27. Биологический мониторинг
Редактор главы: Роберт Ловерис
Содержание
Общие принципы
Вито Фоа и Лоренцо Алессио
Гарантия качества
Д. Гомперц
Металлы и металлоорганические соединения
П. Хоэт и Роберт Ловерис
Органические растворители
Масаюки Икеда
Генотоксичные химикаты
Марья Сорса
Пестициды
Марко Марони и Адальберто Фериоли
Щелкните ссылку ниже, чтобы просмотреть таблицу в контексте статьи..
1. ACGIH, DFG и другие предельные значения для металлов
2. Примеры химического и биологического мониторинга
3. Биологический мониторинг органических растворителей
4. Генотоксичность химических веществ, оцененная IARC
5. Биомаркеры и некоторые образцы клеток/тканей и генотоксичность
6. Канцерогены человека, профессиональное воздействие и цитогенетические конечные точки
8. Воздействие от производства и использования пестицидов
9. Острая токсичность ОП при разных уровнях ингибирования АКГЭ
10. Варианты ACHE и PCHE и отдельные состояния здоровья
11. Холинэстеразная активность здоровых людей, не подвергавшихся воздействию
12. Мочевые алкилфосфаты и пестициды OP
13. Измерение алкилфосфатов в моче и ОП
14. Мочевые метаболиты карбамата
15. Мочевые метаболиты дитиокарбамата
16. Предлагаемые индексы для биологического мониторинга пестицидов
17. Рекомендуемые биологические предельные значения (по состоянию на 1996 г.)
Наведите курсор на миниатюру, чтобы увидеть подпись к рисунку, щелкните, чтобы увидеть рисунок в контексте статьи..
28. Эпидемиология и статистика
Редакторы глав: Франко Мерлетти, Колин Л. Соскольн и Паоло Винейс
Эпидемиологический метод в области охраны труда и техники безопасности
Франко Мерлетти, Колин Л. Соскольн и Паоло Винейс
Оценка воздействия
М. Джеральд Отт
Сводные показатели воздействия на рабочем месте
Колин Л. Сосколн
Измерение эффектов воздействия
Шелия Хоар Зам
Практический пример: меры
Франко Мерлетти, Колин Л. Соскольн и Паола Винейс
Варианты дизайна исследования
Свен Хернберг
Вопросы валидности в дизайне исследования
Энни Дж. Саско
Влияние случайной ошибки измерения
Паоло Винейс и Колин Л. Соскольн
Статистические методы
Аннибале Биггери и Марио Брага
Оценка причинно-следственной связи и этика в эпидемиологических исследованиях
Паоло Винеис
Анкеты в эпидемиологических исследованиях
Стивен Д. Стеллман и Колин Л. Сосколн
Историческая перспектива асбеста
Лоуренс Гарфинкель
Щелкните ссылку ниже, чтобы просмотреть таблицу в контексте статьи..
1. Пять избранных сводных показателей воздействия на рабочем месте
3. Меры ассоциации для когортного исследования
4. Меры ассоциации для исследований случай-контроль
5. Общий вид таблицы частот для когортных данных
6. Образец схемы данных случай-контроль
7. Разметка данных «кейс-контроль» — один контроль на случай
8. Гипотетическая когорта из 1950 человек до T2
9. Индексы центральной тенденции и дисперсии
10. Биномиальный эксперимент и вероятности
11. Возможные результаты биномиального эксперимента
12. Биномиальное распределение, 15 успехов/30 попыток
13. Биномиальное распределение, р = 0.25; 30 испытаний
14. Ошибка и мощность типа II; x = 12, n = 30, а = 0.05
15. Ошибка и мощность типа II; x = 12, n = 40, а = 0.05
16. 632 рабочих, подвергавшихся воздействию асбеста в течение 20 лет и более.
17. O/E количество смертей среди 632 рабочих, работающих с асбестом
Наведите курсор на миниатюру, чтобы увидеть подпись к рисунку, нажмите, чтобы увидеть рисунок в контексте статьи..
29. Эргономика
Редакторы глав: Вольфганг Лауриг и Йоахим Веддер
Содержание
Обзор
Вольфганг Лауриг и Йоахим Веддер
Природа и цели эргономики
Уильям Т. Синглтон
Анализ деятельности, задач и систем работы
Вероник Де Кейзер
Эргономика и стандартизация
Фридхельм Нахрайнер
Контрольные
Пранаб Кумар Наг
Антропометрия
Мельхиорре Масали
Мышечная работа
Юхани Смоландер и Вейкко Лоухеваара
Позы на работе
Илкка Куоринка
Биомеханика
Фрэнк Дарби
Общая усталость
Этьен Гранжан
Усталость и восстановление
Рольф Хелбиг и Уолтер Ромерт
Умственная нагрузка
Винфрид Хакер
зоркость
Герберт Хойер
Умственная усталость
Питер Рихтер
Организация работы
Эберхард Улих и Гудела Гроте
Недостаток сна
Казутака Коги
Рабочие станции
Роланд Кадефорс
Инструменты
ТМ Фрейзер
Элементы управления, индикаторы и панели
Карл Х. Х. Кремер
Обработка информации и дизайн
Андрис Ф. Сандерс
Дизайн для определенных групп
Шутка Х. Грейди-ван ден Ньюбур
Практический пример: Международная классификация функциональных ограничений у людей
Культурные различия
Хушанг Шахнаваз
Пожилые работники
Антуан Лавиль и Серж Волков
Работники с особыми потребностями
Шутка Х. Грейди-ван ден Ньюбур
Системный дизайн в производстве бриллиантов
Иссахар Гилад
Игнорирование принципов эргономики: Чернобыль
Владимир Михайлович Мунипов
Щелкните ссылку ниже, чтобы просмотреть таблицу в контексте статьи..
1. Основной антропометрический список
2. Усталость и восстановление зависят от уровня активности
3. Законы сочетанного действия двух стрессовых факторов на деформацию
4. Различение нескольких негативных последствий умственного напряжения
5. Ориентированные на работу принципы структурирования производства
6. Участие в организационном контексте
7. Участие пользователя в технологическом процессе
8. Ненормированный рабочий день и недосыпание
9. Аспекты опережающего, якорного и замедленного сна
10. Управляйте движениями и ожидаемыми эффектами
11. Отношения управления и эффекта обычных ручных органов управления
12. Правила устройства органов управления
Наведите курсор на миниатюру, чтобы увидеть подпись к рисунку, нажмите, чтобы увидеть рисунок в контексте статьи..
30. Гигиена труда
Редактор глав: Роберт Ф. Херрик
Содержание
Цели, определения и общая информация
Беренис И. Феррари Гельцер
Распознавание опасностей
Линнея Лиллиенберг
Оценка рабочей среды
Лори А. Тодд
Гигиена труда: контроль воздействия посредством вмешательства
Джеймс Стюарт
Биологическая основа для оценки воздействия
Дик Хидерик
Пределы воздействия на рабочем месте
Деннис Дж. Паустенбах
1. Химическая опасность; биологические и физические агенты
2. Пределы воздействия на рабочем месте (ПДК) - разные страны
31. Личная защита
Редактор глав: Роберт Ф. Херрик
Содержание
Обзор и философия личной защиты
Роберт Ф. Херрик
Средства защиты глаз и лица
Кикузи Кимура
Защита стопы и ног
Тоёхико Миура
Защита головы
Изабель Балти и Ален Майер
Защита слуха
Джон Р. Фрэнкс и Эллиот Х. Бергер
Защитная одежда
С. Зак Мансдорф
Защита дыхательных путей
Томас Дж. Нельсон
Щелкните ссылку ниже, чтобы просмотреть таблицу в контексте статьи.
1. Требования к пропусканию (ISO 4850-1979)
2. Весы защиты - газосварочные и паяльно-сварочные
3. Весы защиты - кислородная резка
4. Весы защиты - плазменно-дуговая резка
5. Шкалы защиты - электродуговая сварка или строжка
6. Весы защиты - плазменная прямая дуговая сварка
7. Защитный шлем: стандарт ISO 3873-1977.
8. Уровень шумоподавления защитных наушников
9. Вычисление A-взвешенного шумоподавления
10. Примеры категорий опасности для кожи
11. Требования к физическим, химическим и биологическим характеристикам
12. Материальные опасности, связанные с конкретными видами деятельности
13. Присвоенные коэффициенты защиты по ANSI Z88 2 (1992 г.)
Наведите курсор на миниатюру, чтобы увидеть подпись к рисунку, щелкните, чтобы увидеть рисунок в контексте статьи.
32. Системы записи и наблюдения
Редактор глав: Стивен Д. Стеллман
Содержание
Системы наблюдения и отчетности о профессиональных заболеваниях
Стивен Б. Марковиц
Надзор за профессиональными опасностями
Дэвид Х. Вегман и Стивен Д. Стеллман
Надзор в развивающихся странах
Дэвид Кох и Ки-Сенг Чиа
Разработка и применение системы классификации производственного травматизма и заболеваний
Элис Биддл
Анализ рисков несмертельных производственных травм и заболеваний
Джон В. Рузер
Практический пример: защита работников и статистика несчастных случаев и профессиональных заболеваний - HVBG, Германия
Мартин Буц и Буркхард Хоффманн
Практический пример: Висмут — новый взгляд на воздействие урана
Хайнц Оттен и Хорст Шульц
Стратегии и методы измерения для оценки профессионального воздействия в эпидемиологии
Фрэнк Бохманн и Гельмут Бломе
Тематическое исследование: Обследования гигиены труда в Китае
Щелкните ссылку ниже, чтобы просмотреть таблицу в контексте статьи..
1. Ангиосаркома печени - мировой регистр
2. Профессиональные заболевания, США, 1986 г. по сравнению с 1992 г.
3. Смертность от пневмокониоза и мезотелиомы плевры в США
4. Примерный перечень подлежащих регистрации профессиональных заболеваний
5. Структура кода сообщения о болезнях и травмах, США
6. Профессиональные травмы и заболевания без летального исхода, США, 1993 г.
7. Риск профессиональных травм и заболеваний
8. Относительный риск повторяющихся условий движения
9. Несчастные случаи на производстве, Германия, 1981–93 гг.
10. Аварии шлифовщиков в металлообработке, Германия, 1984-93 гг.
11. Профессиональное заболевание, Германия, 1980-93 гг.
12. Инфекционные болезни, Германия, 1980-93 гг.
13. Радиационное воздействие на шахтах Висмута
14. Профессиональные заболевания на урановых рудниках Висмута, 1952-90 гг.
Наведите курсор на миниатюру, чтобы увидеть подпись к рисунку, нажмите, чтобы увидеть рисунок в контексте статьи..
33. Токсикология
Редактор главы: Эллен К. Силбергелд
Введение
Эллен К. Силбергелд, редактор главы
Определения и понятия
Бо Холмберг, Йохан Хогберг и Гуннар Йохансон
Токсикокинетика
Душан Джурич
Целевой орган и критические эффекты
Марек Якубовски
Влияние возраста, пола и других факторов
Споменка Телишман
Генетические детерминанты токсического ответа
Дэниел В. Неберт и Росс А. Маккиннон
Введение и концепции
Филип Г. Ватанабэ
Клеточная травма и клеточная смерть
Бенджамин Ф. Трамп и Ирен К. Березски
Генетическая токсикология
Р. Рита Мишра и Майкл П. Уолкес
Иммунотоксикология
Джозеф Г. Вос и Хенк ван Ловерен
Токсикология органов-мишеней
Эллен К. Силбергелд
биомаркеры
Филипп Гранжан
Оценка генетической токсичности
Дэвид М. ДеМарини и Джеймс Хафф
Тестирование токсичности in vitro
Джоан Зурло
Отношения структуры деятельности
Эллен К. Силбергелд
Токсикология в регулировании здоровья и безопасности
Эллен К. Силбергелд
Принципы идентификации опасностей — японский подход
Масаюки Икеда
Подход Соединенных Штатов к оценке риска репродуктивных токсикантов и нейротоксических агентов
Эллен К. Силбергелд
Подходы к идентификации опасностей — IARC
Харри Вайнио и Джулиан Уилборн
Приложение – Общие оценки канцерогенности для человека: монографии IARC, тома 1–69 (836)
Оценка канцерогенного риска: другие подходы
Сиз А. ван дер Хейден
Щелкните ссылку ниже, чтобы просмотреть таблицу в контексте статьи..
Наведите курсор на миниатюру, чтобы увидеть подпись к рисунку, щелкните, чтобы увидеть рисунок в контексте статьи..
Введение
Воздействие пестицидов на человека имеет разные характеристики в зависимости от того, происходит ли оно во время промышленного производства или при использовании (таблица 1). Состав коммерческих продуктов (путем смешивания активных ингредиентов с другими формообразователями) имеет некоторые характеристики воздействия, общие с использованием пестицидов в сельском хозяйстве. На самом деле, поскольку рецептурой обычно занимаются небольшие предприятия, производящие множество различных продуктов в последовательных операциях, рабочие подвергаются воздействию каждого из нескольких пестицидов в течение короткого времени. В здравоохранении и сельском хозяйстве использование различных соединений обычно является правилом, хотя в некоторых конкретных случаях (например, в программах дефолиации хлопка или в программах борьбы с малярией) может использоваться один и тот же продукт.
Таблица 1. Сравнение характеристик воздействия при производстве и использовании пестицидов
Воздействие на производство |
Воздействие при использовании |
|
Продолжительность воздействия |
Непрерывный и продолжительный |
Переменный и прерывистый |
Степень воздействия |
Довольно постоянный |
Чрезвычайно изменчивый |
Тип воздействия |
К одному или нескольким соединениям |
К многочисленным соединениям либо последовательно, либо одновременно |
Поглощение кожи |
Простота управления |
Переменная в соответствии с рабочими процедурами |
Мониторинг окружающей среды |
Полезное |
Редко информативный |
Биологический мониторинг |
Дополнение к мониторингу окружающей среды |
Очень полезно, когда доступно |
Источник: ВОЗ, 1982а, с изменениями.
Измерение биологических индикаторов воздействия особенно полезно для пользователей пестицидов, где обычные методы оценки воздействия посредством мониторинга окружающего воздуха едва ли применимы. Большинство пестицидов являются жирорастворимыми веществами, проникающими через кожу. Наличие чрескожной (кожной) абсорбции делает использование биологических индикаторов очень важным при оценке уровня воздействия в этих обстоятельствах.
Фосфорорганические инсектициды
Биологические показатели эффекта:
Холинэстеразы являются целевыми ферментами, ответственными за токсичность фосфорорганических (ФОС) видов насекомых и млекопитающих. В организме человека существует два основных типа холинэстераз: ацетилхолинэстераза (АХЭ) и холинэстераза плазмы (ХЭП). ОП вызывает токсические эффекты у человека за счет ингибирования синаптической ацетилхолинэстеразы в нервной системе. Ацетилхолинэстераза также присутствует в эритроцитах, где ее функция неизвестна. Плазменная холинэстераза — это общий термин, охватывающий неоднородную группу ферментов, присутствующих в глиальных клетках, плазме, печени и некоторых других органах. PCHE ингибируется OP, но его ингибирование не вызывает известных функциональных нарушений.
Ингибирование активности ACHE и PCHE в крови сильно коррелирует с интенсивностью и продолжительностью воздействия OP. ACHE крови, будучи такой же молекулярной мишенью, что и ответственная за острую токсичность OP в нервной системе, является более специфичным индикатором, чем PCHE. Однако чувствительность ACHE и PCHE крови к ингибированию OP различается среди отдельных соединений OP: при одной и той же концентрации в крови одни ингибируют больше ACHE, а другие больше PCHE.
Между активностью АХЭ в крови и клиническими признаками острой токсичности существует разумная корреляция (таблица 2). Корреляция, как правило, лучше, поскольку скорость ингибирования выше. Когда торможение происходит медленно, как при хроническом низкоуровневом воздействии, корреляция с болезнью может быть слабой или полностью отсутствовать. Следует отметить, что ингибирование ACHE в крови не является предиктором хронических или отсроченных эффектов.
Таблица 2. Тяжесть и прогноз острой токсичности ОП при различных уровнях ингибирования АКГЭ
АЧЕ ингибирование (%) |
Уровень отравление |
Клинические симптомы |
прогноз |
50-60 |
мягкий |
Слабость, головная боль, головокружение, тошнота, слюноотделение, слезотечение, сужение зрачков, умеренный бронхоспазм |
Выздоровление через 1-3 дня |
60-90 |
Умеренная |
Резкая слабость, нарушение зрения, повышенное слюноотделение, потливость, рвота, диарея, брадикардия, гипертонус, тремор рук и головы, нарушение походки, сужение зрачков, боль в груди, цианоз слизистых оболочек |
Выздоровление через 1-2 недели |
90-100 |
Тяжелый |
Резкий тремор, генерализованные судороги, психические расстройства, интенсивный цианоз, отек легких, кома |
Смерть от дыхательной или сердечной недостаточности |
Вариации активности ACHE и PCHE наблюдались у здоровых людей и при определенных физиопатологических состояниях (таблица 3). Таким образом, чувствительность этих тестов при мониторинге воздействия OP можно повысить, приняв в качестве эталона отдельные значения до воздействия. Активность холинэстеразы после воздействия затем сравнивают с индивидуальными исходными значениями. Референтные значения активности холинэстеразы в популяции следует использовать только в том случае, если уровни холинэстеразы до воздействия неизвестны (таблица 4).
Таблица 3. Вариации активности ACHE и PCHE у здоровых людей и при отдельных физиопатологических состояниях
состояние |
Активность ACHE |
деятельность PCHE |
Здоровые люди |
||
Межиндивидуальная вариация1 |
10–18% |
15–25% |
Внутрииндивидуальная вариация1 |
3–7% |
6% |
Сексуальные различия |
Нет |
на 10–15 % выше у мужчин |
Возраст |
Уменьшен до 6 месяцев |
|
Масса тела |
Положительное соотношение |
|
Холестерин сыворотки |
Положительное соотношение |
|
Сезонные колебания |
Нет |
Нет |
Циркадные вариации |
Нет |
Нет |
менструация |
Снижение |
|
беременность |
Снижение |
|
Патологические состояния |
||
Снижение активности |
лейкемия, новообразования |
Болезнь печени; уремия; рак; сердечная недостаточность; аллергические реакции |
Увеличение активности |
полицитемия; талассемия; другие врожденные дискразии крови |
Гипертиреоз; другие состояния высокой скорости метаболизма |
1 Источник: Augustinsson 1955 и Gage 1967.
Таблица 4. Активность холинэстеразы у здоровых людей без воздействия ФОС, измеренная выбранными методами
Способ доставки |
Секс |
АЧЕ* |
ПЧЭ* |
Мишель1 (ДрН/ч) |
мужского женский пол |
0.77 0.08 ± 0.75 0.08 ± |
0.95 0.19 ± 0.82 0.19 ± |
Титриметрический1 (ммоль/мин мл) |
мужской женский |
13.2 0.31 ± |
4.90 0.02 ± |
модифицированный Эллманом2 (МЕ/мл) |
мужского женский пол |
4.01 0.65 ± 3.45 0.61 ± |
3.03 0.66 ± 3.03 0.68 ± |
* средний результат, ± стандартное отклонение.
Источник: 1 Законы 1991 года. 2 Альчини и др. 1988 год.
Образцы крови желательно брать в течение двух часов после воздействия. Венопункция предпочтительнее забора капиллярной крови из пальца или мочки уха, поскольку место забора крови может быть загрязнено пестицидами, оставшимися на коже подвергшихся воздействию субъектов. Рекомендуется три последовательных образца для установления нормального базового уровня для каждого рабочего до воздействия (ВОЗ, 1982b).
Существует несколько аналитических методов для определения ACHE и PCHE в крови. По мнению ВОЗ, эталонным методом должен служить спектрофотометрический метод Эллмана (Ellman et al., 1961).
Биологические показатели воздействия.
Определение в моче метаболитов, полученных из алкилфосфатной части молекулы ФОС, или остатков, образующихся в результате гидролиза связи Р-Х (рис. 1), использовалось для мониторинга воздействия ФОС.
Рисунок 1. Гидролиз инсектицидов ФОС
Алкилфосфатные метаболиты.
Метаболиты алкилфосфатов, обнаруживаемые в моче, и основное исходное соединение, из которого они могут происходить, перечислены в таблице 5. Алкилфосфаты в моче являются чувствительными индикаторами воздействия соединений ФОС: экскреция этих метаболитов с мочой обычно обнаруживается при уровне воздействия ингибирование холинэстеразы плазмы или эритроцитов невозможно. Экскреция алкилфосфатов с мочой была измерена при различных условиях воздействия и для различных соединений ФОС (таблица 6). Существование взаимосвязи между наружными дозами ОП и концентрацией алкилфосфатов в моче было установлено в нескольких исследованиях. В некоторых исследованиях также была продемонстрирована значительная взаимосвязь между активностью холинэстеразы и уровнями алкилфосфатов в моче.
Таблица 5. Алкилфосфаты, обнаруживаемые в моче как метаболиты пестицидов ФОС
Метаболит |
Аббревиатура |
Основные исходные соединения |
Монометилфосфат |
MMP |
малатион, паратион |
Диметилфосфат |
DMP |
Дихлофос, трихлорфон, мевинфос, малаоксон, диметоат, фенхлорфос |
Диэтилфосфат |
DEP |
Параоксон, деметон-оксон, диазинон-оксон, дихлорфентион |
Диметилтиофосфат |
ДМТП |
Фенитротион, фенхлорфос, малатион, диметоат |
Диэтилтиофосфат |
ДЭТФ |
Диазинон, деметон, паратион, фенхлорфос |
Диметилдитиофосфат |
ДМДТП |
Малатион, диметоат, азинфос-метил |
Диэтилдитиофосфат |
ДЭДТП |
Дисульфотон, форат |
Фенилфосфорная кислота |
Лептофос, ЭПН |
Таблица 6. Примеры уровней алкилфосфатов в моче, измеренных в различных условиях воздействия ОП
Соединение |
Условия воздействия |
Путь воздействия |
Концентрации метаболитов1 (мг / л) |
паратион2 |
Несмертельное отравление |
Ротовая полость |
ДЭП = 0.5 ДЭТФ = 3.9 |
Дисульфотон2 |
Составители рецептур |
Кожный/ингаляционный |
ДЭП = 0.01-4.40 ДЭТФ = 0.01-1.57 ДЭДТФ = <0.01–05 |
Форат2 |
Составители рецептур |
Кожный/ингаляционный |
ДЭП = 0.02-5.14 ДЭТФ = 0.08-4.08 ДЭДТФ = <0.01-0.43 |
малатион3 |
Опрыскиватели |
кожный |
ДМДТП = <0.01 |
фенитротион3 |
Опрыскиватели |
кожный |
ДМП = 0.01-0.42 ДМТП = 0.02-0.49 |
монокротофосы4 |
Опрыскиватели |
Кожный/ингаляционный |
ДМП = <0.04-6.3/24 ч |
1 Сокращения см. в таблице 27.12 [BMO12TE].
2 Диллон и Хо 1987.
3 Рихтер 1993
4 Ван Ситтер и Дюма, 1990.
Алкилфосфаты обычно выводятся с мочой в течение короткого времени. Образцы, собранные вскоре после окончания рабочего дня, пригодны для определения метаболитов.
Измерение алкилфосфатов в моче требует довольно сложного аналитического метода, основанного на дериватизации соединений и обнаружении с помощью газожидкостной хроматографии (Shafik et al., 1973a; Reid and Watts, 1981).
Гидролитические остатки.
p-Нитрофенол (PNP) является фенольным метаболитом паратиона, метилпаратиона и этилпаратиона, EPN. Измерение PNP в моче (Cranmer 1970) широко используется и доказало свою эффективность при оценке воздействия паратиона. Мочевой PNP хорошо коррелирует с поглощенной дозой паратиона. При уровне ПНП в моче до 2 мг/л абсорбция паратиона не вызывает симптомов, и наблюдается незначительное снижение активности холинэстеразы или его отсутствие. Экскреция PNP происходит быстро, и уровни PNP в моче становятся незначительными через 48 часов после воздействия. Таким образом, образцы мочи следует собирать вскоре после воздействия.
карбаматы
Биологические показатели эффекта.
Карбаматные пестициды включают инсектициды, фунгициды и гербициды. Токсичность инсектицидных карбаматов обусловлена ингибированием синаптической ACHE, в то время как гербицидные и фунгицидные карбаматы имеют другие механизмы токсичности. Таким образом, с помощью анализа активности холинэстеразы в эритроцитах (ACHE) или плазме (PCHE) можно контролировать только воздействие карбаматных инсектицидов. ACHE обычно более чувствителен к ингибиторам карбамата, чем PCHE. Холинергические симптомы обычно наблюдались у рабочих, подвергшихся воздействию карбамата, с активностью АХЭ в крови ниже 70% от индивидуального исходного уровня (ВОЗ, 1982а).
Ингибирование холинэстераз карбаматами быстро обратимо. Следовательно, могут быть получены ложноотрицательные результаты, если между экспозицией и биологическим отбором проб или между отбором проб и анализом прошло слишком много времени. Во избежание таких проблем рекомендуется собирать образцы крови и анализировать их в течение четырех часов после воздействия. Предпочтение следует отдавать аналитическим методам, позволяющим определять активность холинэстеразы сразу после забора крови, как это обсуждалось для фосфорорганических соединений.
Биологические показатели воздействия.
Измерение экскреции метаболитов карбамата с мочой в качестве метода мониторинга воздействия на человека до сих пор применялось только к нескольким соединениям и в ограниченных исследованиях. В таблице 7 приведены соответствующие данные. Поскольку карбаматы быстро выводятся с мочой, образцы, собранные вскоре после прекращения воздействия, подходят для определения метаболитов. Аналитические методы измерения метаболитов карбамата в моче были описаны Dawson et al. (1964); DeBernardinis and Wargin (1982) и Verberk et al. (1990).
Таблица 7. Уровни метаболитов карбамата в моче, измеренные в полевых исследованиях
Соединение |
Биологический индекс |
Условия воздействия |
Концентрации в окружающей среде |
Итоги |
Рекомендации |
карбарил |
а-нафтол а-нафтол а-нафтол |
составители рецептур миксер/аппликаторы необлученное население |
0.23–0.31 мг/м3 |
х=18.5 мг/л1 , Макс. скорость выведения = 80 мг/день x=8.9 мг/л, диапазон = 0.2–65 мг/л диапазон = 1.5–4 мг/л |
ВОЗ 1982а |
пиримикарб |
метаболиты I2 и V3 |
аппликаторы |
диапазон = 1–100 мг/л |
Верберк и др. 1990 г. |
1 Иногда сообщалось о системных отравлениях.
2 2-диметиламино-4-гидрокси-5,6-диметилпиримидин.
3 2-метиламино-4-гидрокси-5,6-диметилпиримидин.
х = стандартное отклонение.
Дитиокарбаматы
Биологические показатели воздействия.
Дитиокарбаматы (ДТК) представляют собой широко используемые фунгициды, химически сгруппированные в три класса: тиурамы, диметилдитиокарбаматы и этилен-бис-дитиокарбаматы.
Сероуглерод (CS2) и его основной метаболит 2-тиотиазолидин-4-карбоновая кислота (ТТКА) являются метаболитами, общими почти для всех ДТК. Значительное увеличение концентрации этих соединений в моче наблюдалось при различных условиях воздействия и для различных пестицидов DTC. Этилентиомочевина (ЭТУ) является важным метаболитом этилен-бис-дитиокарбаматов в моче. Он также может присутствовать в качестве примеси в рыночных рецептурах. Поскольку было установлено, что ETU является тератогенным и канцерогенным веществом для крыс и других видов и связан с токсичностью для щитовидной железы, его широко применяют для мониторинга воздействия этилен-бис-дитиокарбамата. ETU не является специфичным для соединения, поскольку он может быть получен из манеба, манкоцеба или цинеба.
Измерение металлов, присутствующих в DTC, было предложено в качестве альтернативного подхода к мониторингу воздействия DTC. У рабочих, подвергшихся воздействию манкоцеба, наблюдалось повышенное выделение марганца с мочой (таблица 8).
Таблица 8. Уровни метаболитов дитиокарбамата в моче, измеренные в полевых исследованиях
Соединение |
Биологический индекс |
Состояние экспозиция |
Концентрации в окружающей среде* ± стандартное отклонение |
Результаты ± стандартное отклонение |
Рекомендации |
зиры |
Сероуглерод (CS2) ТТКА1 |
составители рецептур составители рецептур |
1.03 ± 0.62 мг/м3 |
3.80 ± 3.70 мг/л 0.45 ± 0.37 мг/л |
Марони и др. 1992 г. |
Манеб/Манкоцеб |
СПбГЭТУ2 |
аппликаторы |
диапазон = < 0.2–11.8 мг/л |
Курттио и др. 1990 г. |
|
Манкоцеб |
Марганец |
аппликаторы |
57.2 мг / м3 |
до воздействия: 0.32 ± 0.23 мг/г креатинина; после воздействия: 0.53 ± 0.34 мг/г креатинина |
Каносса и др. 1993 г. |
* Средний результат согласно Maroni et al. 1992.
1 TTCA = 2-тиотиазолидин-4-карбоновая кислота.
2 ETU = тиомочевина этилена.
CS2, TTCA и марганец обычно обнаруживаются в моче не подвергшихся воздействию субъектов. Таким образом, рекомендуется измерение уровня этих соединений в моче до воздействия. Образцы мочи следует собирать утром после прекращения воздействия. Аналитические методы измерения CS2, TTCA и ETU были описаны Maroni et al. (1992).
Синтетические пиретроиды
Биологические показатели воздействия.
Синтетические пиретроиды — это инсектициды, подобные природным пиретринам. Мочевые метаболиты, подходящие для применения в биологическом мониторинге воздействия, были идентифицированы в ходе исследований с участием добровольцев. Кислый метаболит 3-(2,2'-дихлорвинил)-2,2'-диметилциклопропанкарбоновая кислота (Cl2CA) выводится как субъектами, которым перорально вводили перметрин и циперметрин, так и броманалог (Br2CA) субъектами, получавшими дельтаметрин. У добровольцев, получавших циперметрин, также был идентифицирован феноксиметаболит, 4-гидроксифеноксибензойная кислота (4-ГФБК). Эти тесты, однако, редко применялись для мониторинга профессионального облучения из-за необходимости использования сложных аналитических методов (Eadsforth, Bragt and van Sittert, 1988; Kolmodin-Hedman, Swensson and Akerblom, 1982). В аппликаторах, подвергшихся воздействию циперметрина, уровни Cl в моче2Было обнаружено, что CA колеблется от 0.05 до 0.18 мг/л, в то время как у составителей рецептур, подвергшихся воздействию α-циперметрина, уровни 4-HPBA в моче были ниже 0.02 мг/л.
Для определения метаболитов рекомендуется 24-часовой период сбора мочи, начатый после прекращения воздействия.
хлорорганические соединения
Биологические показатели воздействия.
Хлорорганические (ХО) инсектициды широко использовались в 1950-х и 1960-х годах. Впоследствии использование многих из этих соединений было прекращено во многих странах из-за их стойкости и последующего загрязнения окружающей среды.
Биологический мониторинг воздействия ОС можно проводить путем определения интактных пестицидов или их метаболитов в крови или сыворотке (Dale, Curley and Cueto, 1966; Barquet, Morgade and Pfaffenberger, 1981). После абсорбции альдрин быстро метаболизируется в дильдрин и может быть измерен как дильдрин в крови. Эндрин имеет очень короткий период полураспада в крови. Следовательно, концентрация эндрина в крови используется только для определения недавних уровней воздействия. Определение анти-12-гидрокси-эндрина метаболита мочи также оказалось полезным для мониторинга воздействия эндрина (van Sittert and Tordoir 1987).
Для некоторых соединений ОС были продемонстрированы значимые корреляции между концентрацией биологических индикаторов и началом токсического действия. Случаи токсичности из-за воздействия альдрина и дильдрина были связаны с уровнями дильдрина в крови выше 200 мкг/л. Концентрация линдана в крови 20 мкг/л была указана как верхний критический уровень в отношении неврологических признаков и симптомов. Острых побочных эффектов у рабочих с концентрацией эндрина в крови ниже 50 мкг/л не зарегистрировано. Отсутствие ранних побочных эффектов (индукция микросомальных ферментов печени) было показано при повторном воздействии эндрина при концентрациях анти-12-гидроксиэндрина в моче ниже 130 мкг/г креатинина и при повторном воздействии ДДТ при концентрациях ДДТ или ДДЕ в сыворотке ниже 250 мкг/г. мкг/л.
ОС могут быть обнаружены в низких концентрациях в крови или моче у населения в целом. Примеры наблюдаемых значений следующие: концентрации линдана в крови до 1 мкг/л, дильдрина до 10 мкг/л, ДДТ или ДДЭ до 100 мкг/л и анти-12-гидроксиэндрина до 1 мкг/г. креатинин. Таким образом, перед воздействием рекомендуется провести базовую оценку.
У подвергшихся воздействию субъектов образцы крови следует брать сразу после окончания однократного воздействия. Для условий длительного воздействия время забора крови не имеет решающего значения. Пробы мочи для определения метаболитов в моче следует собирать в конце экспозиции.
триазины
Биологические показатели воздействия.
Измерение экскреции с мочой триазиновых метаболитов и немодифицированного исходного соединения применялось к субъектам, подвергшимся воздействию атразина, в ограниченных исследованиях. На рис. 2 показаны профили экскреции метаболитов атразина с мочой у производственного рабочего с воздействием атразина на кожу в диапазоне от 174 до 275 мкмоль/рабочая смена (Catenacci et al., 1993). Поскольку другие хлортриазины (симазин, пропазин, тербутилазин) следуют тому же пути биотрансформации, что и атразин, можно определить уровни деалкилированных триазиновых метаболитов для мониторинга воздействия всех хлортриазиновых гербицидов.
Рисунок 2. Профили экскреции с мочой метаболитов атразина.
Определение немодифицированных соединений в моче может быть полезным в качестве качественного подтверждения природы соединения, вызвавшего воздействие. Для определения метаболитов рекомендуется 24-часовой период сбора мочи, начатый в начале воздействия.
Недавно с помощью твердофазного иммуноферментного анализа (тест ELISA) конъюгат меркаптуровой кислоты с атразином был идентифицирован как его основной метаболит в моче у подвергшихся воздействию рабочих. Это соединение было обнаружено в концентрациях, по крайней мере, в 10 раз превышающих концентрации любых деалкилированных продуктов. Наблюдалась взаимосвязь между кумулятивным кожным и ингаляционным воздействием и общим количеством конъюгата меркаптуровой кислоты, выделяемого в течение 10-дневного периода (Lucas et al., 1993).
Производные кумарина
Биологические показатели эффекта.
Кумариновые родентициды ингибируют активность ферментов цикла витамина К в печени млекопитающих, в том числе человека (рис. 3), вызывая тем самым дозозависимое снижение синтеза витамин К-зависимых факторов свертывания крови, а именно фактора II (протромбина). , VII, IX и X. Антикоагулянтные эффекты проявляются, когда уровень факторов свертывания в плазме падает ниже примерно 20% от нормы.
Рисунок 3. Цикл витамина К
Эти антагонисты витамина К были сгруппированы в соединения так называемого «первого поколения» (например, варфарин) и «второго поколения» (например, бродифакум, дифенакум), последние характеризуются очень длительным биологическим периодом полураспада (от 100 до 200 дней). ).
Определение протромбинового времени широко используется для мониторинга воздействия кумаринов. Однако этот тест чувствителен только к снижению фактора свертывания примерно на 20% от нормального уровня в плазме. Тест не подходит для выявления ранних последствий воздействия. С этой целью рекомендуется определение концентрации протромбина в плазме.
В будущем эти тесты могут быть заменены определением предшественников факторов свертывания крови (ПИВКА) — веществ, обнаруживаемых в крови только в случае блокады цикла витамина К кумаринами.
При условиях длительного воздействия время забора крови не имеет решающего значения. В случаях острой передозировки следует проводить биологический мониторинг в течение не менее пяти дней после события, учитывая латентный эффект антикоагулянта. Для повышения чувствительности этих тестов рекомендуется измерение исходных значений до воздействия.
Биологические показатели воздействия.
Измерение немодифицированных кумаринов в крови было предложено в качестве теста для мониторинга воздействия на человека. Однако опыт применения этих показателей очень ограничен, главным образом потому, что аналитические методы намного сложнее (и менее стандартизированы) по сравнению с теми, которые необходимы для мониторинга воздействия на систему свертывания (Chalermchaikit, Felice and Murphy 1993).
Фенокси гербициды
Биологические показатели воздействия.
Феноксигербициды почти не подвергаются биотрансформации у млекопитающих. У людей более 95% дозы 2,4-дихлорфеноксиуксусной кислоты (2,4-D) выводится в неизмененном виде с мочой в течение пяти дней, а 2,4,5-трихлорфеноксиуксусная кислота (2,4,5-T) и 4-хлор-2-метилфеноксиуксусная кислота (MCPA) также выводятся в основном в неизмененном виде с мочой в течение нескольких дней после приема внутрь. Измерение неизмененных соединений в моче применялось при мониторинге профессионального воздействия этих гербицидов. В ходе полевых исследований было обнаружено, что уровни мочи у подвергшихся воздействию рабочих колеблются от 0.10 до 8 мкг/л для 2,4-Д, от 0.05 до 4.5 мкг/л для 2,4,5-Т и ниже 0.1 мкг/л. до 15 мкг/л для MCPA. Для определения неизмененных соединений рекомендуется 24-часовой период сбора мочи, начиная с окончания воздействия. Draper (1982) сообщил об аналитических методах измерения феноксигербицидов в моче.
Соединения четвертичного аммония
Биологические показатели воздействия.
Дикват и паракват – гербициды, практически не подвергающиеся биотрансформации в организме человека. Из-за высокой растворимости в воде они легко выводятся с мочой в неизмененном виде. У рабочих, подвергшихся воздействию параквата, часто наблюдались концентрации мочи ниже аналитического предела обнаружения (0.01 мкг/л); в то время как в тропических странах после неправильного обращения с паракватом были измерены концентрации до 0.73 мкг/л. Сообщалось о концентрациях диквата в моче ниже аналитического предела обнаружения (0.047 мкг/л) у субъектов с воздействием на кожу от 0.17 до 1.82 мкг/ч и ингаляционным воздействием ниже 0.01 мкг/ч. В идеале для анализа следует использовать образцы мочи, собранной в течение 24 часов в конце воздействия. Когда это нецелесообразно, можно использовать выборочную пробу в конце рабочего дня.
Определение уровня параквата в сыворотке полезно для прогностических целей при остром отравлении: пациенты с уровнем параквата в сыворотке до 0.1 мкг/л через XNUMX часа после приема внутрь, скорее всего, выживут.
Аналитические методы определения параквата и диквата были рассмотрены Summers (1980).
Разные пестициды
4,6-динитро-о-крезол (ДНОК).
ДНОК представляет собой гербицид, представленный в 1925 году, но использование этого соединения постепенно сокращается из-за его высокой токсичности для растений и человека. Поскольку концентрация ДНОК в крови в определенной степени коррелирует с тяжестью неблагоприятных последствий для здоровья, измерение неизмененного ДНОК в крови было предложено для мониторинга профессиональных воздействий и для оценки клинического течения отравлений.
пентахлорфенол.
Пентахлорфенол (ПХФ) представляет собой биоцид широкого спектра действия с пестицидным действием против сорняков, насекомых и грибков. Измерения неизмененного ПХФ в крови или моче рекомендуются в качестве подходящих показателей при мониторинге профессионального воздействия (Колосио и др., 1993), поскольку эти параметры в значительной степени коррелируют с содержанием ПХФ в организме. У рабочих с длительным воздействием фенциклидина время сбора крови не имеет решающего значения, а пробы мочи следует собирать утром после воздействия.
Многоостаточный метод измерения галогенсодержащих и нитрофенольных пестицидов был описан Shafik et al. (1973b).
Другие тесты, предлагаемые для биологического мониторинга воздействия пестицидов, перечислены в таблице 9.
Таблица 9. Другие показатели, предлагаемые в литературе для биологического мониторинга воздействия пестицидов
Соединение |
Биологический индекс |
|
Моча |
Кровь |
|
бромофос |
бромофос |
бромофос |
Кэптан |
Тетрагидрофталимид |
|
Карбофуран |
3-гидроксикарбофуран |
|
Хлордимеформ |
4-хлор-o-производные толуидина |
|
Хлорбензилат |
р, р-1-дихлорбензофенон |
|
Дихлорпропен |
Метаболиты меркаптуровой кислоты |
|
фенитротион |
p-Нитрокрезол |
|
Фербам |
Тирам |
|
Флуазифоп-бутил |
Флуазифоп |
|
флуфеноксурон |
флуфеноксурон |
|
Глифосат |
Глифосат |
|
малатион |
малатион |
малатион |
Оловоорганические соединения |
Оловянирование |
Оловянирование |
Трифеноморф |
Морфолин, трифенилкарбинол |
|
зиры |
Тирам |
Выводы
Биологические индикаторы для мониторинга воздействия пестицидов применялись в ряде экспериментальных и полевых исследований.
Некоторые тесты, такие как тесты на холинэстеразу в крови или на отдельные немодифицированные пестициды в моче или крови, подтверждены обширным опытом. Для этих испытаний были предложены пределы биологического воздействия (таблица 10). Другие тесты, в частности тесты на метаболиты в крови или моче, имеют более серьезные ограничения из-за аналитических трудностей или из-за ограничений в интерпретации результатов.
Таблица 10. Рекомендуемые биологические предельные значения (по состоянию на 1996 г.)
Соединение |
Биологический индекс |
BEI1 |
НИМ2 |
ГББЛ3 |
BLV4 |
Ингибиторы АХЭ |
АКЭ в крови |
70% |
70% |
70%, |
|
ДНОК |
ДНОК в крови |
20 мг/л, |
|||
Lindane |
Линдан в крови |
0.02mg / л |
0.02mg / л |
||
паратион |
ПНП в моче |
0.5mg / л |
0.5mg / л |
||
Пентахлорфенол (ПХФ) |
РСР в моче PCP в плазме |
2 мг / л 5 мг / л |
0.3mg / л 1 мг / л |
||
Дильдрин/Алдрин |
Дильдрин в крови |
100 мг / л |
|||
Эндрин |
Анти-12-гидроксиэндрин в моче |
130 мг / л |
|||
ДДТ |
ДДТ и ДДЭ в сыворотке |
250 мг / л |
|||
Кумарины |
Протромбиновое время в плазме Концентрация протромбина в плазме |
на 10 % выше базового уровня 60% от исходного уровня |
|||
МПООПТ |
МСРА в моче |
0.5 мг / л |
|||
2,4-D |
2,4-Д в моче |
0.5 мг / л |
1 Индексы биологического воздействия (BEI) рекомендуются Американской конференцией государственных специалистов по промышленной гигиене (ACGIH, 1995).
