Minden számítás szakértői bírálaton átesett farmakokinetikai kutatáson alapul.
A Widmark-képlet: ahol minden kezdődik
1932-ben Erik Widmark svéd tudós publikálta az alapvető egyenletet a véralkoholszint (véralkoholszint) becslésére az elfogyasztott alkohol mennyiségéből. Meglátása egyszerű, de hatásos volt: ha tudjuk, mennyi alkohol került a szervezetbe, és hogyan oszlik el a testben, megbecsülhető, mennyi jut a vérbe.
Klasszikus Widmark-egyenlet
C = (alcohol_grams) / (body_weight x r) - elimination_rate x time
Itt az r a Widmark-féle eloszlási tényező (a test mekkora részét éri el ténylegesen az alkohol), a lebontási ráta pedig azt jelzi, milyen gyorsan bontja le a máj. A képlet közel egy évszázada állja az idő próbáját, bár a modern megvalósítások jelentősen továbbfejlesztik.
💡
Az Alcometer nem a statikus Widmark-egyenletet használja közvetlenül. Ehelyett percről percre futó dinamikus szimulációt alkalmaz, amely Widmark egyszerűsítő feltételezéseit bizonyítékokon alapuló felszívódási, eloszlási és lebontási modellekkel helyettesíti. Gondoljon rá úgy, mint Widmark alapötletére, 90 év további kutatásával kibővítve.
Minden beírt italt egyszerű képlettel számítunk át tiszta etanol grammra:
Alkoholtömeg-számítás
alcohol_grams = volume_ml x (ABV / 100) x 0.789
A 0,789 g/ml állandó az etanol szobahőmérsékleten mért sűrűsége -- ez egy szabványos fizikai állandó, amelyet a számítások során világszerte alkalmaznak.
A testalkat számít: az eloszlási tényező
Nem a test minden része szívja fel egyformán az alkoholt. A csontok és a zsírszövet kevés vizet tartalmaznak és alig szívnak fel alkoholt, míg az izomszövet és a szervek gazdag víztartalmuk révén könnyen felszívják azt. Az r eloszlási tényező ezt ragadja meg: alacsonyabb r esetén az alkohol kisebb térfogatban koncentrálódik, így ugyanannyi italtól magasabb-értéket kap.
Ezért olyan fontos a testösszetétel. Egyetlen átlagérték helyett az Alcometer a BMI alapján módosítja az r értéket, a Forrest (1986) interpolációs táblázat felhasználásával, ahogyan azt Maskell et al. (2015) összeállították. [Forrest, 1986][Maskell et al., 2015]
Férfi eloszlási tényező (r) BMI szerint
BMI
r érték
17.9
0.80
21.9
0.75
24.7
0.72
27.2
0.69
29.6
0.66
Női eloszlási tényező (r) BMI szerint
BMI
r érték
15.6
0.74
20.1
0.69
22.8
0.61
25.3
0.58
27.3
0.53
A fordított arány mutatja a lényeget: magasabb BMI alacsonyabb r-t jelent, ami kevesebb testvizet jelent az alkohol hígítására, és így magasabb-t. A nőknek általában alacsonyabb az r értékük, mint a férfiaknak azonos BMI mellett, a testzsír-eloszlás különbségei miatt.
💡
Amikor a testmagasság nincs megadva, a kalkulátor populációs átlagokra esik vissza: r = 0,72 férfiaknál és r = 0,61 nőknél. A testmagasság megadásával személyre szabottabb -- és pontosabb -- becslést kap.
Hogyan szívja fel a szervezet az alkoholt
Az eredeti Widmark-képlet feltételezi, hogy az összes alkohol azonnal felszívódik -- mintha a szervezet egyetlen pillanat alatt dolgozná fel az egész italt. A valóságban a felszívódás egy görbét követ, amely függ az elfogyasztott italtól és attól, hogy evett-e.
Az Alcometer ezt logisztikus (S-alakú) görbével modellezi minden egyes ital esetében. A kulcsparaméter a t50: az az időpont, amikor az alkohol 50%-a felszívódott. A különböző italok eltérő felszívódási sebességgel rendelkeznek.
Felszívódási idő italfajta szerint (éhgyomorra)
Ital
50%-os felszívódás ideje
95%-os felszívódás ideje
Tömