يهتم تقييم التعرض في مكان العمل بتحديد وتقييم العوامل التي قد يتعامل معها العامل ، ويمكن إنشاء مؤشرات التعرض لتعكس كمية العامل الموجود في البيئة العامة أو في الهواء المستنشق ، وكذلك لتعكس كمية العامل الذي يتم استنشاقه أو ابتلاعه أو امتصاصه بطريقة أخرى (المدخول). تشمل المؤشرات الأخرى كمية العامل الذي يتم امتصاصه (الامتصاص) والتعرض في العضو المستهدف. الجرعة هي مصطلح دوائي أو سام يستخدم للإشارة إلى كمية المادة المعطاة للموضوع. معدل الجرعة هو المبلغ المدار لكل وحدة زمنية. يصعب تحديد جرعة التعرض في مكان العمل في موقف عملي ، لأن العمليات الفيزيائية والبيولوجية ، مثل استنشاق وامتصاص وتوزيع عامل في جسم الإنسان تسبب التعرض والجرعة في علاقات معقدة وغير خطية. كما أن عدم اليقين بشأن المستوى الفعلي للتعرض للعوامل يجعل من الصعب تحديد العلاقات بين التعرض والآثار الصحية.
بالنسبة للعديد من حالات التعرض المهني ، يوجد أ نافذة زمنية يكون فيها التعرض أو الجرعة أكثر صلة بتطور مشكلة أو عرض معين متعلق بالصحة. ومن ثم ، فإن التعرض أو الجرعة ذات الصلة بيولوجياً هي ذلك التعرض الذي يحدث خلال النافذة الزمنية ذات الصلة. يُعتقد أن بعض حالات التعرض لمواد مسرطنة مهنية لها مثل هذا الإطار الزمني المناسب للتعرض. السرطان مرض ذو فترة كمون طويلة ، وبالتالي يمكن أن يكون التعرض المرتبط بالتطور النهائي للمرض قد حدث قبل سنوات عديدة من ظهور السرطان فعليًا. هذه الظاهرة غير بديهية ، حيث كان المرء يتوقع أن يكون التعرض التراكمي على مدى عمر العمل هو المعلمة ذات الصلة. قد لا يكون التعرض في وقت ظهور المرض ذا أهمية خاصة.
قد يكون نمط التعرض - التعرض المستمر والتعرض المتقطع والتعرض مع أو بدون قمم حادة - مناسبًا أيضًا. يعد أخذ أنماط التعرض في الاعتبار أمرًا مهمًا لكل من الدراسات الوبائية والقياسات البيئية التي يمكن استخدامها لرصد الامتثال للمعايير الصحية أو للتحكم البيئي كجزء من برامج المكافحة والوقاية. على سبيل المثال ، إذا كان التأثير الصحي ناتجًا عن حالات التعرض القصوى ، فيجب أن تكون مستويات الذروة هذه قابلة للمراقبة من أجل التحكم فيها. إن المراقبة التي توفر بيانات فقط حول متوسط التعرض طويل المدى ليست مفيدة لأن قيم ذروة الرحلة قد يتم حجبها عن طريق حساب المتوسط ، وبالتأكيد لا يمكن التحكم فيها عند حدوثها.
غالبًا ما يكون التعرض أو الجرعة ذات الصلة بيولوجيًا لنقطة نهاية معينة غير معروف نظرًا لأن أنماط الاستيعاب والاستيعاب والتوزيع والقضاء أو آليات التحول الأحيائي ليست مفهومة بالتفصيل الكافي. سيساعد كل من المعدل الذي يدخل به العامل ويغادر الجسم (الحركية) والعمليات الكيميائية الحيوية للتعامل مع المادة (التحول الأحيائي) على تحديد العلاقات بين التعرض والجرعة والتأثير.
