных животных моделях и лежащей в основе биологии маркеров (см. таблицу 1). Стратегия скрининга иммунотоксических эффектов после (случайного) воздействия загрязнителей окружающей среды или других токсикантов во многом зависит от обстоятельств, таких как тип ожидаемого иммунодефицита, время между воздействием и оценкой иммунного статуса, степень воздействия и количество подвергшихся воздействию лиц. Процесс оценки иммунотоксического риска того или иного ксенобиотика у человека крайне сложен, а часто и невозможен, во многом из-за наличия различных мешающих факторов эндогенного или экзогенного происхождения, влияющих на реакцию индивидов на токсическое поражение. Это особенно верно для исследований, изучающих роль химического воздействия при аутоиммунных заболеваниях, где решающую роль играют генетические факторы.

Таблица 1. Классификация тестов на иммунные маркеры

Поскольку адекватные данные о людях редко доступны, оценка риска химической иммуносупрессии у людей в большинстве случаев основана на исследованиях на животных. Идентификация потенциальных иммунотоксичных ксенобиотиков проводится главным образом в контролируемых исследованиях на грызунах. В этом отношении исследования воздействия in vivo представляют собой оптимальный подход к оценке иммунотоксического потенциала соединения. Это связано с многофакторной и сложной природой иммунной системы и иммунных реакций. Исследования in vitro приобретают все большее значение для выяснения механизмов иммунотоксичности. Кроме того, исследуя эффекты соединения с использованием клеток животного и человеческого происхождения, можно получить данные для сравнения видов, которые можно использовать в подходе «параллелограмм» для улучшения процесса оценки риска. Если доступны данные по трем краеугольным камням параллелограмма (животное in vivo, а также животное и человек in vitro), может быть легче предсказать результат для оставшегося краеугольного камня, то есть риск для человека.

Когда оценка риска индуцированной химическими препаратами иммуносупрессии должна основываться исключительно на данных исследований на животных, можно применить подход при экстраполяции на человека путем применения факторов неопределенности к уровню отсутствия наблюдаемых побочных эффектов (NOAEL). Этот уровень может быть основан на параметрах, определенных в соответствующих моделях, таких как анализ устойчивости хозяина и оценка реакций гиперчувствительности и выработки антител in vivo. В идеале актуальность этого подхода к оценке риска требует подтверждения исследованиями на людях. Такие исследования должны сочетать идентификацию и измерение токсиканта, эпидемиологические данные и оценку иммунного статуса.

Для прогнозирования контактной гиперчувствительности доступны модели морских свинок, которые используются для оценки риска с 1970-х годов. Хотя эти тесты чувствительны и воспроизводимы, они имеют ограничения, поскольку они зависят от субъективной оценки; это можно преодолеть с помощью новых и более количественных методов, разработанных на мышах. Что касается химической гиперчувствительности, вызванной вдыханием или приемом внутрь аллергенов, следует разработать и оценить тесты с точки зрения их прогностической ценности у человека. Когда дело доходит до установления безопасных уровней профессионального воздействия потенциальных аллергенов, необходимо учитывать двухфазную природу аллергии: фазу сенсибилизации и фазу возбуждения. Концентрация, необходимая для того, чтобы вызвать аллергическую реакцию у ранее сенсибилизированного человека, значительно ниже, чем концентрация, необходимая для того, чтобы вызвать сенсибилизацию у иммунологически наивного, но восприимчивого человека.

Поскольку животных моделей для прогнозирования аутоиммунитета, индуцированного химическими веществами, практически не существует, следует уделить особое внимание разработке таких моделей. Для разработки таких моделей наши знания о аутоиммунитете, вызванном химическими веществами у людей, должны быть расширены, включая изучение генетических маркеров и маркеров иммунной системы для выявления восприимчивых людей. У людей, подвергшихся воздействию препаратов, вызывающих аутоиммунитет, есть такая возможность.