2 Значения биологической переносимости (НДТ) рекомендованы Немецкой комиссией по изучению опасностей для здоровья от химических соединений в рабочей зоне (DFG 1992).
3 Биологические пределы для здоровья (HBBL) рекомендуются Исследовательской группой ВОЗ (WHO 1982a).
4 Биологические предельные значения (BLV) предложены Исследовательской группой Научного комитета по пестицидам Международной комиссии по гигиене труда (Tordoir et al., 1994). При превышении этого значения требуется оценка условий труда.
Эта область быстро развивается, и, учитывая огромную важность использования биологических индикаторов для оценки воздействия этих веществ, будут постоянно разрабатываться и проверяться новые тесты.
эпидемиология
Эпидемиология признана как наука, являющаяся основой профилактической медицины, и как наука, которая информирует о процессе политики общественного здравоохранения. Было предложено несколько операционных определений эпидемиологии. Простейший из них заключается в том, что эпидемиология — это изучение возникновения болезней или других характеристик, связанных со здоровьем, в популяциях людей и животных. Эпидемиологи изучают не только частоту заболевания, но и различается ли частота в разных группах людей; т. е. они изучают причинно-следственную связь между воздействием и болезнью. Болезни не возникают случайно; у них есть причины — довольно часто рукотворные причины, — которых можно избежать. Таким образом, многие болезни можно было бы предотвратить, если бы были известны причины. Методы эпидемиологии сыграли решающую роль в выявлении многих причинных факторов, которые, в свою очередь, привели к разработке политики здравоохранения, направленной на предотвращение болезней, травм и преждевременной смерти.
Какова задача эпидемиологии и каковы ее сильные и слабые стороны при применении определений и концепций эпидемиологии к гигиене труда? В этой главе рассматриваются эти вопросы и способы исследования профессиональных рисков для здоровья с использованием эпидемиологических методов. В этой статье представлены идеи, найденные в последующих статьях этой главы.
Профессиональная эпидемиология
Профессиональная эпидемиология была определена как изучение воздействия вредных факторов на рабочем месте на частоту и распространение заболеваний и травм среди населения. Таким образом, это дисциплина, ориентированная на воздействие, связанная как с эпидемиологией, так и с гигиеной труда (Checkoway et al., 1989). Таким образом, он использует методы, аналогичные тем, которые используются в эпидемиологии в целом.
Основной задачей эпидемиологии труда является профилактика путем выявления последствий воздействия вредных факторов на рабочем месте на здоровье. Это подчеркивает превентивную направленность эпидемиологии труда. Действительно, все исследования в области охраны труда и техники безопасности должны служить профилактическим целям. Следовательно, эпидемиологическое знание может и должно быть легко применимым. В то время как интересы общественного здравоохранения всегда должны быть главной заботой эпидемиологических исследований, корыстные интересы могут оказывать влияние, и необходимо позаботиться о том, чтобы свести к минимуму такое влияние при разработке, проведении и/или интерпретации исследований (Soskolne 1985; Soskolne 1989).
Вторая цель профессиональной эпидемиологии состоит в том, чтобы использовать результаты, полученные в конкретных условиях, для снижения или устранения опасностей среди населения в целом. Таким образом, помимо предоставления информации о воздействии на здоровье воздействий на рабочем месте, результаты исследований в области профессиональной эпидемиологии также играют роль в оценке риска, связанного с теми же воздействиями, но на более низких уровнях, с которыми обычно сталкивается население в целом. Загрязнение окружающей среды промышленными процессами и продуктами обычно приводит к более низким уровням воздействия, чем на рабочем месте.
Уровни применения профессиональной эпидемиологии:
Причинная роль, которую профессиональные воздействия могут играть в развитии заболеваний, травм и преждевременной смерти, была установлена давно и является частью истории эпидемиологии. Следует сослаться на Бернардино Рамаццини, основателя медицины труда и одного из первых, кто возродил и дополнил гиппократовскую традицию зависимости здоровья от идентифицируемых естественных внешних факторов. В 1700 году он писал в своем «De Morbis Artificum Diatriba» (Ramazzini 1705; Saracci 1995):
Врачу приходится задавать больным множество вопросов. Гиппократ утверждает в де аффектибус: «Когда вы оказываетесь перед больным человеком, вы должны спросить его, от чего он болеет, по какой причине, сколько дней, что он ест, каковы его испражнения. Ко всем этим вопросам следует добавить один: «Какую работу он выполняет?».
Это пробуждение клинических наблюдений и внимания к обстоятельствам, связанным с возникновением заболеваний, побудило Рамаццини идентифицировать и описать многие из профессиональных заболеваний, которые позже были изучены профессиональными врачами и эпидемиологами.
Используя этот подход, Потт первым сообщил в 1775 г. (Pott 1775) о возможной связи между раком и профессией (Clayson 1962). Его наблюдения над раком мошонки у трубочистов начались с описания болезни и продолжились:
Судьба этих людей кажется особенно тяжелой: в раннем детстве с ними чаще всего обращаются с большой жестокостью и чуть ли не морят голодом и холодом; их засовывают в узкие, а иногда и горячие трубы, где они ушиблены, обожжены и почти задохнулись; а когда они достигают половой зрелости, становятся особенно подвержены самым опасным, болезненным и смертельным заболеваниям.
В этом последнем обстоятельстве нет ни малейшего сомнения, хотя, возможно, ему не уделялось должного внимания, чтобы сделать его общеизвестным. У других людей рак тех же органов; так же как и у других, кроме свинцовых рабочих, колики Пуату и последующий паралич; но тем не менее это болезнь, которой они особенно подвержены; и так же трубочисты к раку мошонки и яичек.
Болезнь у этих людей, по-видимому, возникает из-за скопления сажи в складках мошонки и сначала не является болезнью привычки… но здесь субъекты молоды, в целом крепкого здоровья, по крайней сначала; болезнь, вызванная их занятием, и, по всей вероятности, местная; последнее обстоятельство, я думаю, можно справедливо предположить, исходя из того, что он всегда захватывает одни и те же части; все это делает его (сначала) совершенно отличным от рака, появляющегося у пожилого мужчины.
Это первое сообщение о профессиональном раке до сих пор остается образцом здравого смысла. Характер заболевания, род занятий и вероятный возбудитель четко определены. Отмечается повышенная заболеваемость раком мошонки среди трубочистов, хотя никаких количественных данных, подтверждающих это утверждение, не приводится.
Прошло еще пятьдесят лет, прежде чем Айртон-Пэрис заметил в 1822 г. (Ayrton-Paris 1822) частое развитие рака мошонки среди медеплавильщиков и оловянников Корнуолла и предположил, что его причиной могут быть пары мышьяка. Фон Фолькманн сообщил в 1874 г. об опухолях кожи у рабочих-парафинистов в Саксонии, а вскоре после этого Белл в 1876 г. предположил, что причиной рака кожи является сланцевое масло (Von Volkmann 1874; Bell 1876). Сообщения о профессиональном происхождении рака тогда стали относительно более частыми (Clayson 1962).
Среди первых наблюдений за профессиональными заболеваниями был рост заболеваемости раком легких среди шахтеров Шнееберга (Harting and Hesse 1879). Примечательно (и трагично), что недавнее тематическое исследование показывает, что эпидемия рака легких в Шнеберге по-прежнему представляет собой огромную проблему общественного здравоохранения, спустя более века после первого наблюдения в 1879 году. Подход к выявлению «роста» заболеваемости и даже в количественном выражении это присутствовало в истории медицины труда. Например, как указал Axelson (1994), В. А. Гай в 1843 г. изучал «легочную чахотку» у типографов и обнаружил более высокий риск у наборщиков, чем у печатников; это было сделано путем применения схемы, аналогичной подходу «случай-контроль» (Lilienfeld and Lilienfeld, 1979). Тем не менее, только в начале 1950-х годов современная профессиональная эпидемиология и ее методология начали развиваться. Основным вкладом в это развитие стали исследования рака мочевого пузыря у красильщиков (Case and Hosker, 1954) и рака легких у газовиков (Doll, 1952).
Вопросы профессиональной эпидемиологии
Статьи в этой главе знакомят как с философией, так и с инструментами эпидемиологического расследования. Они сосредоточены на оценке опыта воздействия на рабочих и на заболеваниях, возникающих у этих групп населения. В этой главе рассматриваются вопросы, связанные с получением обоснованных выводов о возможных причинно-следственных связях на пути от воздействия опасных веществ к развитию заболеваний.
Установление индивидуального опыта воздействия на рабочем месте составляет основу эпидемиологии труда. Информативность эпидемиологического исследования зависит, в первую очередь, от качества и объема имеющихся данных о воздействии. Во-вторых, последствия для здоровья (или болезни), которыми занимается профессиональный эпидемиолог, должны быть точно определены среди четко определенной и доступной группы рабочих. Наконец, данные о других потенциальных воздействиях на интересующее заболевание должны быть доступны эпидемиологу, чтобы любые эффекты профессионального воздействия, установленные в ходе исследования, можно было отнести к профессиональному воздействию. сам по себе а не к другим известным причинам рассматриваемого заболевания. Например, в группе рабочих, которые могут работать с химическим веществом, которое подозревается в том, что оно вызывает рак легких, некоторые работники также могут иметь историю курения табака, что является еще одной причиной рака легких. В последнем случае профессиональные эпидемиологи должны определить, какое воздействие (или какой фактор риска — химическое вещество или табак, или даже то и другое вместе) ответственно за любое увеличение риска рака легких в группе рабочих, подвергающихся воздействию. учился.
Оценка воздействия
Если исследование имеет доступ только к тому факту, что работник был занят в определенной отрасли, то результаты такого исследования могут связать воздействие на здоровье только с этой отраслью. Точно так же, если существуют данные о воздействии для занятий рабочих, выводы могут быть сделаны непосредственно только в том, что касается занятий. Можно сделать косвенные выводы о химическом воздействии, но их надежность необходимо оценивать в каждой ситуации. Однако если у исследования есть доступ к информации об отделе и/или должности каждого работника, то выводы можно будет сделать на более тонком уровне опыта работы. Если информация о реальных веществах, с которыми работает человек, известна эпидемиологу (в сотрудничестве с промышленным гигиенистом), то это будет самый точный уровень информации о воздействии, доступный при отсутствии редко доступной дозиметрии. Кроме того, результаты таких исследований могут предоставить промышленности больше полезной информации для создания более безопасных рабочих мест.
Эпидемиология до сих пор была своего рода дисциплиной «черного ящика», потому что она изучала взаимосвязь между воздействием и болезнью (две крайности причинно-следственной цепи), не рассматривая промежуточные механистические этапы. Этот подход, несмотря на его очевидную несовершенство, оказался чрезвычайно полезным: например, все известные причины рака у людей были обнаружены с помощью инструментов эпидемиологии.
Эпидемиологический метод основан на имеющихся записях — анкетах, названиях должностей или других «доказательствах» воздействия; это делает проведение эпидемиологических исследований и интерпретацию их результатов относительно простыми.
Однако в последние годы стали очевидны ограничения более грубого подхода к оценке воздействия, когда эпидемиологи столкнулись с более сложными проблемами. Если ограничить наше рассмотрение эпидемиологией профессионального рака, большинство известных факторов риска были обнаружены из-за высоких уровней воздействия в прошлом; ограниченное количество экспозиций для каждой работы; большое количество подвергающихся воздействию рабочих; и четкое соответствие между косвенной информацией и химическим воздействием (например, обувщики и бензол, верфи и асбест и т. д.). В настоящее время ситуация существенно отличается: уровни воздействия в западных странах значительно ниже (эту оговорку следует всегда подчеркивать); рабочие подвергаются воздействию многих различных химических веществ и смесей на одной и той же должности (например, сельскохозяйственные рабочие); однородные популяции облученных работников найти труднее, и обычно они немногочисленны; и соответствие между «прокси» информацией и фактическим воздействием становится все слабее. В этом контексте инструменты эпидемиологии имеют пониженную чувствительность из-за неправильной классификации воздействия.
Кроме того, эпидемиология полагалась на «жесткие» конечные точки, такие как смерть, в большинстве когортных исследований. Однако рабочие могут предпочесть увидеть что-то отличное от «подсчета трупов», когда изучаются потенциальные последствия профессионального воздействия на здоровье. Таким образом, использование более прямых показателей как воздействия, так и раннего реагирования имело бы некоторые преимущества. Биологические маркеры могут быть просто инструментом.
Биологические маркеры
Использование биологических маркеров, таких как уровень свинца в крови или функциональные пробы печени, не является чем-то новым в профессиональной эпидемиологии. Однако использование молекулярных методов в эпидемиологических исследованиях сделало возможным использование биомаркеров для оценки воздействия на органы-мишени, для определения восприимчивости и для выявления раннего заболевания.
Потенциальное использование биомаркеров в контексте профессиональной эпидемиологии:
В научном сообществе возник большой энтузиазм по поводу этих применений, но, как отмечалось выше, методологическая сложность использования этих новых «молекулярных инструментов» должна служить предостережением от чрезмерного оптимизма. Биомаркеры химического воздействия (такие как аддукты ДНК) имеют несколько недостатков:
Еще более важным, чем методологические недостатки, является то, что молекулярные методы могут заставить нас перенаправить наше внимание с выявления рисков в экзогенной среде на выявление лиц с высоким риском, а затем на проведение персонализированных оценок риска путем измерения фенотипа, нагрузки аддуктов и приобретенных мутаций. Это направит наше внимание, как отмечает Макмайкл, на форму клинической оценки, а не на эпидемиологию общественного здравоохранения. Сосредоточение внимания на отдельных людях может отвлечь нас от важной цели общественного здравоохранения по созданию менее опасной окружающей среды (McMichael, 1994).
В связи с использованием биомаркеров возникают еще две важные проблемы:
Наконец, накапливаются данные о том, что метаболическая активация или инактивация опасных веществ (и канцерогенов в особенности) значительно различается в человеческих популяциях и частично определяется генетически. Более того, индивидуальная изменчивость восприимчивости к канцерогенам может быть особенно важной при низких уровнях профессионального и экологического воздействия (Vineis et al., 1994). Такие выводы могут сильно повлиять на решения регулирующих органов, которые сосредоточат процесс оценки риска на наиболее уязвимых (Vineis and Martone 1995).
Дизайн и валидность исследования
В статье Хернберга о планах эпидемиологических исследований и их применении в медицине труда основное внимание уделяется понятию «база исследования», определяемой как опыт заболеваемости (относительно некоторого воздействия) населения, наблюдаемый во времени. Таким образом, базой исследования является не только популяция (т. е. группа людей), но и опыт заболеваемости этой популяции в течение определенного периода времени (Miettinen 1985, Hernberg 1992). Если будет принята эта объединяющая концепция базы исследования, то важно признать, что разные планы исследований (например, дизайн случай-контроль и когортный дизайн) — это просто разные способы «сбора» информации как о воздействии, так и о заболевании из одного и того же исследования. база; это не диаметрально разные подходы.
В статье Sasco о валидности в дизайне исследования рассматриваются определения и важность смешения. Исследователи всегда должны учитывать возможность смешения в профессиональных исследованиях, и никогда нельзя в достаточной мере подчеркивать, что идентификация потенциально смешанных переменных является неотъемлемой частью любого плана исследования и анализа. В эпидемиологии труда необходимо рассмотреть два аспекта смешения:
Время и связанные со временем переменные, такие как возраст риска, календарный период, время с момента приема на работу, время с момента первого воздействия, продолжительность воздействия и их обработка на этапе анализа, относятся к наиболее сложным методологическим вопросам в профессиональной эпидемиологии. Они не рассматриваются в этой главе, но отмечены две актуальные и недавние методологические ссылки (Pearce 1992; Robins et al. 1992).
Показатели
Статья о статистике Биггери и Браги, а также название этой главы указывают на то, что статистические методы не могут быть отделены от эпидемиологических исследований. Это связано с тем, что: (а) правильное понимание статистики может дать ценную информацию для правильного планирования расследования и (б) статистика и эпидемиология имеют общее наследие, а вся количественная основа эпидемиологии основана на понятии вероятности ( Clayton 1992; Clayton and Hills 1993). Во многих последующих статьях эмпирические данные и доказательства предполагаемых причинно-следственных связей оцениваются с использованием вероятностных аргументов и соответствующих планов исследования. Например, упор делается на оценку процентной меры риска, такой как ставки или относительные риски, и на построение доверительных интервалов вокруг этих оценок вместо выполнения статистических тестов вероятности (Пул, 1987; Гарднер и Альтман, 1989; Гренландия, 1990). ). Дается краткое введение в статистические рассуждения с использованием биномиального распределения. Статистика должна сопровождать научные рассуждения. Но это бесполезно при отсутствии правильно спланированных и проведенных исследований. Статистики и эпидемиологи осознают, что выбор методов определяет то, что и в какой степени мы проводим наблюдения. Поэтому продуманный выбор вариантов дизайна имеет принципиальное значение для обеспечения достоверных наблюдений.
Этика
Последняя статья Винеиса посвящена этическим вопросам эпидемиологических исследований. Пункты, которые следует упомянуть во введении, относятся к эпидемиологии как к дисциплине, которая по определению подразумевает профилактические действия. Конкретные этические аспекты защиты работников и населения в целом требуют признания того, что:
Обучение эпидемиологии труда
Люди с самым разным опытом могут найти свой путь в области профессиональной эпидемиологии. Медицина, сестринское дело и статистика являются одними из наиболее вероятных фонов среди тех, кто специализируется в этой области. В Северной Америке около половины всех подготовленных эпидемиологов имеют научное образование, а другая половина прошла путь доктора медицины. В странах за пределами Северной Америки большинство специалистов в области профессиональной эпидемиологии имеют степень доктора медицины. В Северной Америке лица с медицинским образованием, как правило, считаются «экспертами по содержанию», а лица, получившие научное образование, считаются «методологическими экспертами». Для эксперта по контенту часто бывает выгодно объединиться с экспертом по методологии, чтобы разработать и провести наилучшее исследование.
Для специалиста по эпидемиологии труда необходимы не только знания эпидемиологических методов, статистики и компьютеров, но и знание токсикологии, промышленной гигиены и регистров заболеваний (Merletti and Comba, 1992). Поскольку для крупных исследований может потребоваться связь с реестрами заболеваний, полезно знать источники данных о населении. Знание трудовой и корпоративной организации также важно. Диссертации на уровне магистра и диссертации на уровне докторантуры вооружают студентов знаниями, необходимыми для проведения больших исследований на основе записей и опросов среди рабочих.
Доля заболеваний, связанных с родом занятий
Доля заболеваний, которые связаны с профессиональным облучением либо в группе подвергшихся облучению рабочих, либо в общей популяции, охватывается, по крайней мере, в отношении рака в другой части настоящего стандарта. Энциклопедия. Здесь мы должны помнить, что если оценка рассчитывается, она должна относиться к конкретному заболеванию (и конкретной локализации в случае рака), конкретному периоду времени и конкретной географической области. Кроме того, он должен основываться на точных измерениях доли подвергшихся воздействию людей и степени воздействия. Это означает, что доля заболеваний, связанных с профессией, может варьироваться от очень низкой или нулевой в некоторых группах населения до очень высокой в других, расположенных в промышленных районах, где, например, до 40% случаев рака легких могут быть связаны с профессиональным воздействием (Vineis). и Симонато 1991). Оценки, не основанные на подробном обзоре хорошо спланированных эпидемиологических исследований, в лучшем случае могут рассматриваться как обоснованные предположения и имеют ограниченную ценность.
Передача опасных производств
Большинство эпидемиологических исследований проводится в развитых странах, где регулирование и контроль известных профессиональных рисков снизили риск заболевания за последние несколько десятилетий. Однако в то же время произошел массовый перенос опасных производств в развивающиеся страны (Jeyaratnam 1994). Химические вещества, ранее запрещенные в США или Европе, теперь производятся в развивающихся странах. Например, производство асбеста было перенесено из США в Мексику, а производство бензидина из европейских стран в бывшую Югославию и Корею (Simonato 1986; LaDou 1991; Pearce et al. 1994).
Косвенным признаком уровня профессионального риска и условий труда в развивающихся странах являются эпидемии острых отравлений, имеющие место в некоторых из этих стран. Согласно одной оценке, ежегодно в мире происходит около 20,000 1994 смертей от острой интоксикации пестицидами, но это, вероятно, существенно занижено (Kogevinas et al., 99). Подсчитано, что 20% всех смертей от острого отравления пестицидами происходят в развивающихся странах, где используется только 1994% мировых агрохимикатов (Kogevinas et al., 1995). Это означает, что даже если эпидемиологическое исследование указывает на снижение профессиональных рисков, это может быть просто связано с тем, что большая часть этих исследований проводится в развитых странах. Профессиональные вредности могли быть просто перенесены в развивающиеся страны, и общее бремя профессионального облучения в мире могло увеличиться (Vineis et al. XNUMX).
Ветеринарная эпидемиология
По очевидным причинам ветеринарная эпидемиология не имеет прямого отношения к гигиене труда и профессиональной эпидемиологии. Тем не менее, ключи к экологическим и профессиональным причинам заболеваний могут быть получены из эпидемиологических исследований на животных по нескольким причинам:
Ветеринары говорят об эпидемиологической революции в ветеринарии (Schwabe, 1993), и появились учебники по этой дисциплине (Thrusfield, 1986; Martin et al., 1987). Конечно, ключ к разгадке опасностей, связанных с окружающей средой и профессией, появился благодаря совместным усилиям эпидемиологов человека и животных. Среди прочего, влияние феноксигербицидов на овец и собак (Newell et al. 1984; Hayes et al. 1990), магнитных полей (Reif et al. 1995) и пестицидов (особенно препаратов от блох), загрязненных асбестоподобными соединениями, на собак. (Glickman et al. 1983).
