D
ie laufende Bestimmung von Schadstoffen oder ihrer Me- tabolite in den Körperflüs- sigkeiten gefahrstoffexpo- nierter Personen erlaubt es, die so- genannte innere Belastung zu quan- tifizieren und anhand von Grenz- werten zu entscheiden, ob diese Ex- position als tolerabel angesehen werden kann.Dieses Biological Monitoring als Möglichkeit der Individualpräventi- on hat sich in den letzten 25 Jahren neben der Messung der Schadstoffe in der Luft (Ambient Monitoring) etabliert und ist auch in die Gefahr- stoffverordnung eingeschlossen.
Grundlage des Biological Monito- ring sind Methoden der instrumen- tellen analytischen Chemie, die sich von anderen in der Heilkunde routi- nemäßig verwendeter Analysenver- fahren vor allem dadurch unterschei- den, daß die nachzuweisenden Sub- stanzkonzentrationen im Ultraspu- renbereich liegen und daß sich die Probenaufbereitung einer Automati- sierung weitgehend entzieht. Trotz dieser Schwierigkeiten können heute Mindestanforderungen an die Zu- verlässigkeit arbeitsmedizinisch-to- xikologischer Analysenergebnisse definiert werden. Dabei stützt man sich zum einen auf Analysenverfah- ren, die bezüglich ihrer analytischen Zuverlässigkeit und Nachvollzieh- barkeit geprüft sind, zum anderen auf die Erfahrung aus 18 Ringversu- chen, die von der Deutschen Gesell- schaft für Arbeitsmedizin und Um-
weltmedizin seit 1982 durchgeführt worden sind. Im Zusammenhang mit der Zuverlässigkeit arbeitsmedizi- nisch-toxikologischer Laborergeb-
nisse ist der Arzt, der solche Analy- sen durchführen läßt, im Sinne von
§ 5 der (Muster-)Berufsordnung auf seine Verpflichtung zur Qualitäts- sicherung beziehungsweise deren Kontrolle hinzuweisen. Auch der Arbeitgeber kommt seiner Ver- pflichtung nach § 18 der Gefahrstoff- verordnung im Rahmen seiner Über- wachungspflicht nicht nach, wenn die von ihm in Auftrag gegebenen Un- tersuchungen nicht der Qualitätssi- cherung unterzogen sind.
Die Qualitätssicherung im Be- reich arbeitsmedizinisch-toxikologi- scher Analysen erfolgt entsprechend der bislang gültigen Technischen Re- gel für gefährliche Arbeitsstoffe 410 (TRgA 410) zur Gefahrstoffverord- nung (28). Die Ausführungsbestim- mungen zur Durchführung der stati- stischen Qualitätssicherung befinden
sich im Anhang zur genannten Tech- nischen Regel und gründen sich auf die entsprechenden Richtlinien der Bundesärztekammer (8, 9, 10). Diese haben vor allem die Methoden des klinisch-chemischen Laboratoriums im Blickfeld.
Für den Bereich arbeitsmedizi- nisch-toxikologischer Untersuchun- gen sind jedoch verschiedene Beson- derheiten zu beachten. Diese sowie der derzeitige Stand der Technik im Bereich arbeitsmedizinisch-toxikolo- gischer Analysen sollen im folgenden dargestellt werden.
Qualitätssicherung arbeitsmedizinisch- toxikologischer Befunde
Ziel jeder arbeitsmedizinisch-to- xikologischen Untersuchung ist ein ärztlicher Befund, der sich seinerseits auf ein analytisch zuverlässiges Labor- ergebnis stützt. Dieses Laborergebnis muß mit den entsprechenden Ergeb- nissen anderer Laboratorien sowie den einschlägigen Referenz- und Grenzwerten vergleichbar sein. Die Voraussetzungen dafür müssen durch Standardisierung der präanalytischen Phase, durch die Verwendung von standard operating procedures (1, 7, 13) und die strikte Durchführung der Qualitätssicherung geschaffen wer- den. Auf die Verantwortlichkeit des Arztes für die Richtigkeit von Labor- ergebnissen ist in diesem Zusammen- hang hinzuweisen (16).
Anforderungen an arbeitsmedizinisch-
toxikologische Analysen
Stand der Technik
Jürgen Angerer, Gerhard Lehnert
Das Biological Monitoring ist in den letzten 30 Jahren zu einem unverzichtbaren Bestandteil arbeitsmedizinischer Vorsorgeun- tersuchungen von Personen geworden, die an ihren Arbeitsplät- zen mit chemischen Substanzen umgehen. Wegen der Bedeu- tung für die Prävention beruflich bedingter Erkrankungen und
nicht zuletzt wegen der möglichen ökonomischen Konsequenzen kommt der Zuverlässigkeit arbeitsmedizinisch-toxikologischer Analysen größte Bedeutung zu. Es erscheint deshalb an der Zeit, den Stand der Analysentechnik zu schildern und Mindestanfor- derungen an die Zuverlässigkeit der Ergebnisse zu definieren.
Institut und Poliklinik für Arbeits-, Sozial- und Umweltmedizin (Direktor: Prof. Dr. med. h. c.
Gerhard Lehnert), Friedrich-Alexander-Univer- sität, Erlangen-Nürnberg
A
Annffoorrddeerruunnggeenn aann KKoonnttrroollllmmaatteerriiaall 1 Homogenität
1 Haltbarkeit
1 Ähnlichkeit (Blut, Harn)
1 Konzentrationsbereich angemessen 1 Käuflichkeit
Tabelle 1
Analyte arbeitsmedizinisch-toxikologischer Analysen, für die Methoden vorliegen, die bezüglich ihrer Zuverlässigkeit und Nachvollziehbarkeit geprüft sind (7)
Analyt Analytisches Meßprinzip Nachweisgrenze
Aceton (Blut und Harn) HS-GC 10 mg/l
Acetylcholinesterase (Erythrozyten), Cholinesterase (Plasma) Photometrie 235 U/l
Aluminium (Harn) ETAAS 1 µg/l
Alkohole und Ketone (n = 11; Blut und Harn) HS-GC 0,03–1,3 mg/l
Ameisensäure (Harn) GC 0,2 mg/l
δ-ALA (Harn) Photometrie 0,9 mg/l
δ-ALA-Dehydratase (Blut) Photometrie 0,5 U/l
p-Aminophenol (Harn) Photometrie 20 mg/l
Antimon (Blut und Harn)/(Harn) AAS-Hydrid/ETAAS 0,5/0,6 µg/l
Aromatische Amine (n = 9; Harn, Plasma und Erythrozyten) GC 1,0 µg/l
Aromatische Carbonsäuren (n = 6; Harn) HPLC 15–25 mg/l
Arsen (Harn) AAS-Hydrid/ETAAS 2/14 µg/l
Barium (Harn) ETAAS 2 µg/l
Barium, Strontium, Titan (Harn) ICP 0,08–1,5 µg/l
Benzol und Alkylbenzole (n = 4; Blut) HS-GC 3–8 µg/l
Benzophenon (Harn) Photometrie 1 mg/l
Beryllium (Blut und Harn)/(Harn) ETAAS 0,3/0,1 µg/l
Blei (Blut) ETAAS 20 µg/l
Blei (Blut und Harn)/(Blut) Voltammetrie/AAS 10 bzw. 3/15 µg/l
Bromid (Harn) Ionenselektive Elektrode 1 mg/l
n-Butanol (Harn) HS-GC 0,25 mg/l
Butoxyessigsäure (Harn) GC 0,02 mg/l
Cadmium (Blut)/(Harn) ETAAS/ETAAS/Voltammetrie 0,2/0,2/0,2 µg/l
Chloralhydrat (Blut) GC 0,25 mg/l
Chloraromaten (n = 7; Plasma) GC 1–10 µg/l
Chlorbenzole (n = 3; Blut) GC 0,05 mg/l
Chlorphenole (n = 9; Harn) GC 5–18 µg/l
Chlorphenoxycarbonsäuren (n = 4; Harn) GC 10 µg/l
Chrom (Harn)/(Blut, Plasma und Erythrozyten) ETAAS 0,1/0,5 µg/l
Cobalt (Harn)/(Blut) ETAAS 0,1/1 µg/l
CO-Hb (Blut) Photometrie (IR/GC) 0,78/0,22/0,17%
CO-Hb
Cyanid (Blut) HS-GC 0,07 mg/l
Cyclohexanon (Blut) HS-GC 0,75 mg/l
1,1-Dichlorethan (Blut) HS-GC 0,1 mg/l
1,2-Dichlorethan (Blut) HS-GC 0,082 mg/l
Chloralkane bzw. -alkene (n= 4; Blut) HS-GC 0,05–1,5 mg/l
Dichlorvos (Blut) GC 0,1 mg/l
DMF (Harn) GC 0,1 mg/l
1,4-Dioxan (Blut) HS-GC 2,0 mg/l
Erythrozytenporphyrine (Blut) Fluorimetrie 50 µg/l
Fluorid (Harn) Ionenselektive Elektrode 0,1 mg/l
Fluorid (Serum) Ionenselektive Elektrode 0,01 mg/l
Formamid (Harn) GC 3,5 mg/l
Hämoglobin-Addukte (n = 3; Blut) GC 0,2–0,4 µg/l
Halogenierte Kohlenwasserstoffe (n = 8; Blut) HS-GC 0,2–55 µg
Halothan (Blut) GC 0,05 mg/l
Hexachlorcyclohexan-Isomere (Serum) GC 0,5–0,9 µg/l
Hexanmetabolite (Harn) GC 0,2 mg/l
2,5-Hexandion (Harn und Blut) GC 3,0 mg/l
2-Hexanol (Blut) HS-GC 0,5 mg/l
2-Hexanon (Blut) GC 0,5 mg/l !
Analyt Analytisches Meßprinzip Nachweisgrenze
Hydrazin (Blut) Fluorimetrie 5 µg/l
1-Hydroxypyren (Harn) HPLC 0,2 µg/l
Indium (Harn) ETAAS 3,5 µg/l
ICP-Sammelkapitel (n = 4; Harn) ICP 0,2–5 µg/l
2-Isopropoxyphenol (Harn) GC 0,5 mg/l
Isopropylbenzol (Blut) HS-GC 0,086 mg/l
Kohlenstoffdisulfid (Blut) HS-GC 0,05 mg/l
Kupfer (Serum)/(Serum und Harn) AAS/ETAAS 0,1 mg/l/0,015 mg/l
und 3 µg/l
Mandelsäure (Harn) GC 20 mg/l
Mangan (Harn) ETAAS 0,5 µg/l
Met-Hb Photometrie 0,03%
N-Methylacetamid (Blut und Harn) GC 2,5; 3 mg/l
N-Methylformamid (Harn und Blut) GC 1,5 mg/l
β2-Mikroglobulin (Harn und Serum) EIA bzw. RIA 3 µg/l
Molybdän (Harn) Voltammetrie 0,1 µg/l
t,t-Muconsäure (Harn) HPLC 0,1 mg/l
1-Naphthylamin, 2-Naphthylamin, 4,4’-Methy-
len-bis(2-chlor-anilin); 3,3’-Dichlorbenzidin (Harn) HPLC 2–5 µg/l
Nickel (Blut)/(Harn) ETAAS 1,0/0,2 µg/l
Nitroaromaten (n = 8; Plasma) GC 2–15 µg/l
p-Nitrophenol (Harn) Photometrie/GC 0,4/0,1 mg/l
Organozinnverbindungen und Gesamtzinn (Harn) ETAAS 1,0 µg/l
Paraoxon (Blut) GC 1 mg/l
Parathion (Blut) GC 0,1 mg/l
Pentachlorphenol (Plasma und Harn) GC 0,05 mg/l
Phenol (Harn) Photometrie 2,5 mg/l
Phenole und aromatische Alkohole (n = 10; Harn) GC 0,3 mg/l
S-Phenylmerkaptursäure (Harn) GC 1 µg/l
Platin (Harn, Blut und Plasma/Serum) Voltammetrie 0,2; 0,8 ng/l
Polychlorierte Biphenyle (Blut bzw. Serum) GC 1 µg/l
Quecksilber (Harn)/(Blut und Harn) AAS/Hydrid-AAS 2/0,3 µg/l
Selen (Blut, Plasma und Harn) Hydrid-AAS 9 µg/l
Styrol (Blut) HS-GC 0,05 mg/l
Thallium (Harn) ETAAS/Voltammetrie 0,8/1 µg/l
Thiodiessigsäure (Harn) GC 0,05 mg/l
2-Thioxothiazolidin-4-carbonsäure (Harn) HPLC 0,2 mg/l
o-, m-, p- Tolursäure; Hippursäure (Harn) GC 3 mg/l
1,1,1-Trichlorethan (Blut) GC 0,05 mg/l
Trichlorethanol (Blut und Harn) GC 0,05; 0,1 mg/l
Trichloressigsäure (Blut) GC 0,2 mg/l
1,1,2-Trichlorethan (Blut) HS-GC 0,2 mg/l
Trichlorethansäure (Harn) Photometrie 3 mg/l
Trichlorethylen (Blut) GC 0,09 mg/l