Назад

Эпидемиолога интересуют взаимосвязи между переменными, главным образом переменными воздействия и исхода. Как правило, эпидемиологи хотят установить, связано ли возникновение болезни с присутствием определенного агента (воздействия) на население. Способы изучения этих отношений могут значительно различаться. Можно выявить всех лиц, подвергшихся воздействию этого агента, и проследить за ними, чтобы измерить заболеваемость, сравнив такую ​​заболеваемость с заболеваемостью в подходящей не подвергавшейся воздействию популяции. В качестве альтернативы можно просто произвести выборку из числа подвергшихся и не подвергшихся облучению, не имея при этом полного их подсчета. Или, в качестве третьей альтернативы, можно определить всех людей, у которых развилось интересующее заболевание в определенный период времени («случаи»), и подходящую группу здоровых людей (выборка исходной популяции случаев) и установить различаются ли модели воздействия между двумя группами. Последующее наблюдение за участниками исследования является одним из вариантов (в так называемых лонгитюдных исследованиях): в этой ситуации существует временной лаг между возникновением воздействия и началом заболевания. Одним из альтернативных вариантов является поперечное сечение населения, при котором и экспозиция, и заболеваемость измеряются в один и тот же момент времени.

В данной статье внимание уделено общепринятым дизайнам исследований — когортному, случай-референтному (случай-контроль) и перекрестному. Чтобы подготовить почву для этого обсуждения, рассмотрим крупную фабрику по производству вискозы в маленьком городке. Начато исследование того, увеличивает ли воздействие сероуглерода риск сердечно-сосудистых заболеваний. У расследования есть несколько вариантов дизайна, некоторые более и некоторые менее очевидны. Первая стратегия заключается в выявлении всех рабочих, подвергшихся воздействию сероуглерода, и последующем наблюдении за ними на предмет смертности от сердечно-сосудистых заболеваний.

Когортные исследования

Когортное исследование охватывает участников исследования, разделяющих общее событие — воздействие. Классическое когортное исследование выявляет определенную группу людей, подвергшихся воздействию, после чего за каждым наблюдают и регистрируют его заболеваемость и/или смертность. Помимо общего качественного воздействия, когорта также должна быть определена по другим Критерии соответствия, такие как возрастной диапазон, пол (мужской или женский или оба), минимальная продолжительность и интенсивность воздействия, свобода от других воздействий и т.п., чтобы повысить достоверность и эффективность исследования. При поступлении все члены когорты не должны иметь изучаемого заболевания в соответствии с эмпирическим набором критериев, используемых для измерения заболевания.

Если, например, в когортном исследовании влияния сероуглерода на коронарную заболеваемость ишемическая болезнь сердца эмпирически измеряется как клинические инфаркты, то те, у кого на исходном уровне в анамнезе был коронарный инфаркт, должны быть исключены из когорты. Напротив, электрокардиографические отклонения без инфаркта в анамнезе могут быть приняты. Однако, если появление новых электрокардиографических изменений является эмпирической мерой исхода, члены когорты также должны иметь нормальные электрокардиограммы на исходном уровне.

Заболеваемость (с точки зрения заболеваемости) или смертность когорты, подвергшейся воздействию, следует сравнивать с эталонной когортой, которая в идеале должна быть максимально похожей на когорту, подвергшуюся воздействию, во всех соответствующих аспектах, за исключением воздействия, чтобы определить относительный риск болезни или смерти от воздействия. Использование аналогичной, но не подвергшейся воздействию когорты в качестве источника эталонного опыта предпочтительнее обычной (ошибочной) практики сравнения заболеваемости или смертности подвергшейся воздействию когорты со стандартизированными по возрасту национальными показателями, потому что население в целом не соответствует даже самым элементарные требования к валидности сравнения. Стандартизированный коэффициент заболеваемости (или смертности) (SMR), полученный в результате такого сравнения, обычно дает заниженную оценку истинного отношения риска из-за систематической ошибки, действующей в когорте, подвергшейся воздействию, что приводит к отсутствию сопоставимости между двумя группами населения. Это искажение сравнения получило название «Эффект здорового рабочего». Однако на самом деле это не истинный «эффект», а погрешность из-за отрицательного смешения, которое, в свою очередь, возникло из-за текучести кадров, ориентированной на здоровье. (Люди с плохим здоровьем, как правило, покидают или никогда не попадают в «незащищенные» когорты, и их конечным пунктом назначения часто является безработная часть населения в целом.)

Поскольку «подверженная» когорта определяется как имеющая определенное воздействие, только эффекты, вызванные этим единичным воздействием (или смесь экспозиций) можно изучать одновременно. С другой стороны, когортный дизайн позволяет изучать несколько заболеваний одновременно. Можно также изучать одновременно различные проявления одного и того же заболевания, например стенокардию, изменения ЭКГ, клиническую картину инфаркта миокарда и коронарную смертность. Хотя когортное исследование хорошо подходит для проверки конкретных гипотез (например, «воздействие сероуглерода вызывает ишемическую болезнь сердца»), оно также дает ответы на более общий вопрос: «Какие заболевания вызываются этим воздействием?»