Совместное исследование, сообщение результатов и профилактика
Важно признать, что многие эпидемиологические исследования в области гигиены труда инициируются благодаря опыту и интересам самих работников (Olsen et al., 1991). Часто рабочие — те, кто подвергался воздействию исторически и/или в настоящее время, — считали, что что-то не так, задолго до того, как это было подтверждено исследованиями. Профессиональную эпидемиологию можно рассматривать как способ «понимания» опыта рабочих, систематического сбора и группировки данных и позволяющего делать выводы о профессиональных причинах их плохого здоровья. Более того, сами рабочие, их представители и лица, отвечающие за здоровье рабочих, являются наиболее подходящими лицами для интерпретации собранных данных. Поэтому они всегда должны быть активными участниками любого расследования, проводимого на рабочем месте. Только их непосредственное участие гарантирует, что рабочее место останется безопасным после того, как исследователи уйдут. Целью любого исследования является использование результатов для предотвращения заболеваний и инвалидности, и успех этого в значительной степени зависит от обеспечения того, чтобы лица, подвергшиеся воздействию, участвовали в получении и интерпретации результатов исследования. Роль и использование результатов исследований в судебном процессе, когда работники добиваются компенсации за ущерб, причиненный в результате облучения на рабочем месте, выходит за рамки этой главы. За некоторым пониманием этого читатель может обратиться в другом месте (Soskolne, Lilienfeld and Black 1994).
Совместные подходы к обеспечению проведения профессиональных эпидемиологических исследований в некоторых местах стали стандартной практикой в виде руководящих комитетов, созданных для наблюдения за исследовательской инициативой с ее начала до ее завершения. Эти комитеты многопартийны по своей структуре, включая труд, науку, управление и/или правительство. С участием представителей всех заинтересованных групп в исследовательском процессе передача результатов станет более эффективной благодаря повышению их достоверности, поскольку «один из них» будет наблюдать за исследованием и будет сообщать результаты своему соответствующему сотруднику. избирательный округ. Таким образом, возможен максимальный уровень эффективной профилактики.
Эти и другие совместные подходы к исследованиям в области гигиены труда осуществляются с привлечением тех, кто испытывает или иным образом затрагивается вызывающей озабоченность проблемой, связанной с воздействием. Это следует чаще наблюдать во всех эпидемиологических исследованиях (Laurell et al., 1992). Уместно помнить, что в то время как в эпидемиологической работе целью анализа является оценка масштабов и распределения риска, в совместных исследованиях предотвратимость риска также является целью (Loewenson and Biocca 1995). Эта взаимодополняемость эпидемиологии и эффективной профилактики является частью идеи этого Энциклопедия и этой главы.
Поддержание актуальности для общественного здравоохранения
Хотя новые разработки в эпидемиологической методологии, анализе данных и оценке и измерении воздействия (такие как новые молекулярно-биологические методы) приветствуются и важны, они также могут способствовать редукционистскому подходу, ориентированному на отдельных лиц, а не на популяции. Было сказано, что:
…эпидемиология в значительной степени перестала функционировать как часть междисциплинарного подхода к пониманию причин болезней среди населения и превратилась в набор общих методов для измерения взаимосвязей между воздействием и заболеванием у отдельных лиц… В настоящее время игнорируются социальные, экономические, культурные , исторические, политические и другие демографические факторы как основные причины болезней… Эпидемиология должна вновь интегрироваться в общественное здравоохранение и заново открыть для себя перспективу населения (Pearce 1996).
Эпидемиологи труда и окружающей среды должны сыграть важную роль не только в разработке новых эпидемиологических методов и приложений для этих методов, но и в обеспечении того, чтобы эти методы всегда интегрировались в надлежащую популяционную перспективу.
Эта статья адаптирована из 3-го издания Энциклопедии по охране труда и технике безопасности.
Антропометрия является фундаментальной ветвью физической антропологии. Он представляет собой количественный аспект. Широкая система теорий и практик посвящена определению методов и переменных, связывающих цели в различных областях применения. В области гигиены труда, безопасности и эргономики антропометрические системы в основном связаны с телосложением, составом и телосложением, а также с размерами взаимосвязи человеческого тела с размерами рабочего места, машинами, производственной средой и одеждой.
Антропометрические переменные
Антропометрическая переменная представляет собой измеримую характеристику тела, которую можно определить, стандартизировать и отнести к единице измерения. Линейные переменные обычно определяются ориентирами, которые можно точно проследить до тела. Ориентиры обычно бывают двух типов: скелетно-анатомические, которые можно найти и проследить, ощупывая костные выступы через кожу, и виртуальные ориентиры, которые просто находят как максимальное или минимальное расстояние с помощью ветвей штангенциркуля.
Антропометрические переменные имеют как генетические, так и экологические компоненты и могут использоваться для определения индивидуальной и популяционной изменчивости. Выбор переменных должен быть связан с конкретной целью исследования и стандартизирован с другими исследованиями в той же области, поскольку количество переменных, описанных в литературе, чрезвычайно велико, до 2,200, описанных для человеческого тела.
Антропометрические переменные в основном линейный меры, такие как высота, расстояние от ориентиров с испытуемым, стоящим или сидящим в стандартной позе; диаметры, такие как расстояния между двусторонними ориентирами; длина, такие как расстояния между двумя разными ориентирами; изогнутые мерыа именно дуги, такие как расстояния на поверхности тела между двумя ориентирами; и обхваты, такие как закрытые круговые измерения на поверхностях тела, как правило, расположенные по крайней мере у одного ориентира или на определенной высоте.
Для других переменных могут потребоваться специальные методы и инструменты. Например, толщину кожной складки измеряют с помощью специальных штангенциркулей постоянного давления. Объемы измеряют расчетным путем или путем погружения в воду. Для получения полной информации о характеристиках поверхности тела можно построить компьютерную матрицу точек поверхности с использованием биостереометрических методов.
инструменты
Хотя были описаны сложные антропометрические инструменты, которые использовались для автоматизированного сбора данных, основные антропометрические инструменты довольно просты и удобны в использовании. Необходимо проявлять большую осторожность, чтобы избежать распространенных ошибок, возникающих в результате неправильной интерпретации ориентиров и неправильных поз испытуемых.
Стандартным антропометрическим прибором является антропометр — жесткий стержень длиной 2 м с двумя счетчиками шкал, с помощью которых можно измерять вертикальные размеры тела, например высоту ориентиров от пола или сиденья, и поперечные размеры, например диаметры.
Обычно стержень можно разделить на 3 или 4 секции, которые подходят друг к другу. Скользящая ветвь с прямым или изогнутым захватом позволяет измерять расстояния от пола для высот или от неподвижной ветви для диаметров. Более сложные антропометры имеют единую шкалу для роста и диаметра, чтобы избежать ошибок шкалы, или оснащены цифровыми механическими или электронными считывающими устройствами (рис. 1).
Ростомер - это фиксированный антропометр, обычно используемый только для измерения роста и часто связанный с весовой балкой.
Для поперечных диаметров можно использовать ряд штангенциркулей: тазобедренный для размеров до 600 мм и цефалометр для размеров до 300 мм. Последний особенно подходит для измерения головы при использовании со скользящим компасом (рис. 2).
Рисунок 2. Цефалометр вместе со скользящим компасом
Подножка используется для измерения ступней, а изголовье обеспечивает декартовы координаты головы при ориентации во «франкфуртской плоскости» (горизонтальная плоскость, проходящая через порион и орбитальный ориентиры головы). Руку можно измерить штангенциркулем или специальным прибором, состоящим из пяти скользящих линеек.
Толщина кожной складки измеряется штангенциркулем с постоянным давлением, как правило, при давлении 9.81 x 104 Pa (давление гири массой 10 г на площадь 1 мм2).
Для дуг и подпруг используется узкая гибкая стальная лента с плоским сечением. Следует избегать самораспрямляющихся стальных лент.
Системы переменных
Система антропометрических переменных представляет собой согласованный набор измерений тела для решения некоторых конкретных задач.
В области эргономики и безопасности основной проблемой является подгонка оборудования и рабочего пространства к человеку и пошив одежды по размеру.
Оборудование и рабочее пространство требуют в основном линейных размеров конечностей и сегментов тела, которые можно легко рассчитать по высоте и диаметру ориентиров, тогда как размеры пошива основаны в основном на дугах, обхватах и длинах гибких лент. Обе системы могут быть объединены в зависимости от необходимости.
В любом случае абсолютно необходимо иметь точную пространственную привязку для каждого измерения. Поэтому ориентиры должны быть связаны по высоте и диаметру, и каждая дуга или обхват должны иметь определенную ссылку на ориентир. Должны быть указаны высоты и уклоны.
В конкретном обследовании количество переменных должно быть сведено к минимуму, чтобы избежать чрезмерного стресса для субъекта и оператора.
Базовый набор переменных для рабочей области был сокращен до 33 измеряемых переменных (рис. 3) плюс 20, полученных путем простого расчета. Для общего военного обследования Герцберг и его коллеги используют 146 переменных. Для одежды и общебиологических целей Итальянский совет моды (Энте Итальяно делла Мода) использует набор из 32 переменных общего назначения и 28 технических. Немецкая норма (DIN 61 516) контрольных размеров тела для одежды включает 12 переменных. Рекомендация Международной организации по стандартизации (ISO) для антропометрии включает основной список из 36 переменных (см. таблицу 1). В международных таблицах данных по антропометрии, опубликованных МОТ, перечислены 19 размеров тела населения 20 различных регионов мира (Jürgens, Aune and Pieper, 1990).
Рисунок 3. Базовый набор антропометрических переменных
Таблица 1. Базовый антропометрический список
1.1 Вытягивание вперед (чтобы захватить рукой человека, стоящего вертикально у стены)
1.2 Рост (вертикальное расстояние от пола до макушки головы)
1.3 Высота глаз (от пола до внутреннего угла глаза)
1.4 Высота плеча (от пола до акромиона)
1.5 Высота локтя (от пола до лучевой впадины локтя)
1.6 Высота промежности (от пола до лобковой кости)
1.7 Высота кончика пальца (от пола до оси хвата кулака)
1.8 Ширина плеча (биакромиальный диаметр)
1.9 Ширина бедер, стоя (максимальное расстояние между бедрами)
2.1 Высота сидя (от сидения до макушки головы)
2.2 Высота глаз, сидя (от сиденья до внутреннего угла глаза)
2.3 Высота плеч, сидя (от седалища до акромиона)
2.4 Высота локтя, сидя (от сиденья до нижней точки согнутого локтя)
2.5 Высота колена (от упора для ног до верхней поверхности бедра)
2.6 Длина голени (высота сиденья)
2.7 Длина предплечья-кисти (от тыльной стороны согнутого локтя до оси хвата)
2.8 Глубина тела сидя (глубина сиденья)
2.9 Длина от ягодиц до колен (от коленной чашечки до крайней задней точки ягодиц)
2.10 Ширина от локтя до локтя (расстояние между боковыми поверхностями локтей)
2.11 Ширина бедер, сидя (ширина сиденья)
3.1 Ширина указательного пальца в проксимальной части (в месте соединения медиальной и проксимальной фаланг)
3.2 Ширина указательного пальца в дистальной части (на стыке между дистальной и медиальной фалангами)
3.3 Длина указательного пальца
3.4 Длина кисти (от кончика среднего пальца до шиловидного отростка)
3.5 Ширина ладоней (в пястных костях)
3.6 Окружность запястья
4.1 фута в ширину
4.2 Длина стопы
5.1 Тепловая окружность (в области межбровья)
5.2 Сагиттальная дуга (от глабеллы до макушки)
5.3 Длина головы (от глабели до опистокраниона)
5.4 Ширина головы (максимальная над ухом)
5.5 Битрагионная дуга (над головой между ушами)
6.1 Окружность талии (у пупка)
6.2 Высота большеберцовой кости (от пола до наивысшей точки передне-медиального края суставной впадины большеберцовой кости)
6.3 Шейная высота сидя (до верхушки остистого отростка 7-го шейного позвонка).
Источник: адаптировано из ISO/DP 7250 1980).
Точность и ошибки
Точность размеров живого тела следует рассматривать стохастически, потому что человеческое тело крайне непредсказуемо как в статической, так и в динамической структуре.
Отдельный человек может вырасти или измениться в мускулистости и полноте; подвергаться скелетным изменениям в результате старения, болезней или несчастных случаев; или изменить поведение или позу. Разные предметы отличаются пропорциями, а не только общими размерами. Субъекты высокого роста — не просто увеличение низкорослых; конституциональные типы и соматотипы, вероятно, различаются больше, чем общие размеры.
Использование манекенов, особенно тех, которые представляют стандартные 5-й, 50-й и 95-й процентили для примерочных испытаний, может вводить в заблуждение, если не принимать во внимание различия в пропорциях тела.
Ошибки возникают в результате неправильной интерпретации ориентиров и неправильного использования инструментов (личная ошибка), неточных или неточных инструментов (инструментальная ошибка) или изменения позы субъекта (субъективная ошибка — последняя может быть связана с трудностями общения, если культурные или языковые особенности субъект отличается от субъекта оператора).
Статистическая обработка
Антропометрические данные должны обрабатываться статистическими процедурами, в основном в области методов вывода, применяющих одномерные (среднее значение, мода, процентили, гистограммы, дисперсионный анализ и т. д.), двумерные (корреляция, регрессия) и многомерные (множественная корреляция и регрессия, факторный анализ и др.) методы. Для классификации типов человека разработаны различные графические методы, основанные на статистических приложениях (антропометрограммы, морфосоматограммы).
Выборка и обследование
Поскольку антропометрические данные не могут быть собраны для всей популяции (за исключением редких случаев особенно малочисленной популяции), обычно необходима выборка. В основном случайная выборка должна быть отправной точкой любого антропометрического обследования. Чтобы удержать количество измеряемых субъектов на разумном уровне, как правило, необходимо прибегать к многоступенчатой стратифицированной выборке. Это позволяет наиболее однородно разделить население на ряд классов или слоев.
Население может быть разделено по полу, возрастной группе, географическому району, социальным переменным, физической активности и т.д.
Формы опроса должны быть разработаны с учетом как процедуры измерения, так и обработки данных. Следует провести тщательное эргономическое исследование процедуры измерения, чтобы снизить утомляемость оператора и возможные ошибки. По этой причине переменные должны быть сгруппированы в соответствии с используемым инструментом и упорядочены в такой последовательности, чтобы уменьшить количество сгибаний тела, которые должен сделать оператор.
Для снижения влияния личной ошибки опрос должен проводиться одним оператором. Если необходимо использовать более одного оператора, необходимо обучение для обеспечения воспроизводимости измерений.
Антропометрия населения
Несмотря на резко критикуемую концепцию «расы», человеческие популяции, тем не менее, сильно различаются по размеру особей и по распределению размеров. Обычно человеческие популяции не являются строго менделевскими; они обычно являются результатом примеси. Иногда две или более популяции с разным происхождением и адаптацией живут вместе на одной территории без скрещивания. Это усложняет теоретическое распределение признаков. С антропометрической точки зрения, полы — это разные популяции. Население работников может не соответствовать в точности биологическому населению того же района вследствие возможного отбора по способностям или автоотбора в связи с выбором работы.
Популяции из разных районов могут различаться вследствие различных условий адаптации или биологических и генетических структур.
Когда важна точная подгонка, необходимо провести исследование на случайной выборке.
Примерочные испытания и регулирование
Приспособление рабочего пространства или оборудования к пользователю может зависеть не только от габаритов тела, но и от таких переменных, как переносимость дискомфорта и характер деятельности, одежда, инструменты и условия окружающей среды. Можно использовать комбинацию контрольного списка соответствующих факторов, симулятора и серии испытаний по подбору с использованием выборки субъектов, выбранных для представления диапазона размеров тела ожидаемой группы пользователей.
Цель состоит в том, чтобы найти диапазоны допустимых значений для всех предметов. Если диапазоны перекрываются, можно выбрать более узкий окончательный диапазон, который не выходит за пределы допуска любого субъекта. При отсутствии перекрытия необходимо будет сделать конструкцию регулируемой или предоставить ее разных размеров. Если можно регулировать более двух измерений, субъект может быть не в состоянии решить, какая из возможных регулировок подойдет ему лучше всего.
Регулировка может быть сложной задачей, особенно когда неудобные позы приводят к усталости. Поэтому пользователю, который часто мало или совсем ничего не знает о своих антропометрических характеристиках, должны быть даны точные указания. В общем, точный дизайн должен свести необходимость настройки к минимуму. В любом случае следует постоянно помнить о том, что речь идет об антропометрии, а не только о технике.
Динамическая антропометрия
Статическая антропометрия может дать обширную информацию о движении, если выбран адекватный набор переменных. Тем не менее, когда движения сложны и желательно точное соответствие промышленной среде, как в большинстве интерфейсов пользователь-машина и человек-транспортное средство, необходим точный обзор поз и движений. Это можно сделать с помощью подходящих макетов, позволяющих проследить линии досягаемости, или с помощью фотографии. В этом случае камера с телеобъективом и антропометрическим стержнем, расположенным в сагиттальной плоскости объекта, позволяет делать стандартизированные фотографии с небольшим искажением изображения. Небольшие метки на суставах испытуемых делают возможным точное отслеживание движений.
Другой способ изучения движений состоит в том, чтобы формализовать постуральные изменения в соответствии с серией горизонтальных и вертикальных плоскостей, проходящих через сочленения. Опять же, использование компьютеризированных моделей человека с системами автоматизированного проектирования (САПР) — это реальный способ включить динамические антропометрические данные в эргономичный дизайн рабочего места.
Механистическая токсикология - это изучение того, как химические или физические агенты взаимодействуют с живыми организмами, вызывая токсичность. Знание механизма токсичности вещества повышает способность предотвращать токсичность и разрабатывать более желательные химические вещества; он составляет основу терапии при чрезмерном воздействии и часто позволяет глубже понять фундаментальные биологические процессы. Для целей этого Энциклопедия акцент будет сделан на животных для прогнозирования токсичности для человека. Различные области токсикологии включают механистическую, описательную, нормативную, судебную и экологическую токсикологию (Klaassen, Amdur and Doull, 1991). Все они выигрывают от понимания фундаментальных механизмов токсичности.
Зачем понимать механизмы токсичности?
Понимание механизма, посредством которого вещество вызывает токсичность, по-разному расширяет возможности различных областей токсикологии. Понимание механизмов помогает государственному регулирующему органу установить юридически обязывающие безопасные пределы воздействия на человека. Он помогает токсикологам рекомендовать порядок действий по очистке или восстановлению загрязненных участков и, наряду с физическими и химическими свойствами вещества или смеси, может использоваться для выбора степени необходимого защитного оборудования. Механистические знания также полезны для формирования основы терапии и разработки новых лекарств для лечения болезней человека. Для судебного токсиколога механизм токсичности часто дает представление о том, как химический или физический агент может вызвать смерть или потерю трудоспособности.
Если механизм токсичности понятен, описательная токсикология становится полезной для прогнозирования токсического действия родственных химических веществ. Однако важно понимать, что отсутствие механистической информации не мешает специалистам в области здравоохранения защищать здоровье человека. Для установления безопасных уровней воздействия используются разумные решения, основанные на исследованиях на животных и опыте людей. Традиционно предел безопасности устанавливался путем использования «уровня отсутствия неблагоприятного воздействия» или «наименьшего уровня неблагоприятного воздействия» из исследований на животных (с использованием планов многократного воздействия) и деления этого уровня на коэффициент 100 для профессионального воздействия или 1,000 для другие воздействия окружающей среды на человека. Успех этого процесса очевиден из нескольких случаев неблагоприятных последствий для здоровья, связанных с химическим воздействием на рабочих, где в прошлом были установлены и соблюдались соответствующие пределы воздействия. Кроме того, продолжительность жизни человека продолжает увеличиваться, как и качество жизни. В целом использование данных о токсичности привело к эффективному нормативному и добровольному контролю. Подробное знание токсических механизмов повысит предсказуемость новых моделей риска, разрабатываемых в настоящее время, и приведет к постоянному совершенствованию.
Понимание экологических механизмов является сложным и предполагает знание разрушения экосистемы и гомеостаза (баланса). Хотя это и не обсуждается в этой статье, более глубокое понимание механизмов токсичности и их конечных последствий в экосистеме поможет ученым принимать взвешенные решения в отношении обращения с бытовыми и промышленными отходами. Управление отходами является растущей областью исследований, и в будущем она будет оставаться очень важной.
Методы изучения механизмов токсичности
Большинство механистических исследований начинаются с описательных токсикологических исследований на животных или клинических наблюдений на людях. В идеале исследования на животных включают тщательное поведенческое и клиническое наблюдение, тщательное биохимическое исследование элементов крови и мочи на наличие признаков неблагоприятного функционирования основных биологических систем организма и посмертную оценку всех систем органов путем микроскопического исследования для выявления травмы (см. руководящие принципы испытаний ОЭСР; директивы ЕС по химической оценке; правила испытаний Агентства по охране окружающей среды США; правила Японии по химическим веществам). Это аналогично тщательному медицинскому обследованию человека, которое проводится в больнице в течение двух-трех дней, за исключением вскрытия.
Понимание механизмов токсичности — это искусство и наука наблюдения, творческий подход к выбору методов проверки различных гипотез и инновационная интеграция признаков и симптомов в причинно-следственную связь. Механистические исследования начинаются с воздействия, следят за распределением во времени и поведением в организме (фармакокинетика) и измеряют результирующий токсический эффект на определенном уровне системы и при некотором уровне дозы. Различные вещества могут действовать на разных уровнях биологической системы, вызывая токсичность.
Экспозиция
Путь воздействия в механистических исследованиях обычно такой же, как и при воздействии на человека. Путь важен, потому что могут быть эффекты, которые возникают локально в месте воздействия в дополнение к системным эффектам после того, как химическое вещество впитается в кровь и распространится по всему телу. Простым, но убедительным примером местного эффекта может быть раздражение и возможное разъедание кожи после применения сильных кислотных или щелочных растворов, предназначенных для очистки твердых поверхностей. Точно так же раздражение и гибель клеток могут возникать в клетках, выстилающих нос и/или легкие, после воздействия раздражающих паров или газов, таких как оксиды азота или озон. (Оба являются составляющими загрязнения воздуха или смога). После всасывания химического вещества в кровь через кожу, легкие или желудочно-кишечный тракт его концентрация в любом органе или ткани регулируется многими факторами, определяющими фармакокинетику химического вещества в организме. Организм обладает способностью активировать, а также детоксицировать различные химические вещества, как указано ниже.
Роль фармакокинетики в токсичности
Фармакокинетика описывает временные отношения для химической абсорбции, распределения, метаболизма (биохимических изменений в организме) и элиминации или выведения из организма. По отношению к механизмам токсичности эти фармакокинетические переменные могут быть очень важными и в некоторых случаях определять, будет или не будет токсичность. Например, если материал не абсорбируется в достаточном количестве, системная токсичность (внутри тела) не возникает. И наоборот, высокореактивное химическое вещество, которое быстро (секунды или минуты) обезвреживается пищеварительными или печеночными ферментами, может не успеть вызвать токсичность. Некоторые полициклические галогенсодержащие вещества и их смеси, а также некоторые металлы, такие как свинец, не вызывали бы значительной токсичности, если бы экскреция была бы быстрой; но накопление до достаточно высоких уровней определяет их токсичность, поскольку экскреция не является быстрой (иногда измеряется годами). К счастью, большинство химических веществ не задерживаются в организме так долго. Накопление безвредного материала все равно не вызовет токсичности. Скорость выведения из организма и детоксикации часто называют периодом полураспада химического вещества, то есть временем, в течение которого 50% химического вещества выводится из организма или преобразуется в нетоксичную форму.
Однако, если химическое вещество накапливается в определенной клетке или органе, это может стать причиной для дальнейшего изучения его потенциальной токсичности в этом органе. Совсем недавно были разработаны математические модели для экстраполяции фармакокинетических переменных от животных к человеку. Эти фармакокинетические модели чрезвычайно полезны для выдвижения гипотез и проверки того, может ли экспериментальное животное быть хорошим представителем для людей. На эту тему написано множество глав и текстов (Gehring et al., 1976; Reitz et al., 1987; Nolan et al., 1995). Упрощенный пример физиологической модели изображен на рисунке 1.
Рисунок 1. Упрощенная фармакокинетическая модель
Различные уровни и системы могут быть затронуты неблагоприятным образом
Токсичность может быть описана на разных биологических уровнях. Травма может быть оценена у человека (или животного), системы органов, клетки или молекулы. Системы органов включают иммунную, дыхательную, сердечно-сосудистую, почечную, эндокринную, пищеварительную, костно-мышечную, кровеносную, репродуктивную и центральную нервную системы. Некоторые ключевые органы включают печень, почки, легкие, мозг, кожу, глаза, сердце, яички или яичники и другие основные органы. На клеточном/биохимическом уровне побочные эффекты включают нарушение нормальной функции белка, функции эндокринных рецепторов, ингибирование метаболической энергии или ингибирование или индукцию ферментов ксенобиотиков (чужеродных веществ). Побочные эффекты на молекулярном уровне включают изменение нормальной функции транскрипции ДНК-РНК, специфического связывания цитоплазматических и ядерных рецепторов, а также генов или генных продуктов. В конечном счете, дисфункция в основной системе органов, вероятно, вызвана молекулярным изменением в конкретной клетке-мишени внутри этого органа. Однако не всегда возможно проследить механизм до молекулярного происхождения причинно-следственной связи, да это и не необходимо. Вмешательство и терапия могут быть разработаны без полного понимания молекулярной мишени. Однако знание конкретного механизма токсичности повышает прогностическую ценность и точность экстраполяции на другие химические вещества. Рисунок 2 представляет собой схематическое изображение различных уровней, на которых могут быть обнаружены помехи нормальным физиологическим процессам. Стрелки указывают, что последствия для человека могут быть определены сверху вниз (воздействие, фармакокинетика до системной/органной токсичности) или снизу вверх (молекулярные изменения, клеточный/биохимический эффект до системной/органной токсичности).
Рисунок 2. Репрезентация механизмов токсичности
Примеры механизмов токсичности
Механизмы токсичности могут быть простыми или очень сложными. Часто существует разница между типом токсичности, механизмом токсичности и уровнем воздействия, связанная с тем, вызваны ли побочные эффекты однократной, острой высокой дозой (например, случайное отравление) или более низкой дозой. повторное воздействие (в результате профессионального или экологического воздействия). Классически, в целях тестирования, острая однократная высокая доза вводится путем прямой интубации в желудок грызуна или воздействия атмосферы газа или пара в течение двух-четырех часов, в зависимости от того, что лучше всего напоминает воздействие на человека. За животными наблюдают в течение двухнедельного периода после воздействия, а затем исследуют основные внешние и внутренние органы на наличие повреждений. Тестирование с повторными дозами длится от месяцев до лет. Для видов грызунов два года считаются хроническим (пожизненным) исследованием, достаточным для оценки токсичности и канцерогенности, тогда как для нечеловеческих приматов два года будут считаться субхроническим (менее пожизненного) исследованием для оценки токсичности повторных доз. После воздействия проводится полное обследование всех тканей, органов и жидкостей для выявления любых побочных эффектов.
Механизмы острой токсичности
Следующие примеры относятся к острым эффектам высоких доз, которые могут привести к смерти или тяжелой инвалидности. Однако в некоторых случаях вмешательство приводит к преходящим и полностью обратимым последствиям. Доза или тяжесть воздействия будут определять результат.
Простые удушающие вещества. Механизм токсичности инертных газов и некоторых других нереакционноспособных веществ заключается в недостатке кислорода (аноксия). Эти химические вещества, вызывающие недостаток кислорода в центральной нервной системе (ЦНС), называются простые удушающие. Если человек входит в замкнутое пространство, содержащее азот без достаточного количества кислорода, в мозгу происходит немедленное истощение кислорода, что приводит к потере сознания и, в конечном итоге, к смерти, если человека не удалить быстро. В крайних случаях (почти нулевой уровень кислорода) потеря сознания может наступить через несколько секунд. Спасение зависит от быстрого перемещения в насыщенную кислородом среду. Выживание с необратимым повреждением головного мозга может быть достигнуто за счет отсрочки спасения из-за гибели нейронов, которые не могут регенерировать.
Химические удушающие средства. Угарный газ (СО) конкурирует с кислородом за связывание с гемоглобином (в красных кровяных тельцах) и поэтому лишает ткани кислорода для энергетического обмена; может наступить гибель клеток. Вмешательство включает удаление из источника CO и обработку кислородом. Прямое использование кислорода основано на токсическом действии CO. Другим сильнодействующим химическим удушающим средством является цианид. Ион цианида препятствует клеточному метаболизму и использованию кислорода для получения энергии. Лечение нитритом натрия вызывает превращение гемоглобина в эритроцитах в метгемоглобин. Метгемоглобин имеет большее сродство связывания с ионом цианида, чем клеточная мишень цианида. Следовательно, метгемоглобин связывает цианид и удерживает цианид на расстоянии от клеток-мишеней. На этом основывается антидотная терапия.
Депрессанты центральной нервной системы (ЦНС). Острая токсичность характеризуется седативным эффектом или потерей сознания для ряда материалов, таких как растворители, которые не вступают в реакцию или превращаются в реакционноспособные промежуточные соединения. Предполагается, что седативный эффект/анестезия обусловлены взаимодействием растворителя с мембранами клеток ЦНС, что ухудшает их способность передавать электрические и химические сигналы. Хотя седация может показаться легкой формой токсичности и была основой для разработки ранних анестетиков, «доза по-прежнему делает яд». При приеме внутрь или вдыхании достаточной дозы животное может погибнуть из-за остановки дыхания. Если смерть от анестезии не наступает, этот тип токсичности обычно легко обратим, когда субъект удаляется из окружающей среды или химическое вещество перераспределяется или выводится из организма.
Кожные эффекты. Неблагоприятное воздействие на кожу может варьироваться от раздражения до коррозии, в зависимости от встречающегося вещества. Сильные кислоты и щелочные растворы несовместимы с живыми тканями и вызывают коррозию, вызывая химические ожоги и возможное рубцевание. Рубцевание происходит из-за гибели дермальных, глубоких клеток кожи, ответственных за регенерацию. Более низкие концентрации могут просто вызвать раздражение первого слоя кожи.
Другим специфическим механизмом токсического действия на кожу является химическая сенсибилизация. Например, сенсибилизация возникает, когда 2,4-динитрохлорбензол связывается с естественными белками кожи, и иммунная система распознает измененный комплекс, связанный с белком, как чужеродный материал. В ответ на этот чужеродный материал иммунная система активирует специальные клетки для устранения чужеродного вещества путем высвобождения медиаторов (цитокинов), которые вызывают сыпь или дерматит (см. «Иммунотоксикология»). Это та же самая реакция иммунной системы, когда происходит воздействие ядовитого плюща. Иммунная сенсибилизация очень специфична для конкретного химического вещества и требует не менее двух воздействий, прежде чем будет вызвана реакция. Первое воздействие вызывает сенсибилизацию (настраивает клетки на распознавание химического вещества), а последующие воздействия вызывают реакцию иммунной системы. Отказ от контакта и симптоматическая терапия стероидсодержащими противовоспалительными кремами обычно эффективны при лечении сенсибилизированных лиц. В серьезных или рефрактерных случаях иммунодепрессанты системного действия, такие как преднизолон, используются в сочетании с местным лечением.
Сенсибилизация легких. Реакция иммунной сенсибилизации вызывается толуолдиизоцианатом (ТДИ), но мишенью являются легкие. Чрезмерное воздействие ТДИ у восприимчивых людей вызывает отек легких (скопление жидкости), сужение бронхов и нарушение дыхания. Это серьезное состояние, требующее удаления человека от потенциального последующего воздействия. Лечение преимущественно симптоматическое. Сенсибилизация кожи и легких зависит от дозы. Превышение уровня, установленного для профессионального воздействия, может привести к неблагоприятным последствиям.
Глазные эффекты. Повреждение глаза варьируется от покраснения наружного слоя (покраснение в бассейне) до образования катаракты роговицы и повреждения радужной оболочки (окрашенной части глаза). Тесты на раздражение глаз проводятся, когда предполагается, что серьезной травмы не произойдет. Многие из механизмов, вызывающих коррозию кожи, могут также привести к повреждению глаз. Материалы, вызывающие коррозию кожи, такие как сильные кислоты (pH менее 2) и щелочи (pH более 11.5), не тестируются на глазах у животных, поскольку большинство из них вызывают коррозию и слепоту из-за механизма, сходного с тем, который вызывает коррозию кожи. . Кроме того, поверхностно-активные вещества, такие как детергенты и поверхностно-активные вещества, могут вызывать повреждения глаз, начиная от раздражения и заканчивая коррозией. Группа материалов, требующая осторожности, — это положительно заряженные (катионные) поверхностно-активные вещества, которые могут вызывать ожоги, стойкое помутнение роговицы и васкуляризацию (образование кровеносных сосудов). Другое химическое вещество, динитрофенол, оказывает специфическое воздействие на образование катаракты. По-видимому, это связано с концентрацией этого химического вещества в глазу, что является примером специфичности фармакокинетического распределения.
Хотя приведенный выше список далеко не исчерпывающий, он предназначен для того, чтобы дать читателю представление о различных механизмах острой токсичности.
Механизмы субхронической и хронической токсичности
При введении в виде однократной высокой дозы некоторые химические вещества не обладают таким же механизмом токсичности, как при повторном введении в виде более низкой, но все же токсичной дозы. Когда вводится однократная высокая доза, всегда существует возможность превышения способности человека детоксицировать или выводить из организма химическое вещество, и это может привести к другой токсической реакции, чем при введении более низких повторяющихся доз. Алкоголь является хорошим примером. Высокие дозы алкоголя приводят к первичным воздействиям на центральную нервную систему, в то время как более низкие повторяющиеся дозы приводят к повреждению печени.
Ингибирование антихолинэстеразы. Например, большинство фосфорорганических пестицидов малотоксичны для млекопитающих до тех пор, пока они не будут метаболически активированы, прежде всего в печени. Основным механизмом действия фосфорорганических соединений является ингибирование ацетилхолинэстеразы (АХЭ) в головном мозге и периферической нервной системе. АХЭ является нормальным ферментом, который прекращает стимуляцию нейротрансмиттера ацетилхолина. Незначительное ингибирование АХЭ в течение длительного периода времени не было связано с побочными эффектами. При высоких уровнях воздействия неспособность прекратить стимуляцию нейронов приводит к чрезмерной стимуляции холинергической нервной системы. Холинергическая чрезмерная стимуляция в конечном итоге приводит к множеству симптомов, включая остановку дыхания, за которой следует смерть, если ее не лечить. Основным лечением является введение атропина, который блокирует эффекты ацетилхолина, и введение хлорида пралидоксима, который реактивирует ингибированную АХЭ. Следовательно, как причина, так и лечение токсичности фосфорорганических соединений решаются путем понимания биохимической основы токсичности.
Метаболическая активация. Многие химические вещества, включая четыреххлористый углерод, хлороформ, ацетиламинофлуорен, нитрозамины и паракват, метаболически активируются с образованием свободных радикалов или других реакционноспособных промежуточных соединений, которые ингибируют нормальную клеточную функцию и мешают ей. При высоких уровнях воздействия это приводит к гибели клеток (см. «Клеточное повреждение и гибель клеток»). Хотя конкретные взаимодействия и клеточные мишени остаются неизвестными, системы органов, которые способны активировать эти химические вещества, такие как печень, почки и легкие, являются потенциальными мишенями для повреждения. В частности, определенные клетки внутри органа обладают большей или меньшей способностью активировать или детоксицировать эти промежуточные соединения, и эта способность определяет внутриклеточную восприимчивость внутри органа. Метаболизм является одной из причин, по которой понимание фармакокинетики, описывающей эти типы превращений, а также распределение и элиминацию этих промежуточных соединений, важно для понимания механизма действия этих химических веществ.
Механизмы рака. Рак — это множество заболеваний, и хотя понимание некоторых видов рака быстро растет благодаря множеству молекулярно-биологических методов, разработанных с 1980 года, еще многое предстоит узнать. Однако ясно, что развитие рака представляет собой многоэтапный процесс, и критические гены являются ключевыми для различных типов рака. Изменения в ДНК (соматические мутации) в ряде этих критических генов могут вызывать повышенную восприимчивость или раковые поражения (см. «Генетическая токсикология»). Воздействие природных химических веществ (в приготовленных пищевых продуктах, таких как говядина и рыба) или синтетических химических веществ (таких как бензидин, используемый в качестве красителя) или физических факторов (ультрафиолетовый свет от солнца, радон из почвы, гамма-излучение от медицинских процедур или производственной деятельности) способствуют соматическим генным мутациям. Однако существуют природные и синтетические вещества (такие как антиоксиданты) и процессы репарации ДНК, которые защищают и поддерживают гомеостаз. Ясно, что генетика является важным фактором в развитии рака, поскольку синдромы генетических заболеваний, такие как пигментная ксеродермия, при которых отсутствует нормальная репарация ДНК, резко повышают восприимчивость к раку кожи из-за воздействия ультрафиолетового излучения солнца.
Репродуктивные механизмы. Как и в случае с раком, известны многие механизмы токсичности для репродуктивной системы и/или развития, но многое еще предстоит изучить. Известно, что некоторые вирусы (такие как краснуха), бактериальные инфекции и лекарственные препараты (такие как талидомид и витамин А) отрицательно влияют на развитие. Недавняя работа Khera (1991), рассмотренная Carney (1994), демонстрирует убедительные доказательства того, что аномальные эффекты развития в тестах на животных с этиленгликолем связаны с кислыми метаболитами материнского метаболизма. Это происходит, когда этиленгликоль метаболизируется до кислых метаболитов, включая гликолевую и щавелевую кислоты. Последующее воздействие на плаценту и плод, по-видимому, связано с этим процессом метаболической токсичности.
Заключение
Цель этой статьи - дать представление о нескольких известных механизмах токсичности и необходимости будущих исследований. Важно понимать, что механистические знания не являются абсолютно необходимыми для защиты здоровья человека или окружающей среды. Эти знания повысят способность профессионала лучше прогнозировать токсичность и управлять ею. Фактические методы, используемые для объяснения любого конкретного механизма, зависят от коллективных знаний ученых и мышления тех, кто принимает решения относительно здоровья человека.
Оценка воздействия является важным шагом в выявлении опасностей на рабочем месте посредством эпидемиологического расследования. Процесс оценки воздействия можно разделить на ряд действий. К ним относятся:
Исследования гигиены труда часто подвергаются критике из-за неадекватности оценки воздействия. Неадекватность может привести к дифференциальной или недифференциальной неправильной классификации воздействия и последующей систематической ошибке или потере точности в анализе влияния воздействия. Об усилиях по улучшению ситуации свидетельствуют несколько недавних международных конференций и тексты, посвященные этой теме (ACGIH, 1991; Armstrong et al., 1992; Proceedings of the Conference on Retrospective Assessment of Occupational Exposures in Epidemiology, 1995). Очевидно, что технические разработки открывают новые возможности для совершенствования оценки воздействия. Эти разработки включают усовершенствование аналитического оборудования, лучшее понимание фармакокинетических процессов и открытие новых биомаркеров экспозиции. Поскольку исследования в области гигиены труда часто зависят от исторической информации о воздействии, для которой не проводился специальный мониторинг, необходимость ретроспективной оценки воздействия добавляет дополнительный аспект сложности этим исследованиям. Тем не менее, усовершенствованные стандарты оценки и обеспечения надежности таких оценок продолжают разрабатываться (Siemiatycki et al., 1986). Проспективные оценки воздействия, конечно, легче проверить.
Термин экспозиция относится к концентрации агента на границе между человеком и окружающей средой. Воздействие обычно предполагается, когда известно, что агент присутствует в рабочей среде, и есть обоснованные ожидания контакта сотрудника с этим агентом. Воздействие может быть выражено как средневзвешенная по времени концентрация (TWA) за 8 часов, которая представляет собой меру интенсивности воздействия, усредненную за 8-часовую рабочую смену. Пиковые концентрации представляют собой средние значения интенсивности за более короткие периоды времени, например, 15 минут. Кумулятивное воздействие является мерой произведения средней интенсивности и продолжительности (например, средняя концентрация TWA за 8 часов, умноженная на количество лет работы при этой средней концентрации). В зависимости от характера исследования и интересующих последствий для здоровья может потребоваться оценка пиковой, средней интенсивности, кумулятивного или запаздывающего воздействия.
В отличие от этого, дозировать относится к осаждению или абсорбции агента в единицу времени. Дозу или суточное потребление агента можно оценить путем объединения данных измерений окружающей среды со стандартными предположениями, касающимися, среди прочего, частоты дыхания и проникновения через кожу. В качестве альтернативы потребление может быть оценено на основе данных биомониторинга. Дозу в идеале следует измерять в интересующем органе-мишени.
К важным факторам оценки воздействия относятся:
К ним относятся физический уровень трудовой активности и предшествующее состояние здоровья людей. Особую осторожность следует проявлять при оценке воздействия стойких или склонных к биоаккумуляции агентов (например, некоторых металлов, радионуклидов или стабильных органических соединений). При использовании этих материалов внутренние нагрузки на организм могут незаметно увеличиваться, даже если концентрации в окружающей среде кажутся низкими.
Хотя ситуация может быть довольно сложной, часто это не так. Безусловно, многие ценные вклады в выявление профессиональных рисков были внесены в результате исследований, в которых использовались подходы, основанные на здравом смысле, для оценки воздействия. Источники информации, которые могут быть полезны при выявлении и классификации рисков, включают:
Как можно более подробная категоризация индивидуальных воздействий имеет несколько преимуществ. Очевидно, что информативность исследования будет повышаться в той мере, в какой адекватно описаны соответствующие воздействия. Во-вторых, доверие к выводам может быть повышено, потому что возможность смешивания может быть устранена более удовлетворительно. Например, референты и лица, подвергшиеся воздействию, будут различаться в отношении статуса воздействия, но также могут отличаться в отношении других измеряемых и неизмеряемых объясняющих факторов интересующего заболевания. Однако, если градиент воздействия может быть установлен в исследуемой популяции, маловероятно, что такая же степень смешения будет сохраняться в подгруппах воздействия, что подкрепляет общие результаты исследования.
Матрицы воздействия на работу
Одним из наиболее практичных и часто используемых подходов к оценке воздействия является косвенная оценка воздействия на основе названий должностей. Использование матрицы воздействия на работу может быть эффективным, когда доступны полные истории работы и существует разумное постоянство как в задачах, так и в воздействиях, связанных с изучаемой работой. В самом широком масштабе стандартные группы по отраслям и должностям были разработаны на основе обычно собираемых данных переписи населения или данных о профессии, содержащихся в свидетельствах о смерти. К сожалению, информация, хранящаяся в этих больших системах записей, часто ограничивается «текущей» или «обычной» профессией. Кроме того, поскольку стандартные группировки не учитывают условия, присутствующие на конкретных рабочих местах, их обычно следует рассматривать как грубые заменители воздействия.
Для исследований методом «случай-контроль», проводившихся в сообществах и в реестрах, более детальная оценка воздействия была достигнута за счет использования мнения экспертов для перевода данных о трудовой деятельности, полученных в результате личного опроса, в полуколичественные оценки вероятного воздействия конкретных агентов (Siemiatycki et al., 1986). ). Эксперты, такие как химики и специалисты по промышленной гигиене, выбираются для помощи в оценке воздействия благодаря их знаниям и знакомству с различными промышленными процессами. Благодаря сочетанию подробных данных анкеты со знаниями о производственных процессах этот подход оказался полезным для характеристики различий в воздействии на различные рабочие объекты.
Подход, основанный на матрице воздействия на работу, также успешно применялся в исследованиях, посвященных конкретным отраслям и компаниям (Gamble and Spirtas, 1976). Индивидуальные истории работы (хронологический список прошлых отделов и рабочих заданий для каждого сотрудника) часто сохраняются в личных делах компании и, если они доступны, предоставляют полную историю работы для сотрудников, пока они работают на этом объекте. Эти данные могут быть дополнены путем личных интервью с участниками исследования. Следующим шагом является инвентаризация всех названий должностей и обозначений отделов или рабочих областей, которые использовались в течение периода обучения. Они могут легко исчисляться сотнями или даже тысячами на крупных, многопрофильных предприятиях или в компаниях отрасли, если рассматривать производство, техническое обслуживание, исследования, инженерные работы, службы поддержки заводов и административные должности с течением времени (часто несколько десятилетий). позволяет вносить изменения в производственные процессы. Консолидацию данных можно облегчить, создав компьютерный файл со всеми записями истории работы, а затем используя процедуры редактирования для стандартизации терминологии названий должностей. Рабочие места, связанные с относительно однородными воздействиями, могут быть объединены для упрощения процесса связывания воздействий с отдельными рабочими местами. Тем не менее, группировка рабочих мест и рабочих мест должна быть по возможности подкреплена данными измерений, собранными в соответствии с разумной стратегией выборки.
Даже с компьютеризированными историями работы ретроспективная связь данных о воздействии на отдельных лиц может быть трудной задачей. Конечно, условия на рабочем месте будут меняться по мере изменения технологий, изменения спроса на продукцию и введения новых правил. Во многих отраслях также могут быть изменения в рецептурах продуктов и схемах сезонного производства. В отношении некоторых изменений могут вестись постоянные записи. Однако маловероятно, что будут сохраняться записи о сезонных и других незначительных изменениях процесса и производства. Сотрудники также могут быть обучены выполнению нескольких работ, а затем чередоваться между ними по мере изменения производственных потребностей. Все эти обстоятельства усложняют профили воздействия на сотрудников. Тем не менее, есть и рабочие настройки, которые остаются относительно неизменными на протяжении многих лет. В конечном счете, каждое рабочее место должно оцениваться отдельно.
В конечном счете, необходимо будет обобщить историю воздействия на рабочем месте каждого человека в исследовании. Было продемонстрировано значительное влияние на окончательные показатели риска воздействия-воздействия (Suarez-Almazor et al. 1992), поэтому необходимо проявлять большую осторожность при выборе наиболее подходящего суммарного показателя воздействия.
Промышленная гигиена — экологические измерения
Мониторинг вредного воздействия на рабочем месте является фундаментальной постоянной деятельностью по защите здоровья сотрудников. Таким образом, записи о производственной гигиене могут уже существовать на момент планирования эпидемиологического исследования. Если это так, эти данные следует просмотреть, чтобы определить, насколько хорошо охвачена целевая группа населения, сколько лет данных представлено в файлах и насколько легко можно связать измерения с рабочими местами, рабочими областями и отдельными лицами. Эти определения будут полезны как для оценки целесообразности эпидемиологического исследования, так и для выявления пробелов в данных, которые могут быть устранены с помощью дополнительной выборки экспозиции.
Вопрос о том, как лучше всего связать данные измерений с конкретными должностями и отдельными лицами, является особенно важным. Отбор проб зон и зон дыхания может быть полезен специалистам по промышленной гигиене при определении источников выбросов для принятия корректирующих мер, но может быть менее полезен при характеристике фактического воздействия на сотрудников, если только не были проведены тщательные временные исследования трудовой деятельности сотрудников. Например, непрерывный мониторинг зоны может выявить экскурсионное облучение в определенное время дня, но остается вопрос, находились ли сотрудники в это время в рабочей зоне.
Данные личного отбора проб обычно обеспечивают более точную оценку воздействия на сотрудников, если отбор проб проводится в репрезентативных условиях, правильно учитывается использование средств индивидуальной защиты, а рабочие задачи и условия процесса относительно неизменны изо дня в день. Личные образцы можно легко связать с отдельным сотрудником с помощью личных идентификаторов. Эти данные могут быть распространены на других сотрудников, занимающих те же должности, и на другие периоды времени, если это оправдано. Однако, основываясь на собственном опыте, Rappaport et al. (1993) предупредили, что концентрации воздействия могут сильно различаться даже среди сотрудников, отнесенных к так называемым однородным группам воздействия. Опять же, для принятия решения о том, можно ли предположить группы однородного воздействия, требуется экспертная оценка.
Исследователи успешно совместили подход матрицы воздействия на рабочем месте с использованием данных измерений окружающей среды для оценки воздействия в ячейках матрицы. Когда обнаруживается, что данных измерений не хватает, пробелы в данных можно заполнить с помощью моделирования воздействия. Как правило, это включает в себя разработку модели для связи концентраций в окружающей среде с более легко оцениваемыми детерминантами концентраций воздействия (например, объемы производства, физические характеристики предприятия, включая использование систем вытяжной вентиляции, летучесть агентов и характер рабочей деятельности). Модель строится для рабочих условий с известными концентрациями в окружающей среде, а затем используется для оценки концентраций в аналогичных рабочих условиях без данных измерений, но с информацией о таких параметрах, как составляющие ингредиенты и объемы производства. Этот подход может быть особенно полезен для ретроспективной оценки воздействия.
Еще одним важным вопросом оценки является обращение с воздействием смесей. Во-первых, с аналитической точки зрения, отдельное обнаружение химически родственных соединений и устранение помех от других веществ, присутствующих в образце, может быть не в пределах возможностей аналитической процедуры. Необходимо оценить различные ограничения в аналитических процедурах, используемых для получения данных измерений, и соответствующим образом изменить цели исследования. Во-вторых, может случиться так, что определенные агенты почти всегда используются вместе и, следовательно, встречаются примерно в одинаковых относительных пропорциях во всей изучаемой рабочей среде. В этой ситуации внутренний статистический анализ сам по себе будет бесполезно различать, обусловлены ли эффекты одним или другим агентом или комбинацией агентов. Такие суждения были бы возможны только на основе обзора внешних исследований, в которых не встречались одни и те же комбинации агентов. Наконец, в ситуациях, когда различные материалы используются взаимозаменяемо в зависимости от характеристик продукта (например, использование различных красителей для получения желаемых цветовых контрастов), может оказаться невозможным приписать эффекты какому-либо конкретному агенту.
Биологический мониторинг
Биомаркеры представляют собой молекулярные, биохимические или клеточные изменения, которые можно измерить в биологических средах, таких как человеческие ткани, клетки или жидкости. Основной причиной разработки биомаркеров воздействия является оценка внутренней дозы для конкретного агента. Этот подход особенно полезен, когда вероятны множественные пути воздействия (например, вдыхание и впитывание через кожу), когда защитное снаряжение используется с перерывами или когда условия воздействия непредсказуемы. Биомониторинг может быть особенно полезен, когда известно, что представляющие интерес агенты имеют относительно длительный биологический период полураспада. Со статистической точки зрения преимущество биологического мониторинга над мониторингом воздуха можно увидеть в том, что агенты имеют период полураспада всего десять часов, в зависимости от степени изменчивости окружающей среды (Droz and Wu 1991). Чрезвычайно длительный период полураспада таких материалов, как хлорированные диоксины (измеряемый годами), делает эти соединения идеальными кандидатами для биологического мониторинга. Как и в случае с аналитическими методами измерения концентраций в воздухе, необходимо учитывать возможные помехи. Например, прежде чем использовать конкретный метаболит в качестве биомаркера, следует определить, могут ли другие распространенные вещества, такие как содержащиеся в определенных лекарствах и сигаретном дыме, метаболизироваться до той же конечной точки. Как правило, необходимы базовые знания о фармакокинетике агента, прежде чем использовать биологический мониторинг в качестве основы для оценки экспозиции.
Наиболее частые точки измерения включают альвеолярный воздух, мочу и кровь. Образцы альвеолярного воздуха могут быть полезны для описания сильных кратковременных воздействий растворителей, которые произошли в течение нескольких минут или часов после взятия образца. Образцы мочи обычно собирают для определения скорости экскреции метаболитов интересующего соединения. Образцы крови могут быть собраны для прямого измерения соединения, для измерения метаболитов или для определения аддуктов белка или ДНК (например, аддуктов альбумина или гемоглобина и аддуктов ДНК в циркулирующих лимфоцитах). Доступные клетки тканей, такие как эпителиальные клетки из буккальной области рта, также могут быть отобраны для идентификации аддуктов ДНК.
Определение активности холинэстеразы в эритроцитах и плазме служит примером использования биохимических изменений в качестве меры воздействия. Фосфорорганические пестициды ингибируют активность холинэстеразы, поэтому измерение этой активности до и после возможного воздействия этих соединений может быть полезным индикатором интенсивности воздействия. Однако по мере продвижения по спектру биологических изменений становится все труднее различать биомаркеры воздействия и биомаркеры эффекта. Как правило, показатели воздействия, как правило, неспецифичны для изучаемого вещества, и, следовательно, может потребоваться оценка других возможных объяснений эффекта, чтобы поддержать использование этого параметра в качестве меры воздействия. Меры воздействия должны быть либо непосредственно связаны с интересующим агентом, либо должна быть прочная основа для связи любых косвенных мер с агентом. Несмотря на эти ограничения, биологический мониторинг имеет большие перспективы как средство улучшения оценки воздействия в поддержку эпидемиологических исследований.
Выводы
При проведении сравнений в исследованиях по эпидемиологии труда необходимо иметь группу рабочих, подвергшихся воздействию, для сравнения с группой рабочих, не подвергавшихся воздействию. Такие различия являются грубыми, но могут быть полезны для выявления проблемных областей. Однако ясно, что чем точнее будет мера воздействия, тем полезнее будет исследование, особенно с точки зрения его способности определять и разрабатывать надлежащие целевые программы вмешательства.
Мышечная работа в профессиональной деятельности
В промышленно развитых странах около 20% рабочих по-прежнему заняты на работах, требующих мускульных усилий (Rutenfranz et al., 1990). Количество обычных тяжелых физических работ уменьшилось, но, с другой стороны, многие работы стали более статичными, асимметричными и стационарными. В развивающихся странах мышечная работа всех форм все еще очень распространена.
Мышечная работа в профессиональной деятельности может быть условно разделена на четыре группы: тяжелая динамическая мышечная работа, ручная работа с материалами, статическая работа и повторяющаяся работа. Тяжелые динамические рабочие задачи встречаются, например, в лесном хозяйстве, сельском хозяйстве и строительной отрасли. Погрузочно-разгрузочные работы распространены, например, в уходе за больными, при транспортировке и складировании, в то время как статические нагрузки существуют в офисной работе, электронной промышленности, а также при выполнении задач по ремонту и техническому обслуживанию. Повторяющиеся рабочие задачи можно найти, например, в пищевой и деревообрабатывающей промышленности.
Важно отметить, что ручная обработка материалов и повторяющаяся работа в основном являются либо динамической, либо статической мускульной работой, либо их комбинацией.
Физиология мышечной работы
Динамическая мышечная работа.
При динамической работе активные скелетные мышцы ритмично сокращаются и расслабляются. Приток крови к мышцам увеличивается, чтобы соответствовать метаболическим потребностям. Увеличение кровотока достигается за счет увеличения накачки сердца (сердечного выброса), уменьшения притока крови к неактивным областям, таким как почки и печень, и увеличения количества открытых кровеносных сосудов в работающей мускулатуре. Частота сердечных сокращений, кровяное давление и экстракция кислорода в мышцах увеличиваются линейно по отношению к интенсивности работы. Кроме того, повышается легочная вентиляция за счет более глубокого и учащенного дыхания. Целью активации всей сердечно-дыхательной системы является усиление доставки кислорода к активным мышцам. Уровень потребления кислорода, измеренный при тяжелой динамической мышечной работе, указывает на интенсивность работы. Максимальное потребление кислорода (VO2max) указывает на максимальную способность человека к аэробной работе. Значения потребления кислорода можно перевести в расход энергии (1 литр потребления кислорода в минуту соответствует примерно 5 ккал/мин или 21 кДж/мин).
В случае динамической работы, когда активная мышечная масса меньше (как в руках), максимальная работоспособность и пиковое потребление кислорода меньше, чем при динамической работе с крупными мышцами. При одинаковой внешней выработке динамическая работа с мелкими мышцами вызывает более высокие сердечно-респираторные реакции (например, частота сердечных сокращений, артериальное давление), чем работа с крупными мышцами (рис. 1).
Рисунок 1. Статическая и динамическая работа
Статическая работа мышц
При статической работе сокращение мышц не производит видимого движения, как, например, в конечности. Статическая работа увеличивает давление внутри мышцы, что вместе с механическим сжатием частично или полностью перекрывает кровообращение. Доставка питательных веществ и кислорода к мышце и удаление конечных продуктов метаболизма из мышцы затруднены. Таким образом, при статической работе мышцы утомляются легче, чем при динамической.
Наиболее заметной особенностью кровообращения при статической работе является повышение артериального давления. Частота сердечных сокращений и сердечный выброс сильно не меняются. При нагрузке выше определенной интенсивности артериальное давление повышается в прямой зависимости от интенсивности и продолжительности нагрузки. Кроме того, при той же относительной интенсивности усилия статическая работа с большими группами мышц вызывает более сильную реакцию артериального давления, чем работа с меньшими мышцами. (См. рис. 2)
Рисунок 2. Расширенная модель напряжения-деформации, модифицированная Rohmert (1984)
В принципе, регуляция вентиляции и кровообращения при статической работе аналогична регуляции при динамической работе, но метаболические сигналы от мышц сильнее и вызывают другой характер реакции.
Последствия мышечных перегрузок при профессиональной деятельности
Степень физического напряжения, которое испытывает рабочий при мышечной работе, зависит от величины рабочей мышечной массы, вида мышечных сокращений (статические, динамические), интенсивности сокращений и индивидуальных особенностей.
Когда мышечная нагрузка не превышает физических возможностей работника, тело приспосабливается к нагрузке и быстро восстанавливается после прекращения работы. При слишком высокой мышечной нагрузке наступает утомление, снижается работоспособность, замедляется восстановление. Пиковые нагрузки или длительные перегрузки могут привести к поражению органов (в виде профессиональных или производственных заболеваний). С другой стороны, мышечная работа определенной интенсивности, частоты и продолжительности также может привести к тренировочным эффектам, так как, с другой стороны, чрезмерно низкие мышечные потребности могут вызвать эффекты детренированности. Эти отношения представлены так называемыми расширенная концепция напряжения-деформации разработан Rohmert (1984) (рис. 3).
Рисунок 3. Анализ допустимых рабочих нагрузок
В целом имеется мало эпидемиологических доказательств того, что мышечная перегрузка является фактором риска заболеваний. Тем не менее, плохое здоровье, инвалидность и субъективная перегрузка на работе сходятся в физически тяжелых работах, особенно у пожилых работников. Кроме того, многие факторы риска заболеваний опорно-двигательного аппарата, связанных с работой, связаны с различными аспектами мышечной нагрузки, такими как приложение силы, неправильные рабочие позы, поднятие тяжестей и внезапные пиковые нагрузки.
Одной из целей эргономики было определение допустимых пределов мышечной нагрузки, которые можно было бы применять для предотвращения утомления и расстройств. В то время как профилактика хронических эффектов находится в центре внимания эпидемиологии, физиология труда занимается в основном краткосрочными эффектами, то есть усталостью при выполнении рабочих задач или в течение рабочего дня.
Допустимая рабочая нагрузка при тяжелой динамической мышечной работе
Оценка допустимой нагрузки при выполнении динамических задач традиционно основывалась на измерении потребления кислорода (или, соответственно, расхода энергии). Потребление кислорода может быть относительно легко измерено в полевых условиях с помощью портативных устройств (например, мешок Дугласа, респирометр Макса Планка, Oxylog, Cosmed) или может быть оценено по записям частоты сердечных сокращений, которые могут быть надежно сделаны, например, на рабочем месте. , с устройством SportTester. Использование частоты сердечных сокращений для оценки потребления кислорода требует индивидуальной калибровки по измеренному потреблению кислорода в стандартном режиме работы в лаборатории, т. е. исследователь должен знать потребление кислорода отдельным испытуемым при заданной частоте сердечных сокращений. К записи сердечного ритма следует относиться с осторожностью, поскольку на нее также влияют такие факторы, как физическая подготовка, температура окружающей среды, психологические факторы и размер активной мышечной массы. Таким образом, измерения частоты сердечных сокращений могут привести к завышению оценки потребления кислорода точно так же, как значения потребления кислорода могут привести к недооценке общей физиологической нагрузки, отражая только потребности в энергии.
Относительная аэробная нагрузка (RAS) определяется как доля (выраженная в процентах) потребления кислорода работником, измеренного на рабочем месте, по отношению к его или ее VOXNUMX.2max измеряется в лаборатории. Если доступны только измерения частоты сердечных сокращений, близкое приближение к RAS можно сделать, вычислив значение процентного диапазона частоты сердечных сокращений (% диапазона ЧСС) с помощью так называемой формулы Карвонена, как показано на рисунке 3.
VO2max обычно измеряют на велоэргометре или беговой дорожке, у которых механический КПД высок (20-25%). Когда активная мышечная масса меньше или статический компонент выше, VOXNUMX2max а механическая эффективность будет меньше, чем в случае упражнений с крупными мышечными группами. Например, установлено, что при сортировке почтовых посылок ВО2max рабочих составила всего 65 % от максимального, измеренного на велоэргометре, а механическая эффективность выполнения задания составила менее 1 %. Когда ориентиры основаны на потреблении кислорода, тестовый режим в максимальном тесте должен быть максимально приближен к реальной задаче. Однако эта цель труднодостижима.
Согласно классическому исследованию Астранда (1960), RAS не должна превышать 50% в течение восьмичасового рабочего дня. В ее опытах при нагрузке 50 % масса тела снижалась, частота сердечных сокращений не достигала устойчивого состояния и усиливался субъективный дискомфорт в течение дня. Она рекомендовала 50% предел RAS как для мужчин, так и для женщин. Позже она обнаружила, что строители спонтанно выбирали средний уровень УЗВ 40% (диапазон 25-55%) в течение рабочего дня. Несколько более поздних исследований показали, что приемлемый RAS ниже 50%. Большинство авторов рекомендуют 30-35% в качестве приемлемого уровня УЗВ для всего рабочего дня.
Первоначально приемлемые уровни RAS были разработаны для чисто динамической работы мышц, что редко встречается в реальной трудовой деятельности. Может случиться так, что допустимые уровни УЗВ не превышаются, например, при подъеме тяжестей, но локальная нагрузка на спину может значительно превышать допустимые уровни. Несмотря на свои ограничения, определение RAS широко используется для оценки физического напряжения на различных работах.
В дополнение к измерению или оценке потребления кислорода также доступны другие полезные методы физиологического поля для количественной оценки физического стресса или напряжения при тяжелой динамической работе. Для оценки расхода энергии можно использовать методы наблюдения (например, с помощью шкала Эдхольма) (Эдхольм, 1966). Рейтинг воспринимаемой нагрузки (RPE) указывает на субъективное накопление усталости. Новые системы амбулаторного мониторинга артериального давления позволяют более детально анализировать реакции кровообращения.
Допустимая рабочая нагрузка при ручной обработке материалов
Ручная погрузочно-разгрузочная работа включает в себя такие рабочие задачи, как подъем, перенос, толкание и вытягивание различных внешних грузов. Большинство исследований в этой области были сосредоточены на проблемах с поясницей при поднятии тяжестей, особенно с биомеханической точки зрения.
Уровень RAS 20-35% был рекомендован для упражнений с поднятием тяжестей, когда задание сравнивается с индивидуальным максимальным потреблением кислорода, полученным в результате теста на велоэргометре.
Рекомендации по максимально допустимой частоте сердечных сокращений являются либо абсолютными, либо связаны с частотой сердечных сокращений в состоянии покоя. Абсолютные значения для мужчин и женщин составляют 90-112 ударов в минуту при непрерывной ручной обработке материалов. Эти значения примерно такие же, как рекомендуемые значения для увеличения частоты сердечных сокращений выше уровня покоя, то есть от 30 до 35 ударов в минуту. Эти рекомендации действительны также при тяжелой динамической мышечной работе для молодых и здоровых мужчин и женщин. Однако, как упоминалось ранее, к данным о частоте сердечных сокращений следует относиться с осторожностью, поскольку на них влияют и другие факторы, помимо мышечной работы.
