室内空气污染第14章

1第14章控制暴露人体试验2引言控制暴露人体实验（controlledhumanexposureexperiment）简称控制实验（controlledexperiment）是研究室内空气质量的生物学效应和SBS的重要方法。其原理是以人体作为受试者，让受试者停留在大型环境气候舱中，或暴露在小型环境气候舱排出气中；环境因素，如气温、相对湿度、空气交换率及光照等均控制于一定的标准水平；同时受试者暴露于不同浓度水平的危险因素之中，测量受试者主观和客观的人体效应指标，从而获取标准环境条件下暴露因素和人体效应之间统计学联系的证据和数据。目前广泛认为控制暴露人体实验是一种比环境流行病学方法更为准确的SBS的研究方法，但暴露水平需为低水平；人体效应必须是可逆的，非致癌的，同时受试者必须是志愿者，并有权随时脱离实验。3一、基本实验条件根据文献报道，用于SBS研究的环境气候舱的体积为8~106m3。舱壁采用化学惰性的不锈钢或铝质材料做成。虽然这些设备价格昂贵，但由于研究方法的先进性，目前已有不少国家进行了有关室内空气质量和SBS的控制暴露人体实验，如美国、丹麦、德国、瑞典和中国等。气候舱配备有气温、相对湿度、空气交换率、表面气流速度、光照强度等控制系统及清洁空气制备系统。在进行SBS研究时，还需有污染物发生系统和浓度控制系统，以保证暴露水平的准确可靠。进行控制暴露人体实验的基本条件是具有大型环境气候舱。4二、受试者的选择由于实验条件的严格控制，研究方法的效力有了很大的提高，受试者的数目并不像流行病学研究那么多，文献报道的受试者数目变动在8~64人范围。为了了解正常健康人群可能的生物学效应，实验需选择健康受试者，在实验前应当制定“健康受试者”的执行定义和选择基准。表13-1列举了一次有关研究的“健康受试者”执行定义和选择基准。对于研究目的是了解某些高危人群的生物学效应时，受试者应该同时选择高危人群组和健康对照组。例如曾有实脸选择有气喘病史者、有鼻腔习惯性堵塞者为高危人群受试者。5三、环境变量的设定经常控制的环境变量有：舱气温、舱相对湿度、舱内风速和舱气体交换率。更严格的研究往往控制更多的环境条件。表13-2列举了这些环境参数。6四、污染物的暴露进行课题设计时需考虑暴露因素的种类、浓度水平和分组、暴露时间和间隔时间。在有关SBS的研究中，采用得最多的暴露因素（主因素）是M22VOC混合气体。为了能在实验舱中进行VOC的人体健康效应的研究，lars.Molhave教授等于1985年提出了著名的M22配方。M22配方是一种由22种室内空气中常见的挥发性有机化合物按一定的配比配制成的混合气体，见表13-3。1暴露因素的种类7M22配方主要特点是配方中的化合物都是在非工业性现场测试中发现过的常见的室内空气污染物；在所使用的浓度范围，配方中所有化合物都不具有致癌性或其他不可逆病理影响的可能性（1993年美国学者H.Ken提议用1，1-Dicholoroethane来代替M22配方中的1，2-choloroethane，以消除任何可能的致突变作用）；M22配方化合物对室内挥发性有机化合物的代表性得到公认，并已被广泛用于各国的室内挥发性有机化合物健康效应的实验室研究。它们都是已知或受怀疑的黏膜刺激性化合物；配方中各化合物配比比率取自丹麦前研究的平均浓度，并得到以后其他学者现场研究的认同；8有关SBS的研究还采用过：甲醛、正癸烷（n—decan）以及舱排出气体。表13-4列举选择暴露因素的条件。92暴露因素的浓度水平和暴露时间实验的暴露时间一般为2~4h，以测定暴露因素的急性生物学效应。值得注意的是，在控制暴露人体实验中，每个受试者通常要作自身对照，接受两次或两次以上的暴露处理。而两次暴露处理之间的时间间隔不能太短，否则前次暴露处理所致的生物学效应在第二次暴露时还没有恢复。因此两次暴露处理的间隔时间最好不要低于1d。10表13-5列举了在丹麦进行的5次控制暴露人体实验中，与VOC有协同作用的因素。在研究中考虑并记录这些因素，并应用自身对照和多因统计分析的方法可以排除和校正这些因素的影响。五、协同因素此外，采用清洁空气进行暴露处理也是控制偏倚的一项重要措施。大多数实验设计要求清洁空气（或称为‘0’浓度）与最低浓度暴露气体中的污染物比值低于1:10~1:20。11六、人体健康效应指标用于室内空气质量和SBS研究的人体健康效应指标常被有关学者分为两大类：主观效应指标；客观效应指标。1主观效应指标及其测量主观效应指标是指反映人体感觉器官对暴露因素或环境健康作出的感觉判断和反应强度的有关指标。测量结果通常通过受试者在问卷测量表上的回答来记录和反映。（1）感觉强度（sensoryintensity）一套用于SBS研究的感觉强度问卷测量表常包括四方面的内容：眼、鼻、咽部和上呼吸道刺激感觉强度嗅感觉强度对环境变量的感觉强度神经行为能力12测量时借助问卷测量表上的问题向受试者提问，受试者在规定的时刻用笔记录当时的感觉及其强度。最常使用的问卷测量表称为“直线眼力拟度评定尺”（linearvisualanalogueratingscales,LVARS），常见的直线眼力拟度评定尺有四种：每格分别注上“无、轻微、中度、强烈、极为强烈”，回答时选择其中之一。