Например, в когортном исследовании, изучающем риск смерти литейщиков от рака легких, данные о смертности получают из национального регистра причин смерти. Хотя исследование должно было определить, вызывает ли литейная пыль рак легких, источник данных с таким же усилием также дает информацию обо всех других причинах смерти. Поэтому одновременно можно изучать и другие возможные риски для здоровья.

Время проведения когортного исследования может быть либо ретроспективным (историческим), либо проспективным (одновременным). В обоих случаях структура проекта одинакова. Полный учет подвергшихся воздействию людей происходит в определенный момент или период времени, и результат измеряется для всех людей через определенный конечный момент времени. Разница между проспективным и ретроспективным заключается во времени проведения исследования. Если ретроспективно, конечная точка уже наступила; если перспективно, нужно подождать.

В ретроспективном плане когорта определяется в какой-то момент в прошлом (например, те, кто подвергся облучению 1 января 1961 г., или те, кто выполнял облученную работу в период с 1961 по 1970 г.). Заболеваемость и/или смертность все члены когорты затем следует до настоящего времени. Хотя «все» означает, что необходимо отследить и тех, кто ушел с работы, на практике 100-процентный охват достигается редко. Однако чем полнее последующее наблюдение, тем более достоверным является исследование.

В проспективном плане когорта определяется в настоящее время или в какой-то будущий период, после чего заболеваемость отслеживается в будущем.

При проведении когортных исследований должно быть отведено достаточно времени для последующего наблюдения, чтобы конечные точки, вызывающие озабоченность, имели достаточно времени для проявления. Иногда, поскольку исторические записи могут быть доступны только в течение короткого периода времени в прошлом, тем не менее желательно воспользоваться преимуществами этого источника данных, поскольку это означает, что потребуется более короткий период проспективного наблюдения, прежде чем можно будет получить результаты исследования. имеется в наличии. В этих ситуациях может быть эффективным сочетание ретроспективного и проспективного когортных исследований. Общий вид таблиц частот, представляющих когортные данные, показан в таблице 1.

Таблица 1. Общий вид таблиц частот, в которых представлены когортные данные

Наблюдаемая доля заболевших в когорте, подвергшейся воздействию, рассчитывается как:

и эталонная когорта как:

Тогда коэффициент скорости выражается как:

N₀ и N₁ обычно выражаются в единицах человеко-времени, а не в количестве людей в населения. Человеко-годы рассчитываются для каждого человека отдельно. Разные люди часто входят в когорту в течение определенного периода времени, а не в один и тот же день. Следовательно, их последующие времена начинаются в разные даты. Аналогичным образом, после их смерти или после того, как произошло интересующее событие, они больше не подвергаются «риску» и не должны продолжать вносить вклад в человеко-годы в знаменатель.

Если RR больше 1, заболеваемость когорты, подвергшейся воздействию, выше, чем у контрольной когорты, и наоборот. RR является точечной оценкой, и для нее должен быть рассчитан доверительный интервал (ДИ). Чем масштабнее исследование, тем уже становится доверительный интервал. Если RR = 1 не включен в доверительный интервал (например, 95% ДИ составляет от 1.4 до 5.8), результат можно считать «статистически значимым» при выбранном уровне вероятности (в данном примере α = 0.05).

Если в качестве референтной совокупности используется население в целом, c₀ заменяется «ожидаемой» цифрой, Е (с₁ ), полученный из стандартизованных по возрасту показателей заболеваемости или смертности этой популяции (т. е. числа случаев, которые произошли бы в когорте, если бы интересующее воздействие не имело места). Это дает стандартизированный коэффициент смертности (или заболеваемости), SMR. Таким образом,

Также для SMR следует рассчитать доверительный интервал. Лучше указать эту меру в публикации, чем p-значение, потому что проверка статистической значимости бессмысленна, если референтной категорией является генеральная совокупность. Такое сравнение влечет за собой значительную предвзятость (т. эффект здорового работника отмечено выше), а проверка статистической значимости, первоначально разработанная для экспериментальных исследований, вводит в заблуждение при наличии систематической ошибки.

Предположим, вопрос заключается в том, вызывает ли кварцевая пыль рак легких. Обычно кварцевая пыль встречается вместе с другими канцерогенами, такими как дочерние продукты радона и дизельные выхлопы в шахтах или полиароматические углеводороды в литейных цехах. Гранитные карьеры не подвергают каменщиков воздействию этих других канцерогенов. Поэтому лучше всего эта проблема изучена среди каменщиков, занятых в гранитных каменоломнях.

Тогда предположим, что все 2,000 рабочих, которые работали на 20 карьерах в период с 1951 по 1960 год, включены в когорту, и их заболеваемость раком (альтернативно только смертность) отслеживается, начиная с десяти лет после первого воздействия (чтобы учесть время индукции) и заканчивается в 1990 г. Это 20–30-летнее (в зависимости от года поступления) или, скажем, в среднем 25-летнее наблюдение за смертностью (или заболеваемостью) раком среди 1,000 рабочих карьера, которые были специально гранильщики. История воздействия каждого члена когорты должна быть записана. Тех, кто покинул карьеры, необходимо отследить, а историю их более позднего воздействия зафиксировать. В странах, где все жители имеют уникальные регистрационные номера, это простая процедура, регулируемая главным образом национальными законами о защите данных. Там, где такой системы не существует, отследить сотрудников для последующих целей может быть чрезвычайно сложно. Там, где существуют соответствующие реестры смертей или болезней, информацию о смертности от всех причин, всех видов рака и конкретных локализаций рака можно получить из национального реестра причин смерти. (Для смертности от рака лучшим источником является национальный раковый регистр, поскольку он содержит более точные диагнозы. Кроме того, можно также получить данные о заболеваемости (или заболеваемости).) Уровень смертности (или уровень заболеваемости раком) можно сравнить с « ожидаемые цифры», рассчитанные на основе национальных показателей с использованием в качестве основы человеко-лет подвергающейся воздействию когорты.

Предположим, что в когорте обнаружено 70 смертельных случаев рака легких, тогда как ожидаемое число (число, которое произошло бы, если бы не было облучения) равно 35. Тогда:

c₁ = 70, Е (с₁) = 35

Таким образом, SMR = 200, что указывает на двукратное увеличение риска смерти от рака легких среди облученных. Если доступны подробные данные о воздействии, можно изучить смертность от рака в зависимости от различных латентных периодов (скажем, 10, 15, 20 лет), работы в карьерах разных типов (разные виды гранита), разных исторических периодов, разного воздействия. интенсивности и так далее. Однако 70 дел нельзя разделить на слишком большое количество категорий, потому что число, попадающее в каждую из них, быстро становится слишком маленьким для статистического анализа.

Оба типа когортных планов имеют свои преимущества и недостатки. Ретроспективное исследование может, как правило, измерить только смертность, поскольку данные о более легких проявлениях обычно отсутствуют. Регистры рака являются исключением, и, возможно, некоторые другие, такие как регистры инсультов и регистры выписки из больниц, в которых также доступны данные о заболеваемости. Оценка прошлого воздействия всегда представляет собой проблему, и данные о воздействии, как правило, довольно слабые в ретроспективных исследованиях. Это может привести к маскировке эффекта. С другой стороны, поскольку случаи уже имели место, результаты исследования становятся доступными гораздо раньше; скажем, через два-три года.

Проспективное когортное исследование можно лучше спланировать в соответствии с потребностями исследователя, а данные о воздействии можно собирать точно и систематически. Можно измерить несколько различных проявлений болезни. Измерения как воздействия, так и исхода могут быть повторены, и все измерения могут быть стандартизированы, а их достоверность может быть проверена. Однако, если заболевание имеет длительную латентность (например, рак), должно пройти много времени, даже 20–30 лет, прежде чем можно будет получить результаты исследования. Многое может произойти за это время. Например, текучесть кадров, совершенствование методов измерения экспозиции, реконструкция или закрытие растений, выбранных для изучения, и так далее. Все эти обстоятельства ставят под угрозу успех исследования. Затраты на проспективное исследование также обычно выше, чем на ретроспективное, но в основном это связано с гораздо большим количеством измерений (повторный мониторинг воздействия, клинические обследования и т. д.), а не с более дорогой регистрацией смерти. Следовательно затраты на единицу информации не обязательно превышают показатели ретроспективного исследования. Ввиду всего этого проспективные исследования больше подходят для заболеваний с относительно коротким латентным периодом, требующим короткого наблюдения, а ретроспективные исследования лучше подходят для заболеваний с длительным латентным периодом.