Рекомендации по допустимой рабочей нагрузке для ручной обработки материалов, основанные на биомеханическом анализе, включают несколько факторов, таких как вес груза, частота операций, высота подъема, расстояние груза от тела и физические характеристики человека.
В одном крупномасштабном полевом исследовании (Лоухеваара, Хакола и Оллила, 1990) было обнаружено, что здоровые работники-мужчины могут обрабатывать почтовые посылки весом от 4 до 5 кг в течение смены без каких-либо признаков объективной или субъективной усталости. Большая часть обработки происходила ниже уровня плеча, средняя частота обработки составляла менее 8 посылок в минуту, а общее количество посылок составляло менее 1,500 посылок за смену. Средняя частота сердечных сокращений рабочих составила 101 уд/мин, а среднее потребление кислорода – 1.0 л/мин, что соответствовало 31% ПДС по отношению к веломаксимуму.
Наблюдения за рабочими позами и применением силы, проводимые, например, в соответствии с методом OWAS (Karhu, Kansi and Kuorinka, 1977), оценка воспринимаемой нагрузки и регистрация амбулаторного артериального давления также являются подходящими методами для оценки стресса и напряжения при ручной обработке материалов. Электромиографию можно использовать для оценки местных реакций на растяжение, например, в мышцах рук и спины.
Допустимая рабочая нагрузка для статической мышечной работы
Статическая мышечная работа требуется главным образом для поддержания рабочих поз. Время выносливости статического сокращения экспоненциально зависит от относительной силы сокращения. Это означает, например, что когда статическое сокращение требует 20% максимальной силы, время выносливости составляет от 5 до 7 минут, а когда относительная сила составляет 50%, время выносливости составляет около 1 минуты.
Более ранние исследования показали, что усталость не развивается, когда относительная сила ниже 15% от максимальной силы. Однако более поздние исследования показали, что допустимая относительная сила зависит от мышцы или группы мышц и составляет от 2 до 5% от максимальной статической силы. Однако эти пределы силы трудно использовать в практических рабочих ситуациях, поскольку они требуют электромиографических записей.
Практикам доступно меньше полевых методов для количественной оценки деформации при статической работе. Существуют некоторые методы наблюдения (например, метод OWAS) для анализа доли неправильных рабочих поз, то есть поз, отклоняющихся от нормального среднего положения основных суставов. Измерения артериального давления и оценка воспринимаемой нагрузки могут быть полезны, тогда как частота сердечных сокращений не так применима.
Приемлемая рабочая нагрузка при повторяющейся работе
Повторяющаяся работа с небольшими группами мышц напоминает статическую работу мышц с точки зрения циркуляторных и метаболических реакций. Обычно при повторяющейся работе мышцы сокращаются более 30 раз в минуту. Когда относительная сила сокращения превышает 10% от максимальной силы, время выносливости и мышечная сила начинают уменьшаться. Тем не менее, существуют большие индивидуальные различия во времени выносливости. Например, время выносливости варьируется от двух до пятидесяти минут, когда мышца сокращается от 90 до 110 раз в минуту при относительном уровне силы от 10 до 20% (Laurig, 1974).
Очень трудно установить какие-либо четкие критерии для повторяющейся работы, потому что даже очень легкая работа (например, при использовании микрокомпьютерной мыши) может вызвать повышение внутримышечного давления, что иногда может привести к отеку мышечных волокон, боли и уменьшению в мышечной силе.
Повторяющаяся и статическая работа мышц вызывает утомление и снижение работоспособности при очень низких относительных уровнях силы. Таким образом, эргономические вмешательства должны быть направлены на то, чтобы свести к минимуму количество повторяющихся движений и статических сокращений, насколько это возможно. Существует очень мало полевых методов для оценки деформации при повторяющихся работах.
Профилактика мышечной перегрузки
Существует относительно мало эпидемиологических данных, свидетельствующих о том, что мышечная нагрузка вредна для здоровья. Однако исследования физиологии и эргономики труда показывают, что мышечная перегрузка приводит к утомлению (т. е. к снижению работоспособности) и может снижать производительность и качество работы.
Предупреждение мышечной перегрузки может быть направлено на содержание работы, рабочую среду и работника. Нагрузку можно регулировать с помощью технических средств, ориентированных на рабочую среду, инструменты и/или методы работы. Самый быстрый способ регулировать мышечную нагрузку — увеличить гибкость рабочего времени на индивидуальной основе. Это означает разработку режимов работы и отдыха с учетом рабочей нагрузки, а также потребностей и возможностей отдельного работника.
Статическая и повторяющаяся мышечная работа должна быть сведена к минимуму. Периодические тяжелые динамические фазы работы могут быть полезны для поддержания физической формы на выносливость. Пожалуй, самая полезная форма физической активности, которую можно включить в рабочий день, — это быстрая ходьба или подъем по лестнице.
Однако предотвратить мышечную перегрузку очень сложно, если у работника плохая физическая подготовка или рабочие навыки. Соответствующая подготовка улучшит рабочие навыки и может уменьшить мышечные нагрузки на работе. Кроме того, регулярные физические упражнения во время работы или отдыха увеличат мышечные и сердечно-сосудистые возможности работника.
Практически вся медицина посвящена либо предотвращению гибели клеток при таких заболеваниях, как инфаркт миокарда, инсульт, травма и шок, либо ее вызыванию, как в случае инфекционных заболеваний и рака. Поэтому важно понимать природу и механизмы вовлечения. Гибель клеток классифицируется как «случайная», то есть вызванная токсическими агентами, ишемией и т. д., или «запрограммированная», происходящая во время эмбриологического развития, включая формирование пальцев и резорбцию хвоста головастика.
Таким образом, повреждение клеток и их гибель важны как в физиологии, так и в патофизиологии. Физиологическая гибель клеток чрезвычайно важна во время эмбриогенеза и эмбрионального развития. Изучение гибели клеток во время развития привело к получению важной и новой информации о задействованной молекулярной генетике, особенно благодаря изучению развития беспозвоночных животных. У этих животных было тщательно изучено точное расположение и значение клеток, которым суждено подвергнуться клеточной гибели, и с использованием классических методов мутагенеза в настоящее время идентифицировано несколько задействованных генов. Во взрослых органах баланс между клеточной гибелью и клеточной пролиферацией контролирует размер органа. В некоторых органах, таких как кожа и кишечник, происходит постоянный обмен клеток. В коже, например, клетки дифференцируются, достигая поверхности, и, наконец, претерпевают терминальную дифференциацию и гибель клеток по мере того, как происходит ороговение с образованием сшитых оболочек.
Многие классы токсичных химических веществ способны вызывать острое повреждение клеток с последующей смертью. К ним относятся аноксия и ишемия, а также их химические аналоги, такие как цианистый калий; химические канцерогены, образующие электрофилы, ковалентно связывающиеся с белками в нуклеиновых кислотах; химические вещества-окислители, приводящие к образованию свободных радикалов и окислительному повреждению; активация комплемента; и различные ионофоры кальция. Гибель клеток также является важным компонентом химического канцерогенеза; многие полные химические канцерогены в канцерогенных дозах вызывают острый некроз и воспаление с последующей регенерацией и пренеоплазией.
Определения
Повреждение клеток
Повреждение клетки определяется как событие или стимул, такой как токсичное химическое вещество, которое нарушает нормальный гомеостаз клетки, вызывая, таким образом, ряд событий (рис. 1). Основными мишенями проиллюстрированных смертельных повреждений являются ингибирование синтеза АТФ, нарушение целостности плазматической мембраны или изъятие основных факторов роста.
Смертельные травмы приводят к гибели клетки через разный период времени, в зависимости от температуры, типа клетки и раздражителя; или они могут быть сублетальными или хроническими, то есть повреждение приводит к изменению гомеостатического состояния, которое, хотя и ненормально, не приводит к гибели клеток (Trump and Arstila, 1971; Trump and Berezesky, 1992; Trump and Berezesky, 1995; Trump, Berezesky and Осорнио-Варгас 1981). В случае летального повреждения существует фаза, предшествующая моменту гибели клетки.
за это время клетка восстановится; однако после определенного момента времени («точки невозврата» или точки гибели клетки) устранение повреждения не приводит к выздоровлению, а вместо этого клетка подвергается деградации и гидролизу, в конечном итоге достигая физико-химического равновесия с среда. Это фаза, известная как некроз. Во время предлетальной фазы происходит несколько основных типов изменений в зависимости от клетки и типа повреждения. Они известны как апоптоз и онкоз.
Апоптоз
Апоптоз происходит от греческих слов апо, то есть вдали от и птоз, то есть упасть. Срок отпадение от происходит от того факта, что во время этого типа предлетальных изменений клетки сморщиваются и на их периферии появляются заметные вздутия. Затем пузырьки отделяются и уплывают. Апоптоз происходит в различных типах клеток после различных типов токсического повреждения (Wyllie, Kerr and Currie, 1980). Это особенно заметно в лимфоцитах, где он является преобладающим механизмом оборота клонов лимфоцитов. Полученные фрагменты приводят к базофильным тельцам, наблюдаемым внутри макрофагов в лимфатических узлах. В других органах апоптоз обычно происходит в одиночных клетках, которые быстро удаляются до и после гибели путем фагоцитоза фрагментов соседними паренхиматозными клетками или макрофагами. Апоптоз, происходящий в одиночных клетках с последующим фагоцитозом, обычно не приводит к воспалению. Перед смертью апоптотические клетки имеют очень плотный цитозоль с нормальными или конденсированными митохондриями. Эндоплазматический ретикулум (ЭР) нормальный или лишь слегка расширен. Ядерный хроматин заметно скоплен вдоль ядерной оболочки и вокруг ядрышка. Контур ядра также неправильный, и происходит фрагментация ядра. Конденсация хроматина связана с фрагментацией ДНК, которая во многих случаях происходит между нуклеосомами, что дает характерный вид лестницы при электрофорезе.
При апоптозе увеличивается [Ca2+]i может стимулировать К+ отток приводит к усадке клеток, что, вероятно, требует АТФ. Таким образом, повреждения, которые полностью подавляют синтез АТФ, с большей вероятностью приведут к апоптозу. Устойчивое увеличение [Ca2+]i имеет ряд вредных эффектов, включая активацию протеаз, эндонуклеаз и фосфолипаз. Активация эндонуклеазы приводит к одно- и двухцепочечному разрыву ДНК, что, в свою очередь, стимулирует повышение уровня p53 и рибозилирования поли-АДФ, а также ядерных белков, необходимых для репарации ДНК. Активация протеаз модифицирует ряд субстратов, включая актин и родственные белки, что приводит к образованию пузырьков. Другим важным субстратом является поли(АДФ-рибозо)полимераза (PARP), которая ингибирует репарацию ДНК. Повышенный [Са2+]i также связано с активацией ряда протеинкиназ, таких как МАР-киназа, кальмодулинкиназа и др. Такие киназы участвуют в активации факторов транскрипции, которые инициируют транскрипцию непосредственно-ранних генов, например, c-fos, c-jun и c-myc, а также в активации фосфолипазы А.2 что приводит к пермеабилизации плазматической мембраны и внутриклеточных мембран, таких как внутренняя мембрана митохондрий.
Онкоз
Онкоз, производное от греческого слова онкосНабухание названо так потому, что при этом типе предлетального изменения клетка начинает набухать почти сразу после травмы (Majno and Joris, 1995). Причиной набухания является увеличение содержания катионов в воде внутри клетки. Основным ответственным катионом является натрий, содержание которого обычно регулируется для поддержания объема клетки. Однако в отсутствие АТФ или при ингибировании Na-АТФазы плазмалеммы контроль объема теряется из-за внутриклеточного белка, а содержание натрия в воде продолжает увеличиваться. Таким образом, среди ранних событий при онкозах повышенное [Na+]i что приводит к набуханию клеток и увеличению [Ca2+]i в результате притока из внеклеточного пространства или высвобождения из внутриклеточных запасов. Это приводит к набуханию цитозоля, набуханию эндоплазматического ретикулума и аппарата Гольджи, а также к образованию водянистых пузырьков вокруг клеточной поверхности. Митохондрии сначала подвергаются конденсации, но позже и они обнаруживают высокоамплитудное набухание из-за повреждения внутренней митохондриальной мембраны. При этом типе предлетальных изменений хроматин подвергается конденсации и, в конечном счете, деградации; однако характерная лестница апоптоза не видна.
Некроз
Некроз относится к ряду изменений, которые происходят после гибели клетки, когда клетка превращается в дебрис, который обычно удаляется в результате воспалительной реакции. Различают два типа: онкотический некроз и апоптотический некроз. Онкотический некроз обычно возникает в больших зонах, например, при инфаркте миокарда или регионарно в органе после химической токсичности, например, в проксимальных канальцах почек после введения HgCl.2. Поражаются обширные зоны органа, и некротические клетки быстро вызывают воспалительную реакцию, сначала острую, а затем хроническую. В случае выживания организма во многих органах некроз сменяется отмиранием мертвых клеток и регенерацией, например, в печени или почках после химической токсичности. Напротив, апоптотический некроз обычно возникает на основе одной клетки, а некротический дебрис образуется внутри фагоцитов макрофагов или соседних паренхиматозных клеток. Самые ранние характеристики некротических клеток включают нарушения непрерывности плазматической мембраны и появление хлопьевидных уплотнений, представляющих собой денатурированные белки в митохондриальном матриксе. При некоторых формах повреждения, которые изначально не препятствуют накоплению кальция в митохондриях, в митохондриях можно увидеть отложения фосфата кальция. Аналогичным образом фрагментируются и другие мембранные системы, такие как ЭПР, лизосомы и аппарат Гольджи. В конечном итоге ядерный хроматин подвергается лизису в результате атаки лизосомальных гидролаз. После гибели клеток лизосомальные гидролазы играют важную роль в удалении дебриса с помощью катепсинов, нуклеолаз и липаз, поскольку они имеют оптимальный кислый рН и могут выживать при низком рН некротических клеток, в то время как другие клеточные ферменты денатурируются и инактивируются.
Механизмы
Начальный стимул
В случае смертельных травм наиболее распространенными начальными взаимодействиями, приводящими к повреждению, ведущему к гибели клеток, являются нарушение энергетического обмена, такое как аноксия, ишемия или ингибиторы дыхания, и гликолиз, такой как цианид калия, окись углерода, йодацетат и скоро. Как упоминалось выше, высокие дозы соединений, подавляющих энергетический обмен, обычно приводят к онкозам. Другим распространенным типом начального повреждения, приводящего к острой гибели клеток, является изменение функции плазматической мембраны (Trump and Arstila, 1971; Trump, Berezesky and Osornio-Vargas, 1981). Это может быть как прямое повреждение и пермеабилизация, как в случае травмы, так и активация комплекса С5b-С9 комплемента, механическое повреждение клеточной мембраны или ингибирование натрий-калиевого (Na+-K+) насос с гликозидами, такими как уабаин. Ионофоры кальция, такие как иономицин или A23187, которые быстро переносят [Ca2+] вниз по градиенту в клетку, также вызывают острую смертельную травму. В некоторых случаях паттерном предлетальных изменений является апоптоз; в других случаях это онкоз.
Сигнальные пути
При многих типах повреждений быстро нарушаются митохондриальное дыхание и окислительное фосфорилирование. В некоторых клетках это стимулирует анаэробный гликолиз, способный поддерживать АТФ, но при многих повреждениях он подавляется. Недостаток АТФ приводит к неспособности активизировать ряд важных гомеостатических процессов, в частности, контроль гомеостаза внутриклеточных ионов (Trump and Berezesky 1992; Trump, Berezesky and Osornio-Vargas 1981). Это приводит к быстрому увеличению [Ca2+]i, и увеличилась [Na+] и [Cl-] приводит к набуханию клеток. Увеличение [Ca2+]i приводят к активации ряда других сигнальных механизмов, обсуждаемых ниже, включая ряд киназ, которые могут приводить к усилению экспрессии гена непосредственно на раннем этапе. Повышенный [Са2+]i также изменяет функцию цитоскелета, частично приводя к образованию пузырьков и активации эндонуклеаз, протеаз и фосфолипаз. Они, по-видимому, запускают многие важные эффекты, описанные выше, такие как повреждение мембран за счет активации протеазы и липазы, прямую деградацию ДНК в результате активации эндонуклеазы и активацию киназ, таких как MAP-киназа и кальмодулинкиназа, которые действуют как факторы транскрипции.
Благодаря обширной работе по развитию беспозвоночных C. Элеганс и Дрозофила, а также в клетках человека и животных идентифицирован ряд предсмертных генов. Было обнаружено, что некоторые из этих генов беспозвоночных имеют аналоги у млекопитающих. Например, ген ced-3, необходимый для запрограммированной гибели клеток у С. Элеганс, обладает протеазной активностью и сильной гомологией с ферментом, превращающим интерлейкин млекопитающих (ICE). Близкородственный ген, названный apopain или prICE, недавно был идентифицирован с еще более близкой гомологией (Nicholson et al. 1995). В Дрозофила, ген жнеца, по-видимому, участвует в сигнале, который приводит к запрограммированной гибели клеток. Другие гены, способствующие смерти, включают мембранный белок Fas и важный ген-супрессор опухоли p53, который широко консервативен. p53 индуцируется на уровне белка после повреждения ДНК и при фосфорилировании действует как фактор транскрипции для других генов, таких как gadd45 и waf-1, которые участвуют в передаче сигналов гибели клеток. Другие непосредственные ранние гены, такие как c-fos, c-jun и c-myc, по-видимому, также вовлечены в некоторые системы.
В то же время существуют гены антисмерти, которые противодействуют генам смерти. Первым из них, который был идентифицирован, был ced-9 из C. Элеганс, который гомологичен bcl-2 у человека. Эти гены действуют пока неизвестным образом, предотвращая гибель клеток генетическими или химическими токсинами. Некоторые недавние данные указывают на то, что bcl-2 может действовать как антиоксидант. В настоящее время предпринимаются большие усилия для понимания задействованных генов и разработки способов активации или ингибирования этих генов в зависимости от ситуации.
Исследователям повезло, когда они имеют в своем распоряжении подробную хронологию трудового опыта работников, которая обеспечивает исторический обзор работы, которую они занимали в течение долгого времени. Для этих работников матрица воздействия на работу Затем можно настроить, чтобы каждое изменение работы, через которое прошел работник, было связано с конкретной информацией о воздействии.
Подробные истории воздействия должны быть обобщены для целей анализа, чтобы определить, очевидны ли закономерности, которые могут быть связаны с проблемами здоровья и безопасности на рабочем месте. Мы можем визуализировать список, скажем, из 20 смен работы, с которыми работник сталкивался за свою трудовую жизнь. Затем существует несколько альтернативных способов, с помощью которых сведения о воздействии (для каждой из 20 смен работы в этом примере) могут быть обобщены с учетом продолжительности и/или концентрации/дозы/степени воздействия.
Однако важно отметить, что в зависимости от выбранного метода могут быть сделаны разные выводы из исследования (Suarez-Almazor et al., 1992). В таблице 1 показан пример пяти суммарных показателей воздействия на рабочем месте.
Таблица 1. Формулы и размеры или единицы пяти выбранных суммарных показателей воздействия на рабочем месте
Мера воздействия |
Формула |
Размеры/единицы измерения |
Совокупный индекс воздействия (CEI) |
Σ (степень x время воздействия) |
класс и время |
Средний класс (MG) |
Σ (степень x время воздействия)/общее время воздействия |
класс |
Высшая оценка (HG) |
высший класс, которому подвергались в течение ≥ 7 дней |
класс |
Средневзвешенная по времени оценка (TWA) |
Σ (степень x время воздействия)/общее затраченное время |
класс |
Общее время воздействия (TTE) |
Σ время воздействия |
время |
Адаптировано из Suarez-Almazor et al. 1992.
Кумулятивный индекс воздействия. Индекс кумулятивного воздействия (CEI) эквивалентен «дозе» в токсикологических исследованиях и представляет собой сумму в течение всей жизни продуктов степени воздействия и продолжительности воздействия для каждой последующей должности. Он включает время в своих единицах.
Средний класс. Средняя оценка (MG) суммирует произведения уровня воздействия и продолжительности воздействия для каждого последующего названия должности (т. е. CEI) и делится на общее время воздействия при любом уровне выше нуля. MG не зависит от времени в своих единицах; суммарная мера для человека, подвергшегося воздействию высокой концентрации в течение длительного периода времени, будет аналогична таковой для человека, подвергшегося воздействию высокой концентрации в течение короткого периода времени. В любом согласованном наборе в дизайне случай-контроль MG представляет собой среднюю степень воздействия на единицу времени воздействия. Это средняя оценка за время фактического воздействия рассматриваемого агента.
Самая высокая оценка. Наивысшая оценка за все время (HG) определяется путем просмотра трудовой книжки на предмет присвоения наивысшей оценки за период наблюдения, которому работник подвергался в течение не менее семи дней. HG может исказить воздействие на человека на рабочем месте, потому что по самой своей формулировке он основан на максимизации, а не на процедуре усреднения, и поэтому не зависит от продолжительности воздействия в своих единицах.
Средневзвешенная по времени оценка. Средневзвешенная по времени оценка (TWA) представляет собой индекс кумулятивного воздействия (CEI), разделенный на общее затраченное время. В рамках любого согласованного набора в схеме «случай-контроль» оценка TWA усредняется по общему затраченному времени. Он отличается от MG, который усредняется только по общему времени фактического воздействия. Таким образом, уровень TWA можно рассматривать как среднее воздействие в единицу времени в течение всего срока занятости независимо от воздействия. сам по себе.