Trichlorethen (Blut) HS-GC 0,05 mg/l
1,1,2-Trichlor-1,2,2-trifluorethan (Serum) HS-GC 0,1 mg/l
Trifluoressigsäure (Blut und Harn) GC 0,01 mg/l
Vanadium (Harn) Voltammetrie 0,2 µg/l
Wasserdampfflüchtige Benzolderivate (n = 12; Harn) HPLC 1 mg/l
Zink (Plasma, Serum und Harn) FAAS 0,1 mg/l
Zinn (Harn) Voltammetrie 0,5 µg/l
HPLC:Hochleistungsflüssigchromatographie HS-GC:Headspace-Gaschromatographie
ICP: Induktivgekoppelte Plasmaemissionsspektrometrie Ionen. Elek.:Ionenenselektive Elektrode
IR:Infrarotspektrometrie RIA:Radioimmunoassay n= Anzahl der mit dem jeweiligen Verfahren erfaßbaren Analyten
AAS:Flammen-Atomabsorptionsspektrometrie AAS-Hydrid:Hydrid-Atomabsorptionsspektrometrie EIA:Enzymimmunoassy
ETAAS:Elektrothermale Atomabsorptionsspektrometrie GC:Gaschromatographie
Qualitätskriterien
Im Rahmen der Qualitätssiche- rung werden die Präzision und die Richtigkeit von Laborergebnissen ge- prüft. Unter Präzision versteht man gemeinhin die Wiederholbarkeit ei- nes Analysenergebnisses (Streuung) (12). Die Richtigkeit eines Analy- senergebnisses ist das Maß für dessen Annäherung an den wahren Analyt- gehalt der Probe.
Kontrollmaterial
Für die verschiedenen Maßnah- men der Qualitätssicherung ist Kon- trollmaterial (Kontrollharn, Kontroll- blut und anderes) notwendig.
Die Anforderungen an Kon- trollmaterial für arbeitsmedizinisch- toxikologische Analysen sind im Textkasten Kontrollmaterial darge- stellt. Zusätzlich zu diesen Anforde- rungen muß Kontrollmaterial, das für arbeitsmedizinische Ringversu- che eingesetzt wird, bezüglich seiner Analytkonzentrationen unbekannt sein. Stehen für den einen oder ande- ren Parameter käufliche Kontroll- proben nicht zur Verfügung, so müs- sen diese selbst hergestellt werden (5). Zur Herstellung des Kontrollma- terials setzt man Tierblut und Hu- manharn ein. Diese Materialien wer- den mit den verschiedenen Analyten dotiert. Dies ist international üblich.
Die Verwendung von nativem Kon- trollmaterial weist gegenüber dotier- tem Kontrollmaterial keine Vorteile auf.
Grenzwerte zur Interpretation der Analysenergebnisse
Die Laborergebnisse arbeitsme- dizinisch-toxikologischer Analysen werden anhand von Grenzwerten in- terpretiert, deren Überschreitung ei- ne berufliche Gefahrstoffbelastung als gesundheitlich intolerabel kenn- zeichnet. Daran bindet der Verord- nungsgeber Maßnahmen, um eine ge- sundheitliche Gefährdung der Be- schäftigten auszuschließen. Diese Maßnahmen sind unter Umständen mit erheblichen ökonomischen Kon- sequenzen für den Arbeitgeber, den
Adressaten der Gefahrstoffverord- nung, verbunden. Arbeitsmedizi- nisch-toxikologische Laboranalysen dienen der Beantwortung der Frage, ob bestimmte Grenzwerte eingehal- ten oder überschritten sind. Das Kri- terium der klinischen Chemie, die Qualität von Laborergebnissen „an den medizinischen Erfordernissen“
auszurichten (9), kann für den Be- reich der Arbeitsmedizin nicht ohne weiteres übernommen werden. Da die Vorgaben des Verordnungsgebers (Gefahrstoffverordnung) eine dicho- tome Entscheidung erfordern – Ein- haltung des Grenzwertes oder Über- schreitung –, muß an arbeitsmedizi- nisch-toxikologische Analysen die zusätzliche Forderung gestellt wer- den, die Substanzen in den biologi- schen Materialien so valide zu be- stimmen, wie es der Stand der Tech- nik zuläßt.
Referenzwerte
Bei den für den Arbeitsplatz rele- vanten Grenzwerten handelt es sich vor allem um Referenzwerte.
Die Kommission Humanbiomo- nitoring des Umweltbundesamtes definiert diese Werte wie folgt: „Der Referenzwert für einen chemischen Stoff in einem Körpermedium ist ein Wert, der aus einer Reihe von ent- sprechenden Meßwerten einer Stich- probe aus einer definierten Bevölke- rungsgruppe nach einem vorgegebe- nen statistischen Verfahren abgelei- tet wird.“ (17). Dabei legt man das 95. Perzentil der Meßwerte der Stoff- konzentration im entsprechenden Körpermedium der Referenzpopula- tion zugrunde. Dieser Wert gibt le- diglich an, daß Belastungen der All- gemeinbevölkerung durch den be- treffenden Stoff bis zu der Höhe nach dem augenblicklichen Stand der Technik unvermeidbar zu sein scheinen (sogenannte Hintergrund- belastung). Eine toxikologische Be- deutung kommt dem Referenzwert nicht zu. Wird der Referenzwert überschritten, so könnte das unter anderem darauf hindeuten, daß die betreffende Person an ihrem Ar- beitsplatz mit diesem Gefahrstoff umgeht. Aus dieser Sicht heraus ge- winnt der Referenzwert auch arbeits- medizinische Bedeutung. Deshalb
sollten arbeitsmedizinisch-toxikolo- gische Analysenverfahren so ausge- legt werden, daß auch der Bereich umweltbedingter Schadstoffspiegel in Körperflüssigkeiten erfaßt werden kann.