Исследования случай-контроль (или случай-референт)

Вернемся к заводу по производству вискозы. Ретроспективное когортное исследование может оказаться неосуществимым, если списки работников, подвергшихся воздействию, были утеряны, в то время как проспективное когортное исследование даст хорошие результаты через очень долгое время. Альтернативой тогда может быть сравнение между теми, кто умер от ишемической болезни сердца в городе в течение определенного периода времени, и выборкой всего населения той же возрастной группы.

Классический план случай-контроль (или случай-референт) основан на выборке из динамической (открытой, характеризующейся текучестью членов) населения. Это может быть население всей страны, района или муниципалитета (как в нашем примере), или это может быть административно определенное население, из которого пациенты поступают в больницу. Определенная популяция предоставляет как случаи, так и контроли (или референты).

Техника заключается в том, чтобы собрать все случаи рассматриваемого заболевания, которые существуют в данный момент времени. точка во времени (распространенные случаи) или произошли в течение определенного период времени (инцидентные случаи). Таким образом, случаи могут быть взяты из регистров заболеваемости или смертности или собраны непосредственно в больницах или других источниках, имеющих достоверную диагностику. Элементы управления нарисованы в виде образец из той же популяции, либо из числа не заболевших, либо из всей популяции. Другой вариант - выберите пациентов с другим заболеванием в качестве контроля, но тогда эти пациенты должны быть репрезентативными для популяции, из которой произошли случаи. Для каждого случая может быть один или несколько элементов управления (т. е. референтов). Выборочный подход отличается от когортных исследований, в которых изучается вся популяция. Само собой разумеется, что выгоды от более низких затрат на дизайны «случай-контроль» значительны, но важно, чтобы выборка представитель всей популяции, из которой произошли случаи (т. е. «база исследования») — в противном случае исследование может быть необъективным.

Когда выявлены случаи и контрольные случаи, истории их воздействия собираются с помощью вопросников, интервью или, в некоторых случаях, из существующих записей (например, платежных ведомостей, из которых можно вывести истории работы). Данные можно получить либо от самих участников, либо, если они умерли, от близких родственников. Для обеспечения симметричного припоминания важно, чтобы пропорция умерших и живых пациентов и референтов была одинаковой, потому что близкие родственники обычно дают менее подробную историю воздействия, чем сами участники. Информация о схеме воздействия среди заболевших сравнивается с таковой среди контрольной группы, обеспечивая оценку отношение шансов (OR), косвенная мера риск среди подверженных заболеванию по сравнению с неэкспонированным.

Поскольку схема «случай-контроль» опирается на информацию о воздействии, полученную от пациентов с определенным заболеванием (т. е. о случаях), а также о выборке здоровых людей (т. могут быть исследованы только одна болезнь. Напротив, этот дизайн позволяет одновременно изучать влияние несколько разных экспозиций. Референтное исследование хорошо подходит для решения конкретных исследовательских вопросов (например, «Вызывается ли ишемическая болезнь сердца воздействием сероуглерода?»), но оно также может помочь ответить на более общий вопрос: «Какие воздействия могут вызвать это заболевание?» ?»

Вопрос о том, вызывает ли воздействие органических растворителей первичный рак печени, поднимается (в качестве примера) в Европе. Случаи первичного рака печени, сравнительно редкого заболевания в Европе, лучше всего собирать из национального регистра рака. Предположим, что все случаи рака, произошедшие в течение трех лет, составляют серию случаев. Базой населения для исследования является трехлетнее наблюдение за всем населением рассматриваемой европейской страны. Контрольная группа представляет собой выборку лиц без рака печени из той же популяции. Из соображений удобства (это означает, что один и тот же источник может быть использован для отбора контрольных образцов) пациенты с другим типом рака, не связанным с воздействием растворителей, могут использоваться в качестве контрольных. Рак толстой кишки не имеет известной связи с воздействием растворителей; следовательно, этот тип рака можно включить в контрольную группу. (Использование контроля над раком сводит к минимуму погрешность припоминания, поскольку точность анамнеза, предоставленного пациентами и контрольной группой, в среднем симметрична. Однако, если некоторая в настоящее время неизвестная связь между раком толстой кишки и воздействием растворителей будет обнаружена позже, этот тип контроля вызовет недооценка истинного риска, а не его преувеличение.)

