Upload
phamdien
View
219
Download
1
Embed Size (px)
Citation preview
Möglichkeiten und Grenzenumweltepidemiologischer Studien
– am Beispiel Feinstaub
Norbert Englert,Umweltbundesamt Berlin
Untersuchungsansätze (1)
++(+)?KasuistikEpidemio-
logie
Human-experiment
TierversuchZellkultur
Exposition
+++(-) ?
++-(↑)(+)(+)+↑(-)?+?
Metabo-lismus
PfadDauerHöhe
Untersuchungsansätze (2)
+(+)Epidemiologie
+(+)Kasuistik
?(+)Humanexperiment
(+)+Tierversuch
(+)(+)Zellkultur
ethischpraktischWirkungserfassung
Untersuchungsansätze (3)
++Epidemiologie
??Kasuistik
-+Humanexperiment
++Tierversuch
++Zellkultur
Expositions-zeit lang
Expositions-zeit kurz
Ansatz
Untersuchungsansätze (4)
?+Epidemiologie
??+Kasuistik
++Humanexperiment
+?Tierversuch
(+)?Zellkultur
Aussage über
Kausalität
Übertragbarkeitauf den
Menschen
Ansatz
Hill, Austin Bradford (1897-1991)Britischer Epidemiologe undStatistiker. Hat zusammen mitWilliam Richard Doll in einer Studiemit über 30.000 britischen Ärztenals erster die Verbindung zwischenZigarettenrauchen und Lungenkrebsgezeigt.
Epidemiologie und KausalitätHill-Kriterien:• Stärke der Assoziation• Konsistenz (wiederholt beobachtet?)• Spezifität• Zeitlicher Ablauf• Biol. Gradient (Dosis-Wirkungs-Kurve)• (Biologische) Plausibilität• Kohärenz• Experiment• Analogie
Sir Austin Bradford Hill, Proc. Royal Soc. Med. 58 (1965) 295-300
Stärke der Assoziation
1,0074 (1,0062-1,0086)Mortalität
1,0080 (1,0048-1,0112)Respiratorisch bedingteKrankenhausaufnahmen
1,0324 (1,0185-1,0464)Untere Atemwegs-symptome
1,0356 (1,0197-1,0518)Husten
RR für PM10 (10 µg/m³) (95%-Konfidenzintervall)
Wirkungsendpunkt
WHO AQG, 2000
Zigarettenrauchen RR 5 - 10
Wirkung mit Exposition:
Wirkung ohne Exposition=
Relatives Risiko (RR)
Konsistenz (1)
Beobachtungen (Zeitreihen) in§Europa§Mittel- und Südamerika§USA§Asien
Aber:Ähnliche statistische Auswertungsmodelle
Konsistenz (2)
HEI (Health Effects Institute)
Particle Epidemiology Evaluation Project(Reanalyse von Zeitreihen-Untersuchungen):
⇒Ergebnisse prinzipiell bestätigt.
Particle Epidemiology Reanalysis Project(Reanalyse von 2 Kohorten-Studien):
⇒Ergebnisse prinzipiell bestätigt.
Spezifität (1)
HEI (Health Effects Institute):
Increased relative risk of mortality may beattributed to more than one component of thecomplex mix of ambient air pollutants in urbanareas in the United States.
Das erhöhte RR für Mortalität kann mehr alseiner Komponente des komplexen Gemischesvon Luftverunreinigungen in städtischenGebieten der USA zugeschrieben werden.
Spezifität (2)
Inhalation und andere Ursachen
Zeitlicher Ablauf
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 150
200
400
600
800
1000
1200
1400
Mort./d mg/m³ 12/1952
2,0
0,4
0,8
1,2
1,6
2,4
Logan, The Lancet, Feb. 14, 1953
Biologischer Gradient
At low levels of (short-term) exposure (defined as0-100 µg/m³ for PM10), the exposure-responsecurve fits a straight line reasonably well.
Bei niedriger Expositionshöhe (Kurzzeit, 0-100µg/m³ PM10) stimmt die Expositions-Wirkungs-Kurve recht gut mit einer Geraden überein.