Общее время воздействия. Общее время воздействия (TTE) объединяет все периоды времени, связанные с воздействием, в единицах времени. TTE привлекает своей простотой. Однако общепризнано, что последствия для здоровья должны быть связаны не только с продолжительностью химического воздействия, но и с интенсивностью этого воздействия (т. е. с концентрацией или степенью).
Ясно, что полезность суммарного показателя воздействия определяется соответствующим весом, который он приписывает либо продолжительности, либо концентрации воздействия, либо тому и другому вместе. Таким образом, разные меры могут привести к разным результатам (Walker and Blettner, 1985). В идеале выбранная суммарная мера должна основываться на наборе обоснованных предположений относительно постулируемого биологического механизма изучаемого агента или ассоциации заболеваний (Smith, 1987). Однако эта процедура не всегда возможна. Очень часто биологический эффект продолжительности воздействия или концентрации исследуемого агента неизвестен. В этом контексте использование различных мер воздействия может быть полезным для предположения механизма, с помощью которого воздействие оказывает свое влияние.
При отсутствии проверенных моделей для оценки воздействия рекомендуется использовать различные суммарные показатели воздействия на рабочем месте для оценки риска. Такой подход облегчил бы сравнение результатов разных исследований.
Поза человека на работе — взаимная организация туловища, головы и конечностей — может быть проанализирована и понята с нескольких точек зрения. Позы направлены на продвижение работы; таким образом, они обладают конечностью, которая влияет на их природу, их временную связь и их стоимость (физиологическую или иную) для рассматриваемого лица. Существует тесная взаимосвязь между физиологическими возможностями и характеристиками организма и требованиями работы.
Скелетно-мышечная нагрузка является необходимым элементом функций организма и незаменима для хорошего самочувствия. С точки зрения оформления произведения вопрос состоит в том, чтобы найти оптимальное соотношение между необходимым и излишним.
Позы заинтересовали исследователей и практиков, по крайней мере, по следующим причинам:
Рисунок 1. Слишком высокое положение рук или наклоны вперед — одни из самых распространенных способов создания «статической» нагрузки.
Безопасность, здоровье и рабочие позы
С точки зрения безопасности и здоровья все аспекты осанки, описанные выше, могут быть важны. Однако наибольшее внимание привлекли позы как источник заболеваний опорно-двигательного аппарата, таких как заболевания поясницы. Проблемы с опорно-двигательным аппаратом, связанные с повторяющейся работой, также связаны с позами.
Боль в пояснице (LBP) является общим термином для различных заболеваний нижней части спины. У этого есть много причин, и осанка является одним из возможных причинных элементов. Эпидемиологические исследования показали, что физически тяжелая работа способствует БНС и что позы являются одним из элементов этого процесса. Существует несколько возможных механизмов, объясняющих, почему определенные позы могут вызывать БНС. Позы с наклоном вперед увеличивают нагрузку на позвоночник и связки, которые особенно уязвимы к нагрузкам в скрученной позе. Внешние нагрузки, особенно динамические, например, возникающие при рывках и скольжении, могут многократно увеличить нагрузку на спину.
С точки зрения безопасности и здоровья важно выявлять неправильные позы и другие элементы позы в рамках анализа безопасности и здоровья на работе в целом.
Запись и измерение рабочих поз
Позы могут быть записаны и объективно измерены с помощью визуального наблюдения или более или менее сложных методов измерения. Они также могут быть записаны с использованием схем самооценки. В большинстве методов осанка рассматривается как один из элементов в более широком контексте, например, как часть содержания работы, как это делают AET и Renault. Профили сообщений (Landau and Rohmert, 1981; RNUR, 1976) — или в качестве отправной точки для биомеханических расчетов, которые также учитывают другие компоненты.
Несмотря на достижения в области измерительных технологий, визуальное наблюдение остается в полевых условиях единственным возможным средством систематической регистрации поз. Однако точность таких измерений остается низкой. Несмотря на это, наблюдения за позой могут быть богатым источником информации о работе в целом.
В следующем кратком списке методов и приемов измерения представлены избранные примеры:
Видео обычно является неотъемлемой частью процесса записи и анализа. Национальный институт охраны труда и здоровья США (NIOSH) представил руководство по использованию видеометодов в анализе опасностей (NIOSH 1990).
Биомеханические и антропометрические компьютерные программы предлагают специализированные инструменты для анализа некоторых постуральных элементов в рабочей деятельности и в лаборатории (например, Chaffin, 1969).
Факторы, влияющие на рабочие позы
Рабочие позы служат цели, завершенности вне их самих. Именно поэтому они связаны с внешними условиями труда. Постуральный анализ, не учитывающий рабочую среду и саму задачу, представляет ограниченный интерес для эргономистов.
Размерные характеристики рабочего места во многом определяют позы (как в случае сидячей задачи) даже для динамических задач (например, работа с материалом в ограниченном пространстве). Грузы, с которыми нужно работать, заставляют тело принимать определенную позу, равно как и вес и характер рабочего инструмента. Некоторые задачи требуют, чтобы вес тела использовался для поддержки инструмента или приложения силы к объекту работы, как показано, например, на рисунке 2.
Рисунок 2. Эргономические аспекты стояния
Индивидуальные различия, возраст и пол влияют на позы. На самом деле было обнаружено, что «типичная» или «наилучшая» поза, например, при ручном обращении, в значительной степени является фикцией. Для каждого человека и каждой рабочей ситуации существует ряд альтернативных «наилучших» поз с точки зрения различных критериев.
Вспомогательные средства и опоры для рабочих поз
Ремни, поясничные опоры и ортопедические стельки рекомендуются для задач, связанных с риском болей в пояснице или травм опорно-двигательного аппарата верхних конечностей. Предполагалось, что эти устройства оказывают поддержку мышцам, например, контролируя внутрибрюшное давление или движения рук. Также ожидается, что они ограничат диапазон движения локтя, запястья или пальцев. Нет никаких доказательств того, что изменение постуральных элементов с помощью этих устройств поможет избежать проблем с опорно-двигательным аппаратом.
Постуральные опоры на рабочем месте и на оборудовании, такие как ручки, опорные подушки для стояния на коленях и приспособления для сидения, могут быть полезны для облегчения постуральных нагрузок и боли.
Правила техники безопасности и охраны здоровья, касающиеся постуральных элементов
Позы или элементы позы не подвергались регулирующей деятельности. сам по себе. Тем не менее, некоторые документы либо содержат заявления, касающиеся позы, либо включают вопрос о позе как неотъемлемый элемент правила. Полная картина существующего нормативного материала отсутствует. Следующие ссылки представлены в качестве примеров.
Генетическая токсикология, по определению, является изучением того, как химические или физические агенты влияют на сложный процесс наследственности. Генотоксичные химические вещества определяются как соединения, способные модифицировать наследственный материал живых клеток. Вероятность того, что конкретное химическое вещество вызовет генетическое повреждение, неизбежно зависит от нескольких переменных, включая уровень воздействия химического вещества на организм, распределение и удержание химического вещества после его поступления в организм, эффективность систем метаболической активации и/или детоксикации в организме. ткани-мишени и реактивность химического вещества или его метаболитов с критическими макромолекулами внутри клеток. Вероятность того, что генетическое повреждение вызовет заболевание, в конечном счете зависит от характера повреждения, способности клетки восстанавливать или усиливать генетическое повреждение, возможности выражения любого вызванного изменения и способности организма распознавать и подавлять размножение аберрантные клетки.
У высших организмов наследственная информация организована в хромосомах. Хромосомы состоят из плотно сжатых нитей ДНК, связанных с белками. Внутри одной хромосомы каждая молекула ДНК существует в виде пары длинных неразветвленных цепей нуклеотидных субъединиц, соединенных вместе фосфодиэфирными связями, соединяющими 5-углеродный фрагмент одной дезоксирибозы с 3-м углеродом следующего (рис. 1). Кроме того, к каждой субъединице дезоксирибозы присоединено одно из четырех различных нуклеотидных оснований (аденин, цитозин, гуанин или тимин), как бусинки на нитке. В трехмерном пространстве каждая пара нитей ДНК образует двойную спираль, все основания которой ориентированы внутрь спирали. Внутри спирали каждое основание связано с комплементарным ему основанием на противоположной цепи ДНК; водородная связь диктует прочное нековалентное соединение аденина с тимином и гуанина с цитозином (рис. 1). Поскольку последовательность нуклеотидных оснований комплементарна по всей длине дуплексной молекулы ДНК, обе нити несут по существу одинаковую генетическую информацию. Фактически, во время репликации ДНК каждая цепь служит шаблоном для производства новой партнерской цепи.
Рис. 1. Первичная (а), вторичная (б) и третичная (в) организация наследственной информации человека
Используя РНК и набор различных белков, клетка в конечном итоге расшифровывает информацию, закодированную линейной последовательностью оснований в определенных областях ДНК (генах), и производит белки, которые необходимы для основного выживания клетки, а также для нормального роста и дифференцировки. По сути, нуклеотиды функционируют как биологический алфавит, который используется для кодирования аминокислот, строительных блоков белков.
Когда вставляются неправильные нуклеотиды или нуклеотиды теряются, или когда во время синтеза ДНК добавляются ненужные нуклеотиды, такая ошибка называется мутацией. Подсчитано, что менее одной мутации происходит на каждые 109 нуклеотидов, включенных в ходе нормальной репликации клеток. Хотя мутации не обязательно вредны, изменения, вызывающие инактивацию или сверхэкспрессию важных генов, могут приводить к различным нарушениям, включая рак, наследственные заболевания, аномалии развития, бесплодие и эмбриональную или перинатальную смерть. Очень редко мутация может привести к увеличению выживаемости; такие случаи лежат в основе естественного отбора.
Хотя некоторые химические вещества реагируют непосредственно с ДНК, для большинства требуется метаболическая активация. В последнем случае электрофильные интермедиаты, такие как эпоксиды или ионы карбония, в конечном счете ответственны за индукцию повреждений в различных нуклеофильных участках генетического материала (рис. 2). В других случаях генотоксичность опосредуется побочными продуктами взаимодействия соединений с внутриклеточными липидами, белками или кислородом.
Рис. 2. Биоактивация: а) бенз(а)пирена; и б) N-нитрозодиметиламин
Из-за их относительной распространенности в клетках белки являются наиболее частой мишенью взаимодействия токсикантов. Однако модификация ДНК вызывает большую озабоченность из-за центральной роли этой молекулы в регуляции роста и дифференцировки через несколько поколений клеток.
На молекулярном уровне электрофильные соединения имеют тенденцию атаковать кислород и азот в ДНК. Сайты, наиболее подверженные модификации, показаны на рис. 3. Хотя атомы кислорода в фосфатных группах в остове ДНК также являются мишенями для химической модификации, считается, что повреждение оснований имеет большее значение с биологической точки зрения, поскольку эти группы считаются основными информационными. элементов в молекуле ДНК.
Рисунок 3. Первичные участки химически индуцированного повреждения ДНК.
Соединения, содержащие один электрофильный фрагмент, обычно проявляют генотоксичность, образуя моноаддукты в ДНК. Точно так же соединения, которые содержат два или более реактивных фрагмента, могут реагировать с двумя разными нуклеофильными центрами и тем самым образовывать внутри- или межмолекулярные поперечные связи в генетическом материале (рис. 4). Межцепочечные сшивки ДНК-ДНК и ДНК-белки могут быть особенно цитотоксическими, поскольку они могут образовывать полные блоки репликации ДНК. По понятным причинам смерть клетки исключает возможность ее мутации или неопластической трансформации. Генотоксические агенты также могут действовать, вызывая разрывы в фосфодиэфирном остове или между основаниями и сахарами (с образованием базовых участков) в ДНК. Такие разрывы могут быть прямым результатом химической реактивности в месте повреждения или могут возникать во время репарации одного из вышеупомянутых типов повреждения ДНК.
Рисунок 4. Различные типы повреждений комплекса белок-ДНК
За последние тридцать-сорок лет было разработано множество методов для мониторинга типа генетического повреждения, вызванного различными химическими веществами. Такие анализы подробно описаны в других разделах этой главы. Энциклопедия.
Неправильная репликация «микроповреждений», таких как моноаддукты, абазические сайты или одноцепочечные разрывы, может в конечном итоге привести к заменам пар нуклеотидных оснований или вставкам или делециям коротких полинуклеотидных фрагментов в хромосомной ДНК. Напротив, «макропоражения», такие как объемные аддукты, перекрестные связи или двухцепочечные разрывы, могут вызывать увеличение, потерю или перестройку относительно больших фрагментов хромосом. В любом случае последствия могут быть разрушительными для организма, поскольку любое из этих событий может привести к гибели клеток, потере функции или злокачественному перерождению клеток. Как именно повреждение ДНК вызывает рак, в значительной степени неизвестно. В настоящее время считается, что этот процесс может включать неадекватную активацию протоонкогенов, таких как мой с и РАНи/или инактивация недавно идентифицированных генов-супрессоров опухолей, таких как р53. Аномальная экспрессия любого типа гена нарушает нормальные клеточные механизмы контроля клеточной пролиферации и/или дифференцировки.
Преобладание экспериментальных данных указывает на то, что развитие рака после воздействия электрофильных соединений является относительно редким событием. Частично это можно объяснить внутренней способностью клетки распознавать и восстанавливать поврежденную ДНК или неспособностью клеток с поврежденной ДНК выжить. Во время восстановления поврежденное основание, нуклеотид или короткий участок нуклеотидов, окружающих место повреждения, удаляются, и (используя противоположную цепь в качестве матрицы) синтезируется и сплайсируется новый фрагмент ДНК. Чтобы быть эффективной, репарация ДНК должна происходить с большой точностью до клеточного деления, до возможности распространения мутации.
Клинические исследования показали, что у людей с наследственными дефектами в способности восстанавливать поврежденную ДНК часто развивается рак и/или аномалии развития в раннем возрасте (таблица 1). Такие примеры дают убедительные доказательства связи накопления повреждений ДНК с болезнями человека. Точно так же агенты, которые способствуют пролиферации клеток (такие как ацетат тетрадеканоилфорбола), часто усиливают канцерогенез. Для этих соединений повышенная вероятность неопластической трансформации может быть прямым следствием уменьшения времени, доступного клетке для адекватной репарации ДНК.
Таблица 1. Наследственные, склонные к раку заболевания, которые, по-видимому, связаны с дефектами репарации ДНК
Синдром | симптомы | Клеточный фенотип |
Атаксия телеангиэктазия | Неврологическое ухудшение иммунодефицит Высокая заболеваемость лимфомой |
Повышенная чувствительность к ионизирующему излучению и некоторым алкилирующим агентам. Нарушенная репликация поврежденной ДНК (может указывать на сокращение времени восстановления ДНК) |
синдром Блума | Аномалии развития Поражения на открытых участках кожи Высокая частота опухолей иммунной системы и желудочно-кишечного тракта |
Высокая частота хромосомных аберраций Дефектное лигирование разрывов, связанных с репарацией ДНК |
Анемия Фанкони | Замедление роста Высокая заболеваемость лейкемией |
Повышенная чувствительность к сшивающим агентам Высокая частота хромосомных аберраций Дефектная репарация поперечных связей в ДНК |
Наследственный неполипозный рак толстой кишки | Высокая заболеваемость раком толстой кишки | Дефект в восстановлении несоответствия ДНК (когда во время репликации происходит вставка неправильного нуклеотида) |
Ксеродерма пигментная | Высокая частота эпителиомы на открытых участках кожи Неврологические нарушения (во многих случаях) |
Повышенная чувствительность к ультрафиолетовому излучению и многим химическим канцерогенам. Дефекты эксцизионной репарации и/или репликации поврежденной ДНК |
Самые ранние теории о том, как химические вещества взаимодействуют с ДНК, восходят к исследованиям, проведенным во время разработки горчичного газа для использования в войне. Дальнейшее понимание возникло благодаря усилиям по выявлению противоопухолевых агентов, которые могли бы избирательно останавливать репликацию быстро делящихся опухолевых клеток. Возросшее общественное беспокойство по поводу опасностей в окружающей среде побудило к дополнительным исследованиям механизмов и последствий химического взаимодействия с генетическим материалом. Примеры различных типов химических веществ, обладающих генотоксичностью, представлены в таблице 2.
Таблица 2. Примеры химических веществ, проявляющих генотоксичность в клетках человека
Класс химиката | Пример | Источник воздействия | Вероятное генотоксическое поражение |
Афлатоксин | Афлатоксин B1 | Загрязненная еда | Объемные аддукты ДНК |
Ароматические амины | 2-ацетиламинофлуорен | Экологические исследования георадаром | Объемные аддукты ДНК |
Азиридинхиноны | Митомицин С | Химиотерапия рака | Моноаддукты, межцепочечные сшивки и одноцепочечные разрывы в ДНК. |
Хлорированные углеводороды | Винилхлорид | Экологические исследования георадаром | Моноаддукты в ДНК |
Металлы и соединения металлов | Цисплатин | Химиотерапия рака | Внутри- и межцепочечные поперечные связи в ДНК |
Соединения никеля | Экологические исследования георадаром | Моноаддукты и одноцепочечные разрывы ДНК | |
Азотные иприты | циклофосфамид | Химиотерапия рака | Моноаддукты и межцепочечные сшивки в ДНК |
нитрозамины | N-нитрозодиметиламин | Загрязненная еда | Моноаддукты в ДНК |
Полициклические ароматические углеводороды | Бензо (а) пирен | Экологические исследования георадаром | Объемные аддукты ДНК |
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
Недавно диагностированные случаи |
10 |
Ранее диагностированные живые случаи |
12 |
Смерти, все причины* |
5 |
Смерти, представляющие интерес заболевания |
3 |
человек в населении |
100 |
Годы наблюдения |
5 |
падение |
10 человек |
Годовой уровень заболеваемости |
|
Точечная распространенность (на конец 5-го года) |
(10 + 12 - 3) = 19 лиц. |
Распространенность периода (пятилетний период) |
(10 + 12) = 22 лиц. |
Годовой уровень смертности |
|
Годовой коэффициент смертности |
*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
корпуса |
человеко-лет риска |
Ставка за 100,000 XNUMX |
|
Выставленный |
100 |
20,000 |
500 |
нераскрытый |
200 |
80,000 |
250 |
Всего |
300 |
100,000 |
300 |
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 (ARe) = 100/20,000 200 - 80,000/XNUMX XNUMX
= 250/100,000 XNUMX в год
Процент атрибутивного риска в подверженных (AReзнак 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
корпуса |
Настройки |
|
Выставленный |
18 |
55 |
нераскрытый |
5 |
140 |
Всего |
23 |
195 |
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 (АРe) 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, ARe подсчитывается только для когортных исследований. Родственная, более интуитивная мера, процент атрибутивного риска в подверженных (АРe%), могут быть получены из любого дизайна исследования. дополненная реальностьe% — это доля случаев среди подвергшегося воздействию населения, которые связаны с воздействием (см. формулу в таблицах 2 и 3). дополненная реальностьe% — 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.
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:
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:
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:
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:
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.
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):
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:
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
Категория теста | Характеристики | Специальные тесты |
Базовый-общий Должен быть включен в общие панели |
Показатели общего состояния здоровья и систем органов | Азот мочевины крови, глюкоза крови и др. |
Базовый иммунитет Должен быть включен в общие панели |
Общие показатели иммунного статуса Относительно невысокая стоимость Методы анализа стандартизированы среди лабораторий Результаты за пределами референсных диапазонов клинически интерпретируемы. |
Полный анализ крови Уровни IgG, IgA, IgM в сыворотке Фенотипы поверхностных маркеров для основных субпопуляций лимфоцитов |
Сосредоточенный/рефлекторный Должны быть включены, если на это указывают клинические данные, предполагаемое воздействие или результаты предыдущих анализов. |
Показатели специфических иммунных функций/событий Стоимость варьируется Методы анализа стандартизированы среди лабораторий Результаты за пределами референсных диапазонов клинически интерпретируемы. |
Генотип гистосовместимости Антитела к инфекционным агентам Общий сывороточный IgE Аллерген-специфический IgE аутоантитела Кожные пробы на гиперчувствительность Окислительный взрыв гранулоцитов Гистопатология (биопсия ткани) |
В исследовании Должны быть включены только с контрольными популяциями и тщательным дизайном исследования. |
Показатели общих или специфических иммунных функций/событий Стоимость варьируется; часто дорого Методы анализа обычно не стандартизированы среди лабораторий. Результаты за пределами референсных диапазонов часто не поддаются клинической интерпретации. |
Анализы стимуляции in vitro Маркеры поверхности активации клеток Концентрация цитокинов в сыворотке Анализы клональности (антитела, клеточные, генетические) Тесты на цитотоксичность |
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.
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
Компонент заболеваемости |
Выставленная когорта |
Неэкспонированная когорта |
Случаи болезни или смерти |
c1 |
c0 |
Количество человек в когорте |
N1 |
N0 |
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
Классификация воздействия |
||
Выставленный |
нераскрытый |
|
корпуса |
c1 |
c0 |
Не дела |
n1 |
n0 |
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
Референты |
||
корпуса |
Экспозиция (+) |
Экспозиция (-) |
Экспозиция (+) |
f+ + |
f+ - |
Экспозиция (-) |
f- + |
f- - |
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:
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.
ОТКАЗ ОТ ОТВЕТСТВЕННОСТИ: МОТ не несет ответственности за контент, представленный на этом веб-портале, который представлен на каком-либо языке, кроме английского, который является языком, используемым для первоначального производства и рецензирования оригинального контента. Некоторые статистические данные не обновлялись с тех пор. выпуск 4-го издания Энциклопедии (1998 г.)».