Strahlenepidemiologie

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1 Strahlenepidemiologie Priv.-Doz. Dr. Michaela Kreuzer Bundesamt für Strahlenschutz Leiterin der Arbeitsgruppe: Strahlenepidemiologie Strahlenepidemiologie, TU, , M. Kreuzer 1

2 Was ist Epidemiologie? Die Epidemiologie beschäftigt sich mit der Verteilung von Erkrankungen in Bevölkerungsgruppen und den zugrunde liegenden Risikofaktoren. Deskriptive Epidemiologie Beschreibung der Erkrankungshäufigkeit über die Zeit, von Region zu Region, nach Alter, Geschlecht, etc. Analytische Epidemiologie Gibt es einen statistischen Zusammenhang zwischen Strahlung und einer bestimmten Erkrankung? Ist dieser kausal? Strahlenepidemiologie, TU, , M. Kreuzer 2

3 Epidemiologie vs. Experimente Experimentelle Studien Laborbedingungen (randomisiert, kontrolliert, verblindet) Epidemiologische Studien reine Beobachtungsstudien am Menschen Nur epidemiologische Studien erlauben eine direkte Aussage zum strahlenbedingten Risiko beim Menschen und zur Höhe des Risikos Strahlenepidemiologie, TU, , M. Kreuzer 3

4 Studientypen Kohortenstudien Fall-Kontroll Studien Korrelationsstudien Strahlenepidemiologie, TU, , M. Kreuzer 4

5 Konzept einer Kohortenstudie Individuelle Daten zur Strahlenexposition Studien population Exponierte Personen Nicht exponierte Personen Erkrankt? I > Erkrankt? I > Follow-Up mit der Zeit Strahlenepidemiologie, TU, , M. Kreuzer 5

6 Beispiel Kohortenstudie Uranbergarbeiter der Wismut Strahlenepidemiologie, TU, , M. Kreuzer 6

7 Uranbergbaubetrieb Wismut Betriebszeit: Beschäftigte extreme Arbeitsbedingungen, hohe Staub-/Strahlenbelastung ab 1955 Einführung von Nassbohren und künstlicher Bewetterung > anerkannte Berufskrankheiten Lungenkrebs durch Radon Strahlenepidemiologie, TU, , M. Kreuzer 7

8 Deutsche Uranbergarbeiterstudie ehemalige Beschäftigte Individuelle Abschätzung der Strahlenexposition Mortalitäts-Follow-Up (alle 5 Jahre) Beobachtungszeitraum: Beschäftigungsbeginn bis Stichtag Kohortenmitglieder Anzahl Verstorbener pro Stichtag Strahlenepidemiologie, TU, , M. Kreuzer 8

9 Deutsche Uranbergarbeiterstudie, Lungenkrebsrisiko durch Radon Relative Risk (95 % CI) ERR/WLM = 0.19% p < Im Zeitraum n = 3,016 Lungenkrebsfälle Cum ulative radon exposure in WLM Walsh et al Radiat Res Paris, EUROCAN-Meeting, October 2009, M. Kreuzer 9

10 Weitere Beispiele für Kohortenstudien Japanische Atombomben-Überlebende Berufliche Kohorten (Nuklearbeschäftigte, Liquidatoren Tschernobyl, Radiologen, etc.) Medizinische Kohorten (Diagnostisch oder strahlentherapeutisch behandelt) Umweltkohorten (Bevölkerung Tschernobyl, etc.) Strahlenepidemiologie, TU, , M. Kreuzer 10

11 Vor- und Nachteile von Kohortenstudien Mehrere Erkrankungen können untersucht werden Hohe Aussagekraft, tendenziell weniger Verzerrungsmöglichkeiten Oft sehr teuer und zeitlich aufwendig (lange Latenzzeit) Bei sehr seltenen Erkrankungen nicht geeignet Strahlenepidemiologie, TU, , M. Kreuzer 11

12 Konzept einer Fall-Kontroll Studie Studien population Fälle Erkrankte Kontrollen Nicht- Erkrankte Retrospektiv I > I > Exponiert Nicht exponiert Exponiert Nicht exponiert Strahlenepidemiologie, TU, , M. Kreuzer 12

13 Fall-Kontroll Studie zu Lungenkrebs und Innenraumradon in Deutschland 4,500 Lungenkrebsfälle über 15 Studienkliniken in einer definierten Region rekrutiert 4,500 Bevölkerungskontrollen zufällig ausgewählt, gematcht nach Alter, Geschlecht, Region Messung der Radonkonzentration in allen Wohnungen der letzten 30 Jahre Strahlenepidemiologie, TU, , M. Kreuzer 13

14 Lungenkrebsrisiko durch Radon in Wohnungen 3 Relatives Risiko (95% CI) 2,5 2 1,5 1 RR = 1 Europäische gepoolte Studie n = Fälle n = Kontrollen Darby et al. 2005, BMJ 0, Radon (Bq/m³) Strahlenepidemiologie, TU, , M. Kreuzer 14