Biologische
Arbeitsstofftoleranzwerte Die Biologischen Arbeitsstoff- toleranzwerte (BAT-Werte) werden von der Senatskommission zur Prü- fung gesundheitsschädlicher Arbeits- stoffe der Deutschen Forschungsge- meinschaft evaluiert und publiziert (11). Der BAT-Wert ist definiert als die bei Menschen höchstzulässige Quantität eines Arbeitsstoffes bezie- hungsweise Arbeitsstoffmetaboliten oder die dadurch ausgelöste Abwei- chung eines biologischen Indikators von seiner Norm. Diese beeinträchti- gen nach dem gegenwärtigen Stand der wissenschaftlichen Kenntnis im allgemeinen die Gesundheit der Be- schäftigten auch dann nicht, wenn sie durch Einflüsse des Arbeitsplatzes re- gelhaft erzielt werden. Diese Grenz- werte werden ausführlich wissen- schaftlich begründet (13) und vom Ausschuß für Gefahrstoffe (AGS) als Technische Regel für Gefahrstoffe 903 (TRGS 903) in das erläuternde Regelwerk zur Gefahrstoffverord- nung übernommen (29).
Expositionsäquivalente für krebserzeugende Arbeitsstoffe
Für krebserzeugende Arbeits- stoffe können gesundheitlich unbe- denkliche Schwellenwerte im Sinne der BAT-Werte aus toxikologischen Gründen nicht hergeleitet werden.
Deshalb erarbeitet die Senatskom- mission zur Prüfung gesundheitschäd- licher Arbeitsstoffe der Deutschen Forschungsgemeinschaft sogenannte Expositionsäquivalente für krebser- zeugende Arbeitsstoffe (EKA). Zur Ableitung solcher Werte werden Be- ziehungen zwischen der Schadstoff- konzentration in der Luft des Arbeits- platzes und der Stoff- beziehungswei- se Metabolitenkonzentration in bio- logischem Material aufgestellt. Aus diesen Beziehungen kann entnom- men werden, welche innere Belastung sich bei ausschließlich inhalativer
Schadstoffaufnahme ergeben würde.
Als im Sinne der Gefahrstoffverord- nung unzulässig wäre auch eine inne- re Belastung anzusehen, die aus einer äußeren Belastung, beispielsweise durch Hautresorption (TRGS 150) resultiert, obwohl die einschlägige Technische Richtkonzentration
(TRK) des AGS eingehalten ist (Technische Regel für Gefahrstoffe 900 [TRGS 900]) (30).
Analysen in
biologischem Material
Besonderheiten
Im Bereich der arbeitsmedizi- nisch-toxikologischen Analytik sind Stoffkonzentrationen in Körperflüs- sigkeiten zu erfassen, die in der über- wiegenden Mehrzahl der Fälle im µg/l-(ppb-)Bereich angesiedelt sind.
Die Referenzwerte für die meisten toxischen Schwermetalle in Körper- flüssigkeiten liegen im unteren µg/l-
beziehungsweise im ng/l-Bereich. Le- diglich die Werte für die Metaboliten- ausscheidung einiger häufig verwen- deter Lösungsmittel weisen mg/l- Konzentrationen auf. Dies bedeutet, daß es sich bei arbeitsmedizinisch- toxikologischen Analysen zumeist um Ultraspurenanalytik handelt. Eine
solche Analytik stellt an die betref- fenden Laboratorien höchste An- sprüche sowohl personeller als auch apparativer Art.
In der weitaus überwiegenden Anzahl der Fälle werden die hoch- wertigsten Techniken der sogenann- ten instrumentellen Analytik einge- setzt, um überhaupt die erforderli- chen Nachweisgrenzen zu erreichen und um die Spezifität des Substanz- nachweises zu gewährleisten. Zu nen- nen sind hier vor allem die Atom- absorptionsspektrometrie, die Invers- voltammetrie und im zunehmenden Ausmaß die ICP/MS (inductively coupled plasma/Massenspektrome- trie), die für die Metallanalytik in Körperflüssigkeiten herangezogen
werden. Zur Bestimmung organischer Schadstoffe verwendet man die Hochleistungsflüssigchromatographie (HPLC) und die Kapillargaschroma- tographie (HRGC) mit den verschie- densten Detektoren, wobei die Mas- senspektrometrie ständig an Bedeu- tung gewinnt.
Diese apparativ ebenso aufwen- digen wie letztendlich auch empfind- lichen und störanfälligen Methoden der instrumentellen Analytik erfor- dern eine äußerst sorgfältige Proben- aufbereitung. Die störende biologi- sche Matrix muß vor der eigentlichen analytischen Bestimmung so weit wie möglich vom Analyten abgetrennt werden. Dies setzt häufig mehrere Aufbereitungsschritte voraus, die ih- rerseits natürlich zum Analysenfeh- ler beitragen können. Vor diesem Hintergrund wird verständlich, daß der Möglichkeit der Automatisation von Analysen im Bereich der Ar- beitsmedizin sehr enge Grenzen ge- setzt sind. Die allermeisten Arbeits- schritte müssen „in Handarbeit“
Tabelle 2
Parameter- und Kontrollmaterialspektrum des 18. Ringversuchs der Deutschen Gesellschaft für Arbeitsmedizin und Umweltmedizin
Kontrollmaterial Kontrollmaterial Kontrollmaterial Kontrollmaterial Kontrollmaterial Kontrollmaterial
1 A/B Blut 2 A/B Blut 3 A/B Serum 4 A/B Serum 5 A/B Harn 6 A/B Harn
Metalle Lösungsmittel Organochlor- Metalle Metalle/Fluorid Organische
verbindungen Bestandteile
Blei Benzol DDE Aluminium Aluminium δ−Aminolävulin-
säure
Cadmium Toluol HCB Chrom Antimon Hippursäure
Chrom Xylol α-, β-, γ-HCH Cobalt Arsen 1-Hydroxypyren
Cobalt Trichlorethen PCB 28, 52, 101, Kupfer Blei Mandelsäure
138, 153, 180
Mangan Tetrachlorethen PCP Eisen Cadmium Methylhippur-
säure
Nickel Mangan Chrom t, t-Muconsäure
Quecksilber Nickel Fluorid PCP
Platin Kupfer Phenol
Selen Mangan Phenylglyoxyl-
säure
Zink Nickel Trichloressigsäure
Quecksilber o-Kresol
Thallium Methylendianilin
Zink Ethoxyessigsäure
Butoxyessigsäure 4,4’-Methylen-bis- (2-chloranilin) N-Methyl- formamid
vollzogen werden. Eine sehr gute Ausbildung des Laborpersonals ist dabei ebenso Voraussetzung wie eine besonders rigide Handhabung der Qualitätssicherung. Dennoch ist auch unter besonders günstigen Be- dingungen die arbeitsmedizinisch-to- xikologische Analytik mit oft größe- ren Fehlern behaftet als diejenige, die sich im Bereich höherer Analyt- konzentrationen und unter Anwen- dung automatisierter Methoden voll- zieht.