الرصد البيئي هو قياس وتقييم العوامل في مكان العمل لتقييم التعرض المحيط والمخاطر الصحية ذات الصلة. الرصد البيولوجي هو قياس وتقييم عوامل مكان العمل أو مستقلباتها في الأنسجة أو الإفرازات أو الفضلات لتقييم التعرض وتقييم المخاطر الصحية. بعض الأحيان المؤشرات الحيوية، مثل مقاربات الحمض النووي ، كمقاييس للتعرض. قد تشير المؤشرات الحيوية أيضًا إلى آليات عملية المرض نفسها ، ولكن هذا موضوع معقد ، تمت تغطيته بشكل كامل في الفصل المراقبة البيولوجية وبعد ذلك في المناقشة هنا.
يكون تبسيط النموذج الأساسي في نمذجة التعرض والاستجابة كما يلي:
تعرض 
امتصاص توزيع،
القضاء والتحولالجرعة المستهدفةعلم وظائف الأعضاءتأثير
اعتمادًا على العامل ، يمكن أن تكون العلاقات بين امتصاص التعرض والتعرض والتعرض معقدة. بالنسبة للعديد من الغازات ، يمكن إجراء تقديرات تقريبية بسيطة ، بناءً على تركيز العامل في الهواء خلال يوم عمل وعلى كمية الهواء التي يتم استنشاقها. لأخذ عينات الغبار ، ترتبط أنماط الترسيب أيضًا بحجم الجسيمات. قد تؤدي اعتبارات الحجم أيضًا إلى علاقة أكثر تعقيدًا. الفصل الجهاز التنفسي يوفر مزيدًا من التفاصيل عن جانب السمية التنفسية.
يعتبر التعرض وتقييم الجرعة من عناصر التقييم الكمي للمخاطر. غالبًا ما تشكل طرق تقييم المخاطر الصحية الأساس الذي تستند إليه حدود التعرض لمستويات انبعاث العوامل السامة في الهواء للمعايير البيئية وكذلك للمعايير المهنية. يوفر تحليل المخاطر الصحية تقديرًا لاحتمالية (خطر) حدوث تأثيرات صحية معينة أو تقديرًا لعدد الحالات المصحوبة بهذه الآثار الصحية. عن طريق تحليل المخاطر الصحية يمكن توفير تركيز مقبول لمادة سامة في الهواء أو الماء أو الطعام ، معطى على الأرجح اختيار حجم المخاطر المقبول. وجد التحليل الكمي للمخاطر تطبيقًا في وبائيات السرطان ، وهو ما يفسر التركيز القوي على تقييم التعرض بأثر رجعي. ولكن يمكن العثور على تطبيقات لاستراتيجيات تقييم التعرض الأكثر تفصيلاً في كل من تقييم التعرض بأثر رجعي وكذلك المستقبلي ، وقد وجدت مبادئ تقييم التعرض تطبيقات في الدراسات التي تركز على نقاط النهاية الأخرى أيضًا ، مثل مرض الجهاز التنفسي الحميد (Wegman et al. 1992 ؛ Post وآخرون 1994). يسود اتجاهان في البحث في هذه اللحظة. يستخدم أحدهما تقديرات الجرعة التي تم الحصول عليها من معلومات مراقبة التعرض ، ويعتمد الآخر على المؤشرات الحيوية كمقاييس للتعرض.