15 Fa-Ko Studie zu Kinderkrebs in der Nähe von Kernkraftwerken Fälle (n = 1.952) alle Krebsneuerkrankungen ( ) bei Kindern des DKKR mit Alter bei Diagnose < 5 Jahre in den 41 Landkreisen Kontrollen (n = 4.735) je Fall drei Bevölkerungskontrollen Gematcht nach Geburtsjahr, Geschlecht, Alter, KKW-Region (zum Zeitpunkt der Diagnose des Falles) Geokodierung von Wohnort u. KKW-Standort Bestimmung der Distanz auf 25 m genau Strahlenepidemiologie, TU, , M. Kreuzer 15

16 Fa-Ko Studie zu Kinderkrebs bei in der Nähe von Kernkraftwerken Im 5km Umkreis statistisch signifikant mehr Krebs und Leukämiefälle bei Kindern im Alter unter 5 Jahre Augsburger Allgemeine 2007

17 Vor- und Nachteile von Fall-Kontroll Studien Geeignet bei sehr seltenen Erkrankungen Viele Risikofaktoren können untersucht werden Zeit- und Kosteneffizient Viele Verzerrungsmöglichkeiten (geeignete Kontrollgruppe, Fehler bei retrospektiver Expositionsabschätzung) Strahlenepidemiologie, TU, , M. Kreuzer 17

18 Korrelationsstudien Studien basieren auf regional oder zeitlich zusammengefassten Daten Vergleich der Erkrankungsraten in verschiedenen Regionen mit Daten zur durchschnittlichen Strahlenexposition in diesen Regionen Kaum Aussagekraft im Hinblick auf Kausalität Strahlenepidemiologie, TU, , M. Kreuzer 18

19 Korrelationsstudie zu Lungenkrebs und Radon in Wohnungen Lungenkrebssterberate Radonkonzentration Negative Korrelation!

20 Bewertung von Ergebnissen von epidemiologischen Studien 1. Kann der beobachtete Zusammenhang auf einen systematischen Fehler (bias) zurückgeführt werden? 2. Können Unterschiede der Gruppen hinsichtlich anderer Variablen den Zusammenhang erklären (Confounder)? 3. Könnte es Zufall sein? 4. Ist der Zusammenhang kausal? Strahlenepidemiologie, TU, , M. Kreuzer 20

21 Systematische Fehler - Selektionsbias - - Kohortenstudien War das Follow-Up adäquat? War es gleich für die Expositionsgruppen? - Fall-Kontroll Studien Repräsentieren die Kontrollen die Population aus die Fälle stammen? War die Auswahl der Fälle und Kontrollen durch ihre Exposition beeinflusst? Bias führt zu Unter- oder Überschätzung des Risikos! Strahlenepidemiologie, TU, , M. Kreuzer 21

22 Systematische Fehler - Informationsbias - Misklassifikation der Strahlenexposition oder Erkrankung Fehler für Exponierte und Nicht-Exponierte (Erkrankte oder Nichterkrankte) gleich, dann tendenziell Unterschätzung des Risikos Fehler verschieden, dann Über- oder Unterschätzung möglich Strahlenepidemiologie, TU, , M. Kreuzer 22

23 Confounding Definition eines Confounders Ist mit der zu untersuchenden Strahlenexposition korreliert und ein unabhängiger Risikofaktor für die zu untersuchende Erkrankung Auswirkung von Confounding Über- oder Unterschätzung des Risikos je nach Richtung der Korrelation und Höhe des Risikos der Variable Strahlenepidemiologie, TU, , M. Kreuzer 23

24 Beispiel Uranbergbeiterstudie - Confounding - Radonexposition Leberkrebs Korrelation ja/nein Negativ/positiv? Alkoholkonsum? Keine individuelle Information für die Kohorte Hoher Konsum im Vergleich zur Bevölkerung Strahlenepidemiologie, TU, , M. Kreuzer 24

25 Beispiel Kinderleukämie um KKW Zusätzliche Befragung zu potentiellen Confoundern Teilnahmerate gering, insb. bei Kindern im 5km Umkreis Verdacht auf Selektionsbias Strahlenepidemiologie, TU, , M. Kreuzer 25

26 Kausalitätskriterien Biologische Plausibilität Konsistenz der Ergebnisse Stärke der Assoziation Expositions-Wirkungs-Beziehung Reversibilität Koherenz mit bestehendem Wissen Strahlenepidemiologie, TU, , M. Kreuzer 26

27 Bewertung KIKK-Studie I Statistisch signifikanter Zusammenhang zwischen Nähe der Wohnung zum KKW und Risiko für Krebs/Leukämie im Alter < 5 Jahre Confounding durch andere Risikofaktoren kann nicht ausgeschlossen werden Die Strahlendosis, die aus den Abgaben der Reaktoren resultiert, ist um das fache zu niedrig, um den beobachteten Effekt erklären zu können Studie kann keine Aussage darüber machen, durch welche Risikofaktoren diese Beziehung zu erklären ist (Auch an geplanten KKW-Standorten zeigten sich erhöhtes Risiko) Strahlenepidemiologie, TU, , M. Kreuzer 27