Standard operating procedures Aus den oben eingehend geschil- derten besonderen Bedingungen ar- beitsmedizinisch-toxikologischer Ana- lysen erweisen sich solche Analysen- verfahren als zusätzlich qualitätssi- chernd, die so detailliert beschrieben sind, daß sie sich als Handlungsgrund- lage von den Labortechnikern unmit- telbar nachvollziehen lassen. Solche sogenannten standard operating pro- cedures (SOP) tragen unmittelbar zur Richtigkeit und Vergleichbarkeit von Analysenergebnissen in diesem Be- reich bei. Die Arbeitsgruppe „Analyti- sche Chemie“ der DFG-Senatskom- mission zur Prüfung gesundheitsschäd- licher Arbeitsstoffe erarbeitet seit 1972 analytische Verfahren zur Durch- führung des sogenannten Biological Monitoring. Diese Verfahren sind, wenn es die Analysentechnik erlaubt, so ausgelegt, daß sie auch den Bereich umweltbedingter Konzentrationen zu erfassen gestatten. Sie werden entwe- der aus der einschlägigen Literatur ausgewählt oder im Rahmen der Ar- beitsgruppe „Analytische Chemie“ er- arbeitet. Die Verfahren werden bezüg- lich ihrer analytischen Zuverlässigkeit validiert und detailliert beschrieben.
Sie werden dann von mindestens ei- nem weiteren Laboratorium bezüglich ihrer Zuverlässigkeitskriterien und ih- rer Nachvollziehbarkeit geprüft. Im positiven Falle werden die Analysen- verfahren verabschiedet, redaktionell bearbeitet und publiziert (1, 7). Diese Methodensammlungen werden lau- fend ergänzt und auf dem neuesten Stand gehalten. Methoden, die nicht mehr dem Stand der Technik entspre- chen, werden zurückgezogen. Die
„Analysen in biologischem Material“
oder die „analyses of hazardous sub-
stances in biological materials“ reprä- sentieren heute den Stand der Analy- sentechnik für arbeitsmedizinisch- toxikologische Analysen.
Parameterspektrum
Die von der DFG publizierte Me- thodensammlung „Analysen in biolo- gischem Material“ enthält naturgemäß nicht alle Analyte, für die im einschlä- gigen Schrifttum Analysenverfahren beschrieben sind. Sie enthält vielmehr diejenigen Methoden, die erprobt und nachvollziehbar sind und die zur routi- nemäßigen Anwendung geeignet sind.
Diese Methoden können in entspre- chend ausgestatteten Laboratorien Ergebnisse liefern, die hinreichend zu- verlässig sind. An der in dieser Metho- densammlung enthaltenen Palette von Analyten (Tabelle 1) kann und sollte sich der arbeitsmedizinisch tätige Arzt orientieren, wenn er ein Biological Monitoring durchführen will. Die Un- tersuchung dieser Parameter ist auch dann eine wertvolle Hilfe für die Indi- vidualprävention, wenn es arbeitsme- dizinische Grenzwerte bisher nicht gibt oder wenn solche nicht evaluiert werden können.
Durchführung der Qualitätssicherung
Bezüglich der Einzelheiten der Durchführung der laborinternen Qualitätssicherung sei auf die Richtli- nien der Bundesärztekammer hinge- wiesen (9).
Ringversuche der Deutschen Gesellschaft für Arbeitsmedi- zin und Umweltmedizin
Ringversuche (externe Qua- litätssicherung) dienen der objektiven Überwachung der Richtigkeit von quantitativen Laborergebnissen. Die Verantwortlichkeit für die Ringver- suche im Bereich arbeitsmedizinisch- toxikologischer Analysen liegt gegen- wärtig bei der einschlägigen wissen- schaftlichen Fachgesellschaft, der Deutschen Gesellschaft für Arbeits- medizin und Umweltmedizin (DGAUM). Diese hat Ringversuchs- leiter ernannt (siehe die bislang gülti-
ge TRgA 410). International ist zu be- obachten, daß sich unterschiedliche Organisationen wie zum Beispiel wis- senschaftliche Institute oder auch pri- vate Träger erfolgreich als Ringver- suchsleiter betätigen.
Die Ringversuchsleiter benen- nen für jeden Ringversuch Sollwertla- boratorien nach den Kriterien, die von einem Ausschuß für Qualitätssi- cherung der Deutschen Gesellschaft für Arbeitsmedizin und Umweltmedi- zin definiert und publiziert worden sind (18). Sollwertlaboratorien und ihre Leiter müssen
1im internationalen Schrifttum durch eigene Methodenentwicklun- gen hervortreten
1 arbeitsmedizinisch-toxikolo- gische Analysen routinemäßig durch- führen
1eine laborinterne Qualitätssi- cherung durchführen
1 sich an Ringversuchen ande- rer Veranstalter beteiligen
1Referenzmethoden anwenden 1analytische Methoden anwen- den, die dem jeweiligen Stand der Technik entsprechen (1, 7).
Diese Sollwertlaboratorien ha- ben die Aufgabe, die Kontrollpro- ben, die für den jeweiligen Ringver- such eingesetzt werden sollen, an fünf verschiedenen Tagen in Doppelbe- stimmung zu analysieren und die er- haltenen Ergebnisse dem Ringver- suchsleiter mitzuteilen. Aus diesen Ergebnissen ermittelt der Ringver- suchsleiter den 95-Prozent-Bereich.