مراقبة التعرض والتنبؤ بالجرعة
لسوء الحظ ، بالنسبة للعديد من حالات التعرض ، يتوفر القليل من البيانات الكمية للتنبؤ بمخاطر تطوير نقطة نهاية معينة. في وقت مبكر من عام 1924 ، افترض هابر أن شدة التأثير الصحي (H) تتناسب مع ناتج تركيز التعرض (X) ووقت التعرض (T):
ع = س س ت
شكل قانون هابر ، كما يطلق عليه ، الأساس لتطوير المفهوم القائل بأن قياسات التعرض للمتوسط المرجح بالوقت (TWA) - أي القياسات المأخوذة والمتوسط خلال فترة زمنية معينة - ستكون مقياسًا مفيدًا للتعرض. هذا الافتراض حول كفاية المتوسط المرجح بالوقت كان موضع تساؤل لسنوات عديدة. في عام 1952 ، صرح آدامز وزملاؤه أنه "لا يوجد أساس علمي لاستخدام المتوسط المرجح بالوقت لدمج التعرضات المتغيرة ..." (في Atherly 1985). تكمن المشكلة في أن العديد من العلاقات أكثر تعقيدًا من العلاقة التي يمثلها قانون هابر. هناك العديد من الأمثلة على العوامل حيث يتم تحديد التأثير بشكل أقوى من خلال التركيز أكثر من طول الوقت. على سبيل المثال ، أظهرت أدلة مثيرة للاهتمام من الدراسات المختبرية أنه في الفئران المعرضة لرابع كلوريد الكربون ، يمكن أن يؤدي نمط التعرض (المستمر مقابل المتقطع مع أو بدون قمم) بالإضافة إلى الجرعة إلى تعديل الخطر الملحوظ لحدوث تغيرات في مستوى إنزيم الكبد. (بوجيرز وآخرون 1987). مثال آخر هو الهباء الجوي الحيوي ، مثل إنزيم α-amylase ، وهو محسن للعجين ، والذي يمكن أن يسبب أمراض الحساسية لدى الأشخاص الذين يعملون في صناعة المخابز (Houba et al.1996). من غير المعروف ما إذا كان خطر الإصابة بمثل هذا المرض يتحدد بشكل أساسي من خلال ذروة التعرض ، أو متوسط التعرض ، أو المستوى التراكمي للتعرض. (وونغ 1987 ؛ تشيكواي ورايس 1992). لا تتوفر معلومات عن الأنماط الزمنية لمعظم العوامل ، خاصةً ليس للعوامل ذات التأثيرات المزمنة.
نُشرت المحاولات الأولى لنمذجة أنماط التعرض وتقدير الجرعة في الستينيات والسبعينيات من القرن الماضي بواسطة روتش (1960 ؛ 1970). أظهر أن تركيز العامل يصل إلى قيمة توازن عند المستقبل بعد التعرض لمدة لانهائية لأن الإزالة يوازن امتصاص العامل. في التعرض لمدة ثماني ساعات ، يمكن الوصول إلى قيمة 1966٪ من مستوى التوازن هذا إذا كان عمر النصف للعامل في العضو المستهدف أقل من حوالي ساعتين ونصف الساعة. يوضح هذا أنه بالنسبة للعوامل ذات عمر النصف قصير ، يتم تحديد الجرعة في العضو المستهدف من خلال التعرض لمدة أقصر من ثماني ساعات. الجرعة في العضو المستهدف هي دالة ناتجة عن وقت التعرض وتركيز العوامل ذات نصف العمر الطويل. تم تطبيق نهج مشابه ولكنه أكثر تفصيلاً بواسطة Rappaport (1977). لقد أظهر أن التباين في التعرض خلال اليوم له تأثير محدود عند التعامل مع عوامل ذات فترات نصف عمر طويلة. قدم المصطلح ترطيب في المستقبل.
تم استخدام المعلومات المقدمة أعلاه بشكل أساسي لاستخلاص استنتاجات حول متوسط الأوقات المناسبة لقياسات التعرض لأغراض الامتثال. منذ أوراق روتش ، من المعروف أنه بالنسبة للمهيجات ، يجب أخذ عينات ذات متوسط زمن قصير ، بينما بالنسبة للعوامل ذات فترات نصف العمر الطويلة ، مثل الأسبستوس ، يجب تقريب متوسط التعرض التراكمي طويل الأجل. ومع ذلك ، ينبغي للمرء أن يدرك أن التقسيم الثنائي إلى استراتيجيات أخذ العينات واستراتيجيات التعرض المتوسط الزمني لمدة ثماني ساعات على النحو المعتمد في العديد من البلدان لأغراض الامتثال هو ترجمة خام للغاية للمبادئ البيولوجية التي نوقشت أعلاه.