WHO AQG, 2000
Abweichung der täglichen Mortalität vom 15-Tage-Durchschnitt und Konzentration von Black Smoke
100+ 200+ 300+ 400+ 500+ 600+ 800+ 1200+
0
10
20
30
40
-10
-20
-30
Ware et al., Env Health Persp 41 (1981) 255-276
Kohärenz
SymptomeErkrankungen
Mortalität
Experiment (1)
Wirkungen, soweit möglich,
auch im Experiment zu beobachten,
aber erst bei deutlich höheren Konzentrationen.
Experiment (2)Luftverschmutzung in Dublin
Black smoke SO20
10
20
30
40
50
60
1984-901990-96
Lancet 360 (2002) 1210-1214
Jahresmittelwert in µg/m³
Experiment (3)Todesfälle auf 1000 Personenjahre
in Dublin
TM CVM RM OM0
2
4
6
8
10
1984-901990-96
Lancet 360 (2002) 1210-1214
Zusammenfassung Kausalität
Statistische Assoziation Feinstaub – WirkungenWahrscheinlich kausal
Aber:•Nur oder auch Staub ?•Welche Komponente ?•Welche Gruppen ?
Nur oder auch Staub ? (1)
SO2 und Staubê
Staubê
Staub und SO2
Nur oder auch Staub ? (2)
Meßfehler bei Exposition
è In 2-Komponenten-Modellen wird Effekt eher der Meßgröße mit dem geringeren Fehler zugeschrieben
Kollinearität
Wenn parallel, dann nicht auftrennbar
Welche Komponente ? (1)
< 0,1 µmUltrafeinstaub
< 2,5 µmPM2,5
2,5 – 10 µmPM2,5-10
< 10 µmPM10
0 – 30+ µmGesamtstaub
KorngrößeBezeichnung
Welche Komponente ? (2)
§Korngröße bestimmt Depositionsort§Korngröße, Herkunft und
Inhaltsstoffe nicht unabhängig
Welche Komponente ? (3)
0,95
1,00
1,05
1,10
1,15
1,20
1,25
1,30TSP TSP-PM10 PM10
µg/m³
Dockery et al., NEJM 329 (1993) 1753-9
Welche Komponente ? (4)
Dockery et al., NEJM 329 (1993) 1753-9
0,95
1,00
1,05
1,10
1,15
1,20
1,25
1,30PM10 PM10-PM2,5 PM2,5
µg/m³
Welche Komponente ? (5)
Dockery et al., NEJM 329 (1993) 1753-9
0,95
1,00
1,05
1,10
1,15
1,20
1,25
1,30PM2,5 PM2,5-Sulf Sulfat
µg/m³
Welche Komponente ? (6)
EPA/600/P-95/00cF Air Quality Criteria for Particulate Matter
0 5 10 15 20 25 300,90
1,00
1,10
1,20
1,30
1,40
MF
Welche Gruppen ? (1)
Logan, The Lancet, Feb. 14, 1953
<01 1-44 45-64 65+0
10
20
30
40
50
60
70
80
29/1106/1213/1220/1227/1203/01
Welche Gruppen ? (2)
ACS, HEI Reanalysis, 2000
Alle CV Resp. Lu.Ca. And. Carc. Sonst.0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
1,1
1,2
1,3
1,4
1,5 < High SchoolHigh School> High School
Kohortenstudien (Mortalität):
Lebenserwartung vermindert um ca. 1 Jahrpro 10 µg/m³ PM10
Möglichkeiten und Grenzenumweltepidemiologischer Studien
•Richtige Spezies•Realistische (Expositions)-Bedingungen•Kurz- und Langzeitbeobachtungen•Viele Probanden•Ethische Probleme eher gering
Möglichkeiten und Grenzenumweltepidemiologischer Studien
•Expositionshöhe und –erfassung•Wirkungserfassung eingeschränkt•Viele Variablen und Störfaktoren•Oft geringe Effektstärke•Viel Statistik und Modellierung•Kausalität ?
Umwelt
sozial Arbeitsplatz anthropogen natürlich
Verhalten
Wohnen
Aktivitäten
Luft
Wasser
BodenNahrungs-
mittel
ChemikalienVirenBakterienToxine
Strahlung
Klima
Individuum
IV