Для каждого случая рака печени берут два контроля, чтобы достичь большей статистической мощности. (Можно было бы установить еще больше элементов управления, но имеющиеся средства могут быть ограничивающим фактором. Если бы средства не были ограничены, оптимальным было бы, возможно, четыре элемента управления. После четырех действует закон убывающей отдачи.) После получения соответствующего разрешения от данных к органам защиты, случаям и контролю или их близким родственникам обращаются, как правило, с помощью рассылаемой по почте анкеты, запрашивая подробную историю занятости с особым акцентом на хронологическом списке имен всех работодателей, отделов работы, служебные задания в разных сферах занятости и период занятости в каждой соответствующей задаче. Эти данные можно получить от родственников с некоторым трудом; однако родственники обычно плохо помнят конкретные химические вещества или торговые названия. Анкета также должна включать вопросы о возможных смешанных данных, таких как употребление алкоголя, воздействие пищевых продуктов, содержащих афлатоксины, и инфицирование гепатитом В и С. Чтобы получить достаточно высокий процент ответов, не ответившим на вопросы рассылаются два напоминания с интервалом в три недели. Обычно это приводит к тому, что окончательный уровень ответов превышает 70%. Затем промышленный гигиенист просматривает профессиональный анамнез, не зная о случае респондента или контрольном статусе, и воздействие растворителей классифицируется как высокое, среднее, низкое, отсутствие и неизвестное воздействие растворителей. Десятилетнее воздействие, непосредственно предшествовавшее диагностике рака, не принимается во внимание, потому что биологически неправдоподобно, что канцерогены инициаторного типа могут быть причиной рака, если латентный период настолько короткий (хотя промоторы, на самом деле, могут). На этом этапе также можно различать различные типы воздействия растворителя. Поскольку была предоставлена ​​полная история занятости, также возможно изучить другие виды воздействия, хотя первоначальная гипотеза исследования не включала их. Затем можно рассчитать отношение шансов для воздействия любого растворителя, конкретных растворителей, смесей растворителей, различных категорий интенсивности воздействия и для различных временных интервалов, связанных с диагностикой рака. Целесообразно исключить из анализа те, воздействие которых неизвестно.

Случаи и контроли могут быть отобраны и проанализированы либо как независимая серия or согласованные группы. Сопоставление означает, что элементы управления выбираются для каждого случая на основе определенных характеристик или атрибутов для формирования пар (или наборов, если для каждого случая выбрано более одного элемента управления). Сопоставление обычно проводится на основе одного или нескольких таких факторов, как возраст, жизненный статус, история курения, календарное время диагностики случая и т.п. В нашем примере случаи и контрольные группы затем сопоставляются по возрасту и жизненному статусу. (Жизненно важный статус важен, потому что сами пациенты обычно дают более точную историю воздействия, чем близкие родственники, а симметрия необходима для целей достоверности.) Сегодня рекомендация состоит в том, чтобы быть ограничительной при сопоставлении, потому что эта процедура может внести ) путаница.

Если один элемент управления соответствует одному случаю, дизайн называется парный дизайн. При условии, что затраты на изучение большего количества контролей не являются непомерно высокими, использование более одного референта на случай улучшает стабильность оценки ОШ, что делает исследование более эффективным по размеру.

Расположение результатов непревзойденного исследования случай-контроль показано в таблице 2.

Таблица 2. Пример схемы данных случай-контроль

Из этой таблицы можно рассчитать вероятность воздействия среди заболевших и вероятность воздействия среди населения (контрольной группы) и разделить их, чтобы получить отношение шансов воздействия, OR. Для случаев вероятность воздействия составляет c₁ / c₀, а для элементов управления это n₁ / n₀. Тогда оценка OR:

Если было выявлено относительно больше случаев, чем в контрольной группе, ОШ превышает 1, и наоборот. Доверительные интервалы должны быть рассчитаны и предоставлены для OR таким же образом, как и для RR.