يمكن العثور على مثال لتحسين استراتيجية تقييم التعرض بناءً على مبادئ حركية الدواء في علم الأوبئة في مقالة من Wegman et al. (1992). قاموا بتطبيق إستراتيجية مثيرة للاهتمام لتقييم التعرض من خلال استخدام أجهزة المراقبة المستمرة لقياس مستويات الذروة للتعرض الشخصي للغبار وربطها بأعراض تنفسية عكسية حادة تحدث كل 15 دقيقة. من ذروة التعرض ذات الصلة بالصحة. سيعتمد تعريف الذروة ، مرة أخرى ، على الاعتبارات البيولوجية. يعطي Rappaport (1991) شرطين لتعرضات الذروة لتكون ذات صلة مسببة للأمراض في عملية المرض: (1) يتم التخلص من العامل بسرعة من الجسم و (2) هناك معدل غير خطي للضرر البيولوجي أثناء ذروة التعرض. قد تكون المعدلات غير الخطية للضرر البيولوجي مرتبطة بالتغيرات في الامتصاص ، والتي ترتبط بدورها بمستويات التعرض ، وقابلية المضيف ، والتآزر مع التعرضات الأخرى ، وإشراك آليات المرض الأخرى عند التعرض العالي أو المستويات العتبة لعمليات المرض.
تظهر هذه الأمثلة أيضًا أن مناهج الحرائك الدوائية يمكن أن تؤدي إلى مكان آخر غير تقديرات الجرعة. يمكن أيضًا استخدام نتائج نمذجة الحرائك الدوائية لاستكشاف الأهمية البيولوجية لمؤشرات التعرض الحالية وتصميم استراتيجيات جديدة لتقييم التعرض ذات الصلة بالصحة.
قد تؤدي النمذجة الحركية الدوائية للتعرض أيضًا إلى تقديرات للجرعة الفعلية في العضو المستهدف. على سبيل المثال في حالة الأوزون ، وهو غاز مهيج حاد ، تم تطوير نماذج تتنبأ بتركيز الأنسجة في الشعب الهوائية كدالة لمتوسط تركيز الأوزون في المجال الجوي للرئة على مسافة معينة من القصبة الهوائية ، وهو نصف قطر الشعب الهوائية ، وسرعة الهواء المتوسطة ، والتشتت الفعال ، وتدفق الأوزون من الهواء إلى سطح الرئة (Menzel 1987؛ Miller and Overton 1989). يمكن استخدام هذه النماذج للتنبؤ بجرعة الأوزون في منطقة معينة من الشعب الهوائية ، اعتمادًا على تركيزات الأوزون البيئية وأنماط التنفس.
في معظم الحالات ، تستند تقديرات الجرعة المستهدفة إلى معلومات عن نمط التعرض بمرور الوقت ، والتاريخ الوظيفي والمعلومات الحركية الدوائية عن امتصاص ، وتوزيع ، وإلغاء وتحويل العامل. يمكن وصف العملية برمتها من خلال مجموعة من المعادلات التي يمكن حلها رياضيًا. في كثير من الأحيان لا تتوفر معلومات عن معلمات الحرائك الدوائية للبشر ، ويجب استخدام تقديرات المعلمات المستندة إلى التجارب على الحيوانات. يوجد الآن العديد من الأمثلة على استخدام النمذجة الحركية الدوائية للتعرض من أجل توليد تقديرات الجرعات. تعود المراجع الأولى لنمذجة بيانات التعرض إلى تقديرات الجرعة في الأدبيات إلى مقالة جاهر (1974).
على الرغم من عدم التحقق من صحة تقديرات الجرعة بشكل عام ووجدت تطبيقًا محدودًا في الدراسات الوبائية ، فمن المتوقع أن يؤدي الجيل الجديد من التعرض أو مؤشرات الجرعة إلى تحليلات التعرض والاستجابة المثلى في الدراسات الوبائية (Smith 1985، 1987). هناك مشكلة لم يتم تناولها بعد في نمذجة الحرائك الدوائية وهي وجود اختلافات كبيرة بين الأنواع في حركية العوامل السامة ، وبالتالي فإن تأثيرات التباين داخل الفرد في بارامترات الحرائك الدوائية مهمة (Droz 1992).
المراقبة الحيوية والعلامات الحيوية للتعرض
تقدم المراقبة البيولوجية تقديرًا للجرعة ، وبالتالي غالبًا ما تعتبر أفضل من المراقبة البيئية. ومع ذلك ، فإن التباين داخل الفرد لمؤشرات الرصد الحيوي يمكن أن يكون كبيرًا. من أجل استنباط تقدير مقبول لجرعة العامل ، يجب إجراء قياسات متكررة ، وفي بعض الأحيان يمكن أن يصبح جهد القياس أكبر من جهود الرصد البيئي.
