Erweiterte Auswertung der Deutschen Wirbelsäulenstudie

Jäger, Matthias; Jordan, Claus; Voss, Joachim; Bergmann, Andreas; Bolm‐Audorff, Ulrich; Ditchen, Dirk; Ellegast, R.; Haerting, Johannes; Haufe, Eva; Kuß, Oliver; Morfeld, Peter; Schäfer, Klaus; Seidler, Andreas; Luttmann, Alwin

doi:10.1007/s40664-014-0032-6

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“…2108 der Berufskrankheiten-Verordnung (BKV) für Männer und Frauen beschrieben werden kann ( [13], im vorliegenden Heft: Jäger et al [15]). Drei besondere Heraus forderungen ergaben sich für die statistische Analyse [18].…”

Section: Methodik Der Multi-modell-analyse Innerhalb Der Dws-richtwerunclassified

Estimation of cumulative dose models to analyse effects of physical exposure

et al. 2014

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Zusammenfassung Hintergrund Als vertiefende Reanalyse der Deutschen Wirbelsäulenstudie (DWS1) versucht die DWS-Richtwertestudie die Ableitung von kumulativen Dosismodellen, mit denen der Dosis-Wirkung-Zusammenhang zwischen bandscheibenbedingten Erkrankungen an der Lendenwirbelsäule und physischen Belastungen im Sinne der Berufskrankheit Nr. 2108 der Berufskrankheiten-Verordnung (BKV) für Männer und Frauen beschrieben werden kann. Drei besondere Herausforderungen ergeben sich für die statistische Analyse: 1. Dosimetrie: Das optimale Dosismodell ist unbekannt. Kandidatenmodelle variieren weit mit angesetzten „Schwellen“ für die Rumpfvorneigung, die Lendenwirbelsäulen-Bandscheiben-Druckkraft und die Tagesdosis. (Erst ab der jeweiligen Schwelle werden die Belastungsanteile bei der Dosisbestimmung mit quadratischer Kraftwichtung relativ zur Vorgangsdauer und „Vollwertberücksichtigung“ der Bandscheibendruckkraft einbezogen.) 2. Epidemiologie: Die Form des optimalen Risikomodells [stetige „Odds-ratio“(OR)-Kurve] über der Lebensdosis ist unbekannt und kann komplex sein (z. B. „W-Form“); dies führt zu einer großen Zahl an Kandidatenmodellen. 3. Richtwertermittlung: Auf Basis der Risikoanalyse soll geprüft werden, ob eine Verdopplungsdosis mit 95 %-Konfidenzintervall abgeleitet werden kann, also die Lebensdosis, die mit einer Verdopplung des Erkrankungsrisikos einhergeht. Material und Methoden Es wurde eine 2-schrittige Multi-Modell-Analyse (MMA) mit informationsgestützter Modellmittelung durchgeführt. Zu allen sinnvollen Kombinationen der Dosismodelleigenschaften werden als Risikomodelle multivariable fraktionale Polynome (FP) 2. und 4. Grades berechnet. Deren Anpassungsgüte wird mit dem Akaike-Informations-Kriterium (AIC) gemessen. Im 1. Schritt der MMA werden für jede Eigenschaft separat optimale Schwellenwerte durch gewichtete Mittelung bestimmt; hierbei wird als Gewicht der relative Informationsgehalt des jeweiligen FP verwendet (Akaike-Gewicht). Diese optimalen Schwellenwerte werden dann eingesetzt, um ein Kombinationsdosismodell zu ermitteln, dessen Werte als Referenzdosis (Bezugsabszisse) für alle weiteren Analysen dienen. Über dieser Referenzdosis werden in einem 2. Schritt der MMA alle kontinuierlichen Regressionskurven und deren Konfidenzbänder Akaike-gewichtet gemittelt (Mittelung der Modellprädiktoren für jedes Individuum) und auf ein OR = 1 bei einer Dosis = 0 bezogen. Die so ermittelten OR-Schätzer werden mit FP 4. Grades geglättet, um finale stetige OR-Kurven über der Referenzdosis mit 95 %-Konfidenzintervallen zu erhalten. Aus diesen Kurven werden durch Umkehrung die Verdopplungsdosis und ein zugehöriges Konfidenzintervall geschätzt. Ergebnisse Die MMA wird auf alle 4 Fallgruppen (FG; 2 Geschlechter, 2 Endpunkte: Prolaps und Chondrose) erfolgreich angewendet. Die Methodik wird an FG 1 (Männer/Prolaps) demonstriert. Schlussfolgerung Bei fehlenden oder strittigen biologischen A-priori-Kriterien zur Spezifizierung des optimalen dosimetrischen oder epidemiologischen Modells stellt die MMA einen Lösungsweg dar.

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Section: Methodik Der Multi-modell-analyse Innerhalb Der Dws-richtwerunclassified

Estimation of cumulative dose models to analyse effects of physical exposure

et al. 2014

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“…A frequently used calculation method for determining a work-related dose of physical stress is the calculation method proposed by Jäger et al [13,23], in which the intensity of the stress is squared relative to the duration of the stress. According to this method, the daily dose…”

Section: Dose Models In the Context Of An In Vivo Lifting Taskmentioning

confidence: 99%

“…The higher the load magnitude, the shorter the load duration, resulting in the same value for a dose. Using the values obtained by the MBS and the same dose level for all loading cycles, the loading duration can be calculated using Equation (1) [23]. The procedure begins with four doses of 7.5 Nm pure moment loading in Flex/Ex direction for 29.388 min.…”

Section: Loading Protocol Derived From In Vivo Studymentioning

confidence: 99%

“…A frequently used calculation method for determining a work‐related dose of physical stress is the calculation method proposed by Jäger et al. [13, 23], in which the intensity of the stress is squared relative to the duration of the stress. According to this method, the daily dose

$$\begin{equation} TD_j=\sqrt {\sum _{i} \frac{(F_i^2\cdot t_i)}{8\;\mbox{h}}}\;8\;\mbox{h}=\mbox{const.}

…”

Section: In Vivo Lifting Task and Its Mbsmentioning

confidence: 99%

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In vitro study design derived from an in vivo lifting task

Brenzel,

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et al. 2023

Proc Appl Math and Mech

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Biomechanical properties of the spinal tissue constituents, especially in the intervertebral disc (IVD), contribute to disability and high costs. The IVD is considered to be one of the main etiologies of chronic low back pain. Changes in the biomechanical properties of the spine, especially in the IVD, are related to multiple factors such as type and duration of loading, recovery periods, osmosis, relaxation, and diffusion processes. To quantify spinal burden in vivo, various dose models have been developed in the context of ergonomics research. In our work both in vivo and in vitro studies were conducted to investigate the effects of loading and rest periods alteration on mechanical properties of the spine. A multibody simulation (MBS) was used to translate the collected motion data from the in vivo study into forces and moments as boundary conditions for the in vitro study. An in vitro spine test rig is used to apply axial compression forces and pure moment loading in flexion/extension direction to spinal segments according to the conditions that have been determined in the MBS. In this article, an approach is presented to coordinate the boundary conditions in vivo and in vitro in order to carry out a holistic investigation. In addition, it is shown why cyclic preconditioning seems to be a more suitable preparation of the samples compared to a constant one in this experimental context.

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