В качестве еще одного примера можно привести центр гигиены труда крупной компании, который обслуживает 8,000 сотрудников, подвергающихся воздействию различных видов пыли и других химических веществ. Нас интересует связь между воздействием смешанной пыли и хроническим бронхитом. Исследование включает в себя последующее наблюдение за этой популяцией в течение одного года. Мы установили диагностические критерии хронического бронхита как «утренний кашель и выделение мокроты в течение трех месяцев в течение двух лет подряд». Критерии «положительного» воздействия пыли определяются до начала исследования. Каждый пациент, посещающий медицинский центр и отвечающий этим критериям в течение одного года, является случаем, а следующий пациент, обращающийся за медицинской помощью по поводу нелегочных проблем, определяется как контрольная группа. Предположим, что 100 случаев и 100 контролей были зарегистрированы в течение периода исследования. Пусть 40 случаев и 15 контролей классифицируются как подвергшиеся воздействию пыли. затем

c₁ = 40, c₀ = 60, n₁ = 15 и n₀ = 85.

Следовательно,

В приведенном выше примере не учитывалась возможность смешения, что может привести к искажению ОШ из-за систематических различий между случаями и контролем по такой переменной, как возраст. Один из способов уменьшить эту систематическую ошибку — сопоставить контрольную группу со случаями по возрасту или другим подозрительным факторам. В результате получается структура данных, показанная в таблице 3.

Таблица 3. Расположение данных случай-контроль, если каждому случаю соответствует один контроль

Анализ фокусируется на несогласованных парах: то есть «случай выставлен, контроль не выставлен». (f_+–); и «случай не подвергался воздействию, контроль подвергался воздействию» (f_–+). Когда оба члена пары подвергаются или не подвергаются воздействию, пара игнорируется. ОШ в дизайне исследования с подобранными парами определяется как

В исследовании связи между раком носа и воздействием древесной пыли было всего 164 пары случай-контроль. Только в одной паре подвергались воздействию и случай, и контроль, а в 150 парах ни случай, ни контроль не подвергались воздействию. Эти пары далее не рассматриваются. Случай, но не контроль выставлялся в 12 парах, а контроль, но не случай, в одной паре. Следовательно,

и поскольку единица не включена в этот интервал, результат является статистически значимым, то есть существует статистически значимая связь между раком носа и воздействием древесной пыли.

Исследования случай-контроль более эффективны, чем когортные исследования, когда заболевание редкое; они могут фактически предоставить единственный вариант. Однако этим методом можно изучать и распространенные заболевания. Если экспозиция редка, когорта, основанная на воздействии, является предпочтительной или единственно возможной эпидемиологической моделью. Конечно, когортные исследования также могут проводиться при общих воздействиях. Выбор между когортным планом и дизайном случай-контроль, когда и воздействие, и заболевание являются общими, обычно решается с учетом соображений достоверности.

Поскольку исследования типа «случай-контроль» опираются на ретроспективные данные о воздействии, обычно основанные на воспоминаниях участников, их слабым местом является неточность и грубость информации о воздействии, что приводит к маскировке эффекта за счет недифференциальный (симметричная) неправильная классификация статуса воздействия. Более того, иногда припоминание может быть асимметричным между случаями и контролем, причем обычно считается, что случаи помнят «лучше» (т. е. смещение припоминания).

Избирательный отзыв может привести к предубеждению, усиливающему эффект. дифференциал (асимметричная) неправильная классификация статуса воздействия. Преимущества исследований случай-контроль заключаются в их рентабельности и способности относительно быстро найти решение проблемы. Благодаря стратегии выборки они позволяют исследовать очень большие целевые группы населения (например, с помощью национальных раковых регистров), тем самым увеличивая статистическую мощность исследования. В странах, где законодательство о защите данных или отсутствие хороших регистров населения и заболеваемости препятствует проведению когортных исследований, исследования случай-контроль в больницах могут быть единственным практическим способом проведения эпидемиологических исследований.

Выборка случай-контроль в когорте (вложенные исследования случай-контроль)

Когортное исследование также может быть разработано для выборки вместо полного последующего наблюдения. Этот дизайн ранее назывался «вложенным» исследованием «случай-контроль». Метод выборки внутри когорты устанавливает разные требования к приемлемости когорты, потому что теперь сравнения проводятся в пределах одной и той же когорты. Таким образом, сюда должны входить не только работники, подвергшиеся сильному облучению, но и работники, подвергающиеся меньшему и даже не подвергавшемуся воздействию, чтобы обеспечить экспозиция контрастирует внутри себя. Важно осознавать эту разницу в квалификационных требованиях при формировании когорты. Если сначала проводится полный когортный анализ когорты, чьи критерии приемлемости касались «сильного» воздействия, а затем проводится «вложенное» исследование случай-контроль в той же когорте, исследование становится нечувствительным. Это вводит эффект маскировки, потому что контрасты экспозиции недостаточны «по замыслу» из-за отсутствия вариабельности опыта воздействия среди членов когорты.