يتضح هذا من خلال دراسة مثيرة للاهتمام حول العمال الذين ينتجون قوارب مصنوعة من البلاستيك المقوى بالألياف الزجاجية (Rappaport et al. 1995). تم تقييم تباين التعرض للستايرين عن طريق قياس الستيرين في الهواء بشكل متكرر. تمت مراقبة الستايرين في هواء الزفير للعمال المكشوفين ، وكذلك التبادلات الكروماتيدية الشقيقة (SCEs). أظهروا أن الدراسة الوبائية باستخدام الستايرين في الهواء كمقياس للتعرض ستكون أكثر كفاءة ، من حيث عدد القياسات المطلوبة ، من دراسة تستخدم مؤشرات التعرض الأخرى. بالنسبة للستيرين الموجود في الهواء ، كانت هناك حاجة إلى ثلاث تكرارات لتقدير متوسط التعرض طويل الأجل بدقة معينة. بالنسبة للستيرين في هواء الزفير ، كان من الضروري إجراء أربع عمليات تكرار لكل عامل ، بينما كان من الضروري تكرار 20 تكرارًا لـ SCEs. تفسير هذه الملاحظة هو نسبة الإشارة إلى الضوضاء ، التي يتم تحديدها من خلال التباين اليومي وبين العامل في التعرض ، والتي كانت أكثر ملاءمة للستايرين في الهواء مقارنةً بالواصمين الحيويين للتعرض. وبالتالي ، على الرغم من أن الأهمية البيولوجية لبديل تعرض معين قد تكون مثالية ، إلا أن الأداء في تحليل التعرض والاستجابة يمكن أن يظل ضعيفًا بسبب نسبة الإشارة إلى الضوضاء المحدودة ، مما يؤدي إلى خطأ في التصنيف.
طبق دروز (1991) نمذجة الحرائك الدوائية لدراسة مزايا استراتيجيات تقييم التعرض على أساس أخذ عينات الهواء مقارنة باستراتيجيات المراقبة الحيوية التي تعتمد على عمر النصف للعامل. أظهر أن الرصد البيولوجي يتأثر أيضًا بشكل كبير بالتنوع البيولوجي ، والذي لا يرتبط بتنوع اختبار السمية. واقترح أنه لا توجد ميزة إحصائية في استخدام المؤشرات البيولوجية عندما يكون عمر النصف للعامل المدروس أقل من حوالي عشر ساعات.
على الرغم من أن المرء قد يميل إلى اتخاذ قرار بقياس التعرض البيئي بدلاً من المؤشر البيولوجي للتأثير بسبب التباين في المتغير المقاس ، يمكن العثور على حجج إضافية لاختيار المرقم الحيوي ، حتى عندما يؤدي ذلك إلى جهد قياس أكبر ، مثل عند وجود تعرض جلدي كبير. بالنسبة لعوامل مثل مبيدات الآفات وبعض المذيبات العضوية ، يمكن أن يكون التعرض عن طريق الجلد أكثر أهمية من التعرض عن طريق الهواء. وسيشمل مؤشر التعرض البيولوجي مسار التعرض هذا ، في حين أن قياس التعرض الجلدي معقد ولا يمكن تفسير النتائج بسهولة (بوليج وآخرون 1995). أظهرت الدراسات المبكرة بين العمال الزراعيين الذين يستخدمون "الفوط الصحية" لتقييم التعرض الجلدي توزيعات ملحوظة للمبيدات على سطح الجسم ، اعتمادًا على مهام العامل. ومع ذلك ، نظرًا لقلة المعلومات المتاحة عن امتصاص الجلد ، لا يمكن استخدام ملفات تعريف التعرض لتقدير الجرعة الداخلية.