Aus diesen Werten errechnet man den Mittelwert. Dieser stellt den Soll- wert dar. Der Toleranzbereich wird durch die plus/minus-dreifache Stan- dardabweichung des Mittelwertes ge- bildet.
Seit 1982 hat die DGAUM 18 Ringversuche durchgeführt. Heute beteiligen sich regelmäßig zwischen 130 und 160 Laboratorien an diesen Ringversuchen. Bei einem Drittel der Teilnehmer handelt es sich um Labo- ratorien aus dem Ausland. Diese ver- teilen sich auf 26 Länder.
Auch das Spektrum der Parame- ter und der Kontrollmaterialien hat sich laufend erweitert. Beim 18. Ring- versuch wurden sechs verschiedene Kontrollmaterialien angeboten, in de- nen insgesamt 63 Analyte analysiert werden konnten (Tabelle 2). Damit
stellt dieser Ringversuch für arbeits- medizinisch-toxikologische Analysen das international größte Ringver- suchsprogramm dar.
Was die Art und Weise der Durchführung von Ringversuchen so- wie die Beurteilung der teilnehmen- den Laboratorien anbetrifft, sei auf die Richtlinien der Bundesärztekam- mer (8, 9, 10) und auf die einschlägi- gen Publikationen hingewiesen, in de- nen die Ergebnisse der Ringversuche
der DGAUM beschrieben sind (2, 3, 4, 5, 14, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 27). Auf dieser Grundlage, die nunmehr 18 Ringversuche umfaßt, lassen sich heute die Anforderungen an die Er- gebnisse arbeitsmedizinisch-toxikolo-
gischer Analysen ableiten, die nach dem Stand der Technik möglich und zu fordern sind.
Stand der Analysentechnik
Die Anforderungen, die an die Richtigkeit von arbeitsmedizinisch- toxikologischen Analysen zu stellen sind, müssen sich am Stand der Ana- lysentechnik orientieren. Diese wird
vorgegeben von den Sollwertlabora- torien, die aus den oben genannten Gründen als die qualifiziertesten an- gesehen werden müssen. Die relative ausreißerbereinigte Standardabwei- chung der Ergebnisse der Sollwertla-
boratorien repräsentiert diesen Stand der Analysentechnik in Form des zu- fälligen Fehlers unter Vergleichsbe- dingungen. Aus dem Mittelwert der Sollwertlaboratorien und dessen plus/minus-dreifacher Standardab- weichung resultiert der Toleranzbe- reich. Dieser stellt die maximal zuläs- sige relative Meßwertabweichung vom Sollwert dar. Es ist deshalb eine Mindestanforderung an Laboratori- en, die arbeitsmedizinisch-toxikologi- sche Analysen durchführen, daß ihr Meßwert nicht stärker vom Sollwert abweichen darf als die dreifache Stan- dardabweichung der Meßergebnisse der Sollwertlaboratorien. Die Tabelle 3 zeigt für alle Untersuchungspara- meter, die heute nach dem Stand der Technik analysiert werden können, die Mindestanforderungen, die an die Richtigkeit der Laborergebnisse ge- stellt werden müssen.
Die ausreißerbereinigte Präzi- sion der Ergebnisse der Sollwertlabo- ratorien beruht auf den Ergebnissen der letzten acht Ringversuche der DGAUM. Dabei wurde für jeden Analyten der größte zufällige Fehler angegeben, der bei einem dieser Ringversuche beobachtet wurde.
Hervorzuheben ist, daß die hier ge- nannten Präzisionen bei der Bestim- mung von Analytkonzentrationen er- mittelt wurden, die den genannten Bereich arbeismedizinisch relevanter Konzentrationen abdecken.
Die Palette der Analyte (Tabelle 3) ist auf diejenigen begrenzt, die durch Ringversuche kontrolliert wer- den können. Dies wiederum hängt da- von ab, ob ausreichend viel Sollwert- laboratorien zur Verfügung stehen.
Aus dieser Sicht ist die Liste laufend fortzuschreiben und durch weitere Analyte zu ergänzen.
Was die analytische Zuverlässig- keit arbeitsmedizinisch-toxikologi- scher Untersuchungen anbetrifft, ist folgendes festzustellen: die Meßergeb- nisse von zirka zwei Dritteln aller Pa- rameter dürfen nicht mehr als maximal 30 Prozent vom jeweiligen Sollwert ab- weichen. Dies betrifft vor allem die Metalle und die Lösungsmittelmeta- bolite. Dieses Ergebnis steht im Ge- gensatz zu den Anforderungen, die ein anderer deutscher Ringversuchsveran- stalter bei Metallbestimmungen in Körperflüssigkeiten stellt. Dort wur- Tabelle 3
Verzeichnis der Analyte und der Mindestanforderungen, mit denen diese bestimmt werden müssen
biologisches Analyt Präzision der maximal zulässige
Material Sollwert- Abweichung vom
laboratorien Sollwert (%)
Blut Blei 6 18
Cadmium 8 24
Chrom 7 21
Cobalt 8 24
Mangan 6 18
Nickel 9 27
Quecksilber 9 27
Blut Benzol 17 51
Toluol 13 39
Xylol 13 39
Trichlorethen 16 48
Tetrachlorethen 15 45
Harn Aluminium 10 30
Antimon 9 27
Arsen 10 30
Blei 8 24
Cadmium 7 21
Chrom 7 21
Cobalt 10 30
Kupfer 7 21
Mangan 11 33
Nickel 10 30
Quecksilber 8 24
Thallium 12 36
Zink 5 15
Harn Hippursäure 6 18
Mandelsäure 8 24
Phenylglyoxylsäure 9 27
Methylhippursäure 10 30
Phenol 10 30
Pentachlorphenol 10 30
Trichloressigsäure 6 18
Plasma DDE 15 45
HCB 10 30
β-HCH 13 39
γ-HCH 13 39
PCB 28 13 39
PCB 52 10 30
PCB 101 11 33
PCB 138 12 36
PCB 153 11 33
PCB 180 13 39
ΣPCB 10 30
den unabhängig von der Art des Me- talls eine Abweichung vom Sollwert von einheitlich 36 Prozent zugelassen (15). Dies wird dem Stand der Analy- sentechnik nicht gerecht. Andererseits müssen bei der Bestimmung der leicht flüchtigen organischen Lösungsmittel im Blut Fehler bis zu 50 Prozent der- zeit noch hingenommen werden. Diese Fehler haben ihre Ursachen vor allem im Mangel an geeigneten Referenzma- terialien und sind systematischer Art.