1、五格表2、60mm长直线眼力拟度评定尺感觉的强度在评定尺60mm的线段上由左至右模拟表达为：无—轻微—中度—强烈—极强烈。实验中评分员将自己的感觉强度用铅笔在线段垂直相交、划线、标示一点，作为记录。计量时，度量左端点至标示点的距离．计量单位为mm。3、100mm长直线眼力拟度评定尺使用方法与60mm长直线眼力拟度评定尺类似。评定尺长100mm便于习惯用百分位思维的人理解。4、计算机化直线眼力拟度评定尺问题由计算机在显示屏上提出，评定尺全长385个扫描单位，受试者用光标点在直线上模拟表达自己的感觉强度。感觉强度是SBS研究的传统人体健康效应指标．13（3）嗅阈测量（odorthreshold）嗅阈测量是在进行控制实验前后所进行的一项测量工作。目的在于了解受试者的嗅味感觉的敏感力。以丁醇（n—Butanol）作为标准气体，用三角嗅味测量仪进行测量。丁醇需配制为6个不同的浓度。（2）心理量表或称为神经行为测试（neurobehavioraltests）。常用的有：Wechsler氏数据心理量表，用于测量短时记忆力；Andersen氏几何图形心理量表，用于测量注意力。美国学者DavidA.Otto等专门研究过低水平VOC的神经行为测量。他们对比了三套计算机化神经行为心理量表系统，认为心理量表对低水平VOC暴露不敏感。进行神经行为测量的目的是反映室内空气质量的神经毒性效应。（4）眼刺激阈测量（eyeirritationthreshold)眼刺激测量也是在进行控制实验前后所进行的一项测量工作。目的在于了解受试者的眼刺激感觉的敏感力。以二氧化碳作为标准气体，用眼刺激阈测里量仪进行测量。二氧化碳需配制为2%,4%,8%，16%，32%6个不同的浓度。14（5）皮肤刺激测量在受试者面颊部的皮肤上进行测量，一侧面颊用6.5%的乳酸溶液；另一侧面颊用0.9％氯化钠溶液作对照。感觉刺激的强度分为0，1,2,3四个等级。目的在于了解受试者的皮肤刺激感觉的敏感力。（6）鼻黏膜刺激测量和皮肤刺激测量相似，但乳酸溶液的浓度仅为0.45%，实验结果亦用0,1,2,3四个等级计分。152客观效应指标及其测量这是一个较为敏感的客观指标，测量值与低浓度VOC存在剂量／效应关系。测量采用录像机拍摄3min，测量结果用次／分钟（time/min）表示。实验时，受试者需同时进行一项标准的掩蔽实验。用以分散受试者注意力，从而保证眨眼频率不受主观能力控制。（2）眼红程度（eyeredness）客观效应指标是指通过采用仪器或设备，对人体某些部位和机能对室内空气质量所作的反映进行的测量。（1）眨眼颇率（eyeblinkingfrequency）该指标由“眼红程度照相系统”测量。计量单位为“眼结膜单位面积可见血管数”。因为这项指标的个体差异较大，通常只用在有自身对照的实验中。160级：0个小泡；1级：1~6个小泡2级：7~11个小泡3级：11个小泡（3）小泡形成数（foamformation）外毗部眼结膜处观寮小泡形成的数目。计量采用“小泡数”或等级计分。小泡形成数可以因泪膜存在油脂性物质而减少，也可以因眼刺激、眨眼频率增加而增加。（4）破裂时（breakuptime，BUT）又称为泪膜稳定度（Tearfilmstability）。将1％荧光素钠（sodiumfluoresceim）溶液10微升点滴于眼皮内。测量上次眨眼到这次泪膜破裂的时间，计数三次，求平均值。计量单位为s。17（5）Lissamine色斑（LIS）又称为“上皮受损斑”（Epitheliumdamage）。将1%Lissamine绿染色液10微升点滴于下眼皮内，经过一次眨眼，计数四个结膜区绿色斑点的个数。计量用”绿斑数”或等级计分。分为四个等级：0~10；11~50;51~100；＞100。是一种综合考虑BUT和LIS的计分方法，综合计分共分为6个等级。其中1级的卫生水平最差；6级的卫生水平最好。（6）综合计分（combinedscore）18（7）眼结膜细胞学检查（conjunctivalcytology）用定量小吸管在结膜袋处吸取泪液，然后用10%甲醛液冲洗到玻片上并固定。干燥后用显微镜观察计数多核白细胞的个数。（8）鼻腔几何图形（nasalcavitygeometry）用”声学鼻腔几何图形测量仪”测量：（9）血中VOC含量（bloodVOCIevel）血中VOC含量是一种很少使用的指标，血中VOC用TVOC表示，离开控制实验暴露2.5h后血中VOC含量就会降低到基线水平。鼻腔7~14cm深段体积（V7~14cm）鼻腔最小截面积（Amin）这两项指标随鼻腔黏膜的肿胀而减小。（10）其他指标肺功能、气道阻力、通气参数支气管灌洗液细胞学检查呼出气CO2人体免疫指标19七、实验设计中应注意的其他问题在控制暴露人体实验的实验设计中应注意的问题还有：用双盲法进行实验；用掩蔽法控制主现测试指标的偏倚；对每个受试者应有控制实验前的基线数据，采用自身对照；推荐采用拉丁方和平衡变量的设计方案，以提离实验效率。