يمكن أن يكون للواصمات الحيوية أيضًا مزايا كبيرة في وبائيات السرطان. عندما يكون المرقم الحيوي علامة مبكرة للتأثير ، يمكن أن يؤدي استخدامه إلى تقليل فترة المتابعة. على الرغم من أن دراسات التحقق مطلوبة ، إلا أن المؤشرات الحيوية للتعرض أو القابلية الفردية للتأثر يمكن أن تؤدي إلى دراسات وبائية أكثر قوة وتقديرات مخاطر أكثر دقة.
تحليل النافذة الزمنية
بالتوازي مع تطوير نمذجة الحرائك الدوائية ، اكتشف علماء الأوبئة مناهج جديدة في مرحلة تحليل البيانات مثل "تحليل الإطار الزمني" لربط فترات التعرض ذات الصلة بنقاط النهاية ، ولتنفيذ تأثيرات الأنماط الزمنية في التعرض أو ذروة التعرض في وبائيات السرطان المهنية (تشيكواي ورايس 1992). من الناحية المفاهيمية ، ترتبط هذه التقنية بنمذجة الحرائك الدوائية حيث يتم تحسين العلاقة بين التعرض والنتيجة عن طريق وضع أوزان على فترات التعرض المختلفة وأنماط التعرض ومستويات التعرض. في النمذجة الدوائية ، يُعتقد أن هذه الأوزان لها معنى فسيولوجي ويتم تقديرها مسبقًا. في تحليل الإطار الزمني ، يتم تقدير الأوزان من البيانات على أساس المعايير الإحصائية. أمثلة على هذا النهج قدمها هودجسون وجونز (1990) ، اللذان حللا العلاقة بين التعرض لغاز الرادون وسرطان الرئة في مجموعة من عمال مناجم القصدير في المملكة المتحدة ، وسيكساس وروبينز وبيكر (1993) ، الذين حللوا العلاقة بين الغبار. التعرض وصحة الجهاز التنفسي في مجموعة من عمال مناجم الفحم في الولايات المتحدة. دراسة مثيرة للغاية تؤكد أهمية تحليل النافذة الزمنية هي تلك التي أجراها Peto et al. (1982).
وأظهروا أن معدلات الوفاة من ورم الظهارة المتوسطة بدت متناسبة مع بعض الوظائف الزمنية منذ التعرض الأول والتعرض التراكمي لمجموعة من عمال العزل. كان الوقت منذ التعرض الأول ذا أهمية خاصة لأن هذا المتغير كان تقريبيًا للوقت المطلوب للألياف للانتقال من مكان ترسبها في الرئتين إلى غشاء الجنب. يوضح هذا المثال كيف تحدد حركيات الترسيب والهجرة وظيفة المخاطرة إلى حد كبير. تتمثل إحدى المشكلات المحتملة في تحليل الإطار الزمني في أنه يتطلب معلومات مفصلة عن فترات التعرض ومستويات التعرض ، مما يعيق تطبيقه في العديد من الدراسات الخاصة بنتائج الأمراض المزمنة.
ملاحظات ختامية
في الختام ، فإن المبادئ الأساسية لنمذجة الحرائك الدوائية والإطار الزمني أو تحليل النافذة الزمنية معترف بها على نطاق واسع. تم استخدام المعرفة في هذا المجال بشكل أساسي لتطوير استراتيجيات تقييم التعرض. ومع ذلك ، فإن الاستخدام الأكثر تفصيلاً لهذه الأساليب يتطلب جهدًا بحثيًا كبيرًا ويجب تطويره. لذلك لا يزال عدد الطلبات محدودًا. وجدت التطبيقات البسيطة نسبيًا ، مثل تطوير استراتيجيات أكثر مثالية لتقييم التعرض تعتمد على نقطة النهاية ، استخدامًا أوسع. من القضايا المهمة في تطوير المؤشرات الحيوية للتعرض أو التأثير التحقق من صحة هذه المؤشرات. غالبًا ما يُفترض أن المرقم الحيوي القابل للقياس يمكن أن يتنبأ بالمخاطر الصحية بشكل أفضل من الطرق التقليدية. ومع ذلك ، لسوء الحظ ، هناك عدد قليل جدًا من دراسات التحقق التي تثبت هذا الافتراض.