Verbessert werden müßte auch die Zu- verlässigkeit der Bestimmung der Or- ganochlorverbindung in Plasma. Hier sind derzeit Fehler zwischen 30 und maximal 45 Prozent zu tolerieren.
Zusammenfassend ist aber fest- zuhalten, daß sich für eine große An- zahl arbeitsmedizinisch-toxikologi- scher Analyte Kriterien der analyti- schen Zuverlässigkeit definieren las- sen, die den Stand der Analysentech-
nik repräsentieren. Vor diesem Hin- tergrund ist es unverständlich, daß die Deutsche Gesellschaft für Klinische
Chemie bei ihrem letzten Ringver- such zur Bestimmung von Spurenele- menten im Urin (2/96), der insgesamt 13 Metalle umfaßt, zu der Auffassung gelangt, daß „zuverlässige Sollwerte beim derzeitigen Stand der Analytik nicht ermittelt werden konnten“.
Dies steht auch im Widerspruch zu den entsprechenden Ergebnissen an- derer Ringversuchsveranstalter in eu- ropäischen Ländern und vor allem in Kanada. Diese bestätigen unsere Er- gebnisse im wesentlichen (6, 19).
Zitierweise dieses Beitrags:
Dt Ärztebl 1997; 94: A-2331–2338 [Heft 37]
Die Zahlen in Klammern beziehen sich auf das Literaturverzeichnis im Sonderdruck, anzufordern über die Verfasser.
Anschrift für die Verfasser Prof. Dr. med. Dr. h.c.
Gerhard Lehnert
Institut und Poliklinik für Arbeits-, Sozial- und Umweltmedizin Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
Schillerstraße 25–29 · 91054 Erlangen Unter Mitarbeit von
Dr. Thomas Brauner, Sindelfingen Dr. Joachim Gartzke, BAuA, Berlin Dr. Thomas Giesen, BMA, Bonn Prof. Dr. Ernst Hallier, Göttingen Dr. Jürgen Lewalter, Leverkusen Dr. Michael Müller, Göttingen Dr. Heino Slupinski, Hannover Dr. Ulrich Welzbacher, Sankt Augustin Dr. Wolfgang. Will, Ludwigshafen
Wir begrüßen ausdrücklich die Darstellung der Autoren zu dieser wichtigen Problematik und wollen un- sere Anmerkungen als ergänzenden Kommentar verstanden wissen. Die Verwendung der thorakalen Compu- tertomographie halten wir für die ur- sächliche Einordnung einer pulmona- len Hypertonie (PH) für sinnvoll und betrachten sie neben der Angiogra- phie der Arteria pulmonalis und der Spiroergometrie als Bestandteil der Basisdiagnostik. Die Echokardiogra- phie leistet, neben den durch die Au- toren genannten Aussagen, zusätzlich eine gute Beurteilung des linksatrialen Einflusses. Bei embolischen (intra- operative Erfolgsbewertung während der Thrombendarteriektomie) und postoperativen (Anastomosen im Be- reich der Arteria pulmonalis) Fra- gestellungen ist dieser Parameter schnell und valide erhebbar. Der Aus- sage, daß die PH zu einer „verminder-
ten Gesamtquerschnittsfläche des Ge- fäßbettes“ führt, muß widersprochen werden, da es sich hierbei auch um ei- ne Form des Widerstandshochdrucks handelt, dessen morphologisches Sub- strat in den Arteriolen (unter 50 µm)
und kleinen muskulären Arterien (un- ter 100 µm) zu suchen ist. Die Musku- larisation der Kapillaren sind ebenso wie Intimaveränderungen der zentra- len Abschnitte der Arteria pulmonalis zusätzliche Befunde. Charakterisiert wird das morphologische Bild hyper- tensiver Gefäßveränderungen, unab-
hängig von der Genese, durch prolife- rative Vorgänge in der Intima und Me- dia. Durch eine, insbesondere bei hypoxisch bedingten Formen der PH nachweisbare, perivaskuläre Fibrosie- rung wird das histologische Bild abge- rundet. Häufig finden sich unter- schiedliche Gefäßveränderungen ne- beneinander. Mit morphometrischen Methoden kann man eine Verringe- rung des Lumen/Wand-Verhältnisses feststellen.
Die Pathogenese der PH sollte nicht nur auf Faktoren der endothe- lialen Dysfunktion reduziert werden, sondern Mediatoren (Zytokine/
Wachstumsfaktoren) und Adhäsions- moleküle sind gleichermaßen für das
„remodelling“ der Gefäße verant- wortlich. Unseres Erachtens ist es nicht legitim, die deskriptiven Grade der morphologischen Veränderungen bei PH (Heath/Edwards, Wagen- voort, Haworth) auf klinische und/oder funktionelle Schweregrade zu übertragen. Obwohl diese „freie“
Interpretation der Originalarbeiten
Pulmonale Hypertension im Kindes- und Jugendalter
Ergänzender Kommentar
Zu dem Beitrag von Dr. med. Ina Michel-Behnke, Dr. med. Jürgen Bauer, Dr. med. Josef Thul, Dr. med. Achim Will,
Priv.-Doz. Dr. med. Karl-Jürgen Hagel, Prof. Dr. med. Friedhelm Dapper, Prof. Dr. med. Dietmar Schranz in Heft 14/1997
häufig zu finden ist, wird durch eine Reihe von Veröffentlichungen belegt, daß
1 alle morphologischen Verän- derungen der hypertensiven Vaskulo- pathie bei Wegfall des Induktionsrei- zes prinzipiell reversibel sind;
1 morphologische, deskriptive Befunde keine Korrelation zu hämo- dynamischen Parametern aufweisen;
1 die Reagibilität als funktio- nelles Maß kaum zu morphologischen Befunden korreliert.