Однако при условии, что когорта имеет широкий диапазон опыта воздействия, вложенный подход «случай-контроль» очень привлекателен. Собираются все случаи, возникшие в когорте за период наблюдения, для формирования серии случаев, в то время как только образец не-случаи нарисованы для контрольной серии. Затем исследователи, как и в традиционном методе «случай-контроль», собирают подробную информацию об опыте воздействия, опрашивая пациентов и контрольную группу (или их близких родственников), тщательно изучая списки персонала работодателей, создавая матрица воздействия на работуили комбинируя два или более из этих подходов. Контроли можно либо сопоставить со случаями, либо их можно рассматривать как независимые ряды.

Метод выборки может быть менее затратным по сравнению со сбором исчерпывающей информации о каждом члене когорты. В частности, поскольку изучается только выборка контролей, можно выделить больше ресурсов для подробной и точной оценки воздействия для каждого случая и контроля. Однако преобладают те же проблемы статистической мощности, что и в классических когортных исследованиях. Для достижения адекватной статистической мощности когорта всегда должна включать «адекватное» количество выявленных случаев в зависимости от величины риска, который необходимо выявить.

Дизайн поперечного исследования

В научном смысле перекрестный дизайн представляет собой поперечное сечение изучаемой популяции без учета времени. И экспозиция, и заболеваемость (распространенность) измеряются в один и тот же момент времени.

С этиологической точки зрения этот дизайн исследования слаб, отчасти потому, что он касается распространенности, а не заболеваемости. Распространенность представляет собой составной показатель, зависящий как от частоты, так и от продолжительности заболевания. Это также ограничивает использование перекрестных исследований длительными заболеваниями. Еще более серьезной является сильная негативная предвзятость, вызванная обусловленным здоровьем исключением из группы, подвергшейся воздействию, тех людей, которые более чувствительны к последствиям воздействия. Поэтому этиологические проблемы лучше всего решаются лонгитюдными планами. Действительно, перекрестные исследования не позволяют делать какие-либо выводы о том, предшествовало ли воздействие заболеванию или наоборот. Поперечное сечение имеет этиологический смысл только в том случае, если существует истинная временная связь между воздействием и результатом, а это означает, что текущее воздействие должно иметь немедленные последствия. Тем не менее, воздействие может быть измерено поперечно, так что оно представляет собой более длительный прошлый период времени (например, уровень свинца в крови), в то время как критерием результата является распространенность (например, скорость нервной проводимости). Таким образом, исследование представляет собой смесь продольного и перекрестного дизайна, а не просто поперечного сечения изучаемой популяции.

Поперечные описательные опросы

Поперечные обследования часто полезны для практических и административных, а не для научных целей. Эпидемиологические принципы могут применяться к систематическому надзору в учреждениях гигиены труда, например:

• наблюдение за заболеваемостью в связи с профессией, рабочей областью или определенными воздействиями

• регулярные обследования работников, подвергающихся известным профессиональным вредностям

• обследование работников, вступающих в контакт с новыми опасностями для здоровья

• программы биологического мониторинга

• исследования воздействия для выявления и количественной оценки опасностей

• программы скрининга различных рабочих групп

• оценка доли работников, нуждающихся в профилактике или регулярном контроле (например, кровяное давление, ишемическая болезнь сердца).

Важно выбрать репрезентативные, достоверные и конкретные показатели заболеваемости для всех видов обследований. Обследование или программа скрининга может использовать лишь довольно небольшое количество тестов, в отличие от клинической диагностики, и поэтому важна прогностическая ценность скринингового теста. Нечувствительные методы не позволяют обнаружить интересующее заболевание, в то время как высокочувствительные методы дают слишком много ложноположительных результатов. Нецелесообразно проводить скрининг на редкие заболевания в профессиональных условиях. Все действия по выявлению случаев (т.е. скрининг) также требуют механизма заботы о людях с «положительными» результатами, как с точки зрения диагностики, так и терапии. В противном случае возникнет только разочарование, которое может принести больше вреда, чем пользы.

Назад