Jedoch existieren Hinweise dar- auf, daß morphologische Befunde (In- timazunahme) eine Beurteilung der Prognose der PH erlauben. Eine mor- phologische Einteilung der Schwere- grade der PH macht nur dann Sinn, wenn zum einen das Verhältnis der be- fallenen zu den nicht befallenen Blut- gefäßen einer Klasse ausgewiesen wird und wenn zweitens durch metrische Er- fassung das Verhältnis der Lumen- durchmesser zur Wandstärke ausge- wiesen wird. Trotz aller therapeuti- scher Möglichkeiten haben insbeson- dere die Patienten mit primärer PH ei- ne mit malignen Erkrankungen ver- gleichbare Prognose. Neben der eta- blierten Behandlung scheint die durch uns favorisierte inhalative Iloprostgabe eine wesentliche Verbesserung der Le- bensqualität zu bewirken. Weitere er- folgversprechende Therapieansätze befinden sich in der klinischen Testung.
Den Patienten im terminalen Sta- dium der Erkrankung sollte prinzipiell die Möglichkeit einer Transplantation geboten werden. Bei der hohen Sterb- lichkeit der Patienten und der langen Wartezeit auf eine Transplantation sollte frühzeitig eine Anbindung an ein Transplantationszentrum erfolgen.
Dr. med. Ralf Ewert
Prof. Dr. med. Rudolf Meyer Deutsches Herzzentrum Berlin Arbeitsbereich Pulmologie/
Lungentransplantation
Augustenburger Platz 1 · 13353 Berlin
Ziel der Veröffentlichung war es, das Thema „Pulmonale Hyper- tension“ einer breiten Leserschaft des Deutschen Ärzteblatts aktuali-
siert anzubieten. Dies aus überwie- gend kinderkardiologischer Sicht zu tun, ergibt sich aus der physiologi- schen und pathophysiologischen Be- deutung des „kleinen Kreislaufs“ für das prä- und postnatale (postnatal bis ins Erwachsenenalter) Herzkreis- laufverhalten. Aus der zusammen- fassenden Darstellung der Pathoge- nese, Pathologie, Pathophysiologie, klinischen Manifestation und Dia- gnostik der pulmonalen Hypertensi- on (PH) im Kindes- und Jugendalter sowie den Möglichkeiten der Lang- zeitbehandlung wird dies ersichtlich.
Dies relativiert den ergänzenden Kommentar der Berliner Arbeits- gruppe auf den Bereich der Erwach- senenmedizin.
Selbstverständlich sind zur Ba- sisdiagnostik einer PH eine thoraka- le Computertomographie und Spiro- ergometrie wünschenswert und oft- mals notwendig. Patienten im termi- nalen Stadium der Erkrankung prin- zipiell die Möglichkeit einer Lungen- transplantation anzubieten, muß aus pädiatrischer Sicht im Kontext der derzeitigen Langzeitergebnisse einer Lungentransplantation relativiert werden.
Wie so vieles in der Pädiatrie be- darf es einer individualisierten Beur- teilung. Alle Eltern mit Kindern und Jugendlichen mit pulmonaler Hyper- tension werden, wenn möglich vor dem Terminalstadium, über den der- zeitigen Stand, die Möglichkeiten und die Konsequenzen der Lun- gentransplantation informiert. Im Gegensatz zur Herztransplantation, die am Kinderherzzentrum Gießen unter geeigneten Voraussetzungen schon im Neugeborenen- und Säug- lingsalter angeboten wird, begleiten und stützen wir die Eltern mit Säug- lingen und Kleinkindern, deren Krankheitserleben frei von Ängsten und Erwartungen an die Zukunft, al- lein aus dem Erleben des Augen- blicks resultiert, nach Ausschöpfung aller konservativer Maßnahmen beim natürlichen Krankheitsverlauf einer terminalen PH.
Unter Berücksichtigung der An- merkungen der Berliner Arbeits- gruppe bezüglich der derzeit zum Teil noch hypothetischen Vorstellun- gen zur Pathogenese, aber auch der morphologischen Konsequenzen ei-
ner PH soll für den interessierten Le- ser auf die Kapitel „pulmonary hy- pertension“ von Thomas J. Kulik in Nadas’ „Pediatric cardiology“ her- ausgegeben 1992 von Fyler DC, und
„Pathophysiology of pulmonary hy- pertension“ von Marlene Rabino- vitch in „Moss and Adams, Heart di- sease in infants, children, and adoles- cents“, herausgegeben 1995 von Em- manouilides GC, Allen HG, Rie- menschneider TA, Gutgesell HP, ver- wiesen werden.
Bezüglich der Behandlung der primären pulmonalen Hypertension mit der kontinuierlichen intravenö- sen Prostacyclinapplikation möchten wir, da inhaltlich voll übereinstim- mend, auf ein aktuelles Editorial von Frau Barst (Heart 1997; 77: 299–301) verweisen.
Die von den Berliner Autoren favorisierte inhalative Iloprostgabe wird derzeit von unseren internisti- schen Kollegen in Gießen unter Lei- tung der Arbeitsgruppe von Prof.
Seeger in einer multizentrischen Studie evaluiert. Es bleibt die Hoff- nung, daß mit dieser plazebokon- trollierten, randomisiert angelegten Untersuchung vergleichbar gute Ergebnisse erzielt werden wie mit der intravenösen Prostacyclinbe- handlung.
Es wäre schon von großem Vor- teil, auf den „invasiven“ Charakter eines zentralen Gefäßkatheters zur Langzeitbehandlung einer PH ver- zichten zu können. In voller Über- einstimmung mit den Kollegen aus Berlin sind wir davon überzeugt, daß weitere erfolgversprechende Thera- pieansätze die Möglichkeiten der konservativen Behandlung einer PH deutlich erweitern werden. Auch die Ergebnisse der Lungentransplantati- on werden sich in den nächsten Jah- ren so weit verbessern lassen, daß diese nicht nur, wie derzeit schon bewiesen, technisch machbar, son- dern eine therapeutische Option für Neugeborene und Säuglinge mit the- rapierefraktärer Lungenerkrankung wird.
Prof. Dr. med. Dietmar Schranz Kinderkardiologische Abteilung der Justus-Liebig-Universität
Kinderherzzentrum
Feulgenstraße 12 · 35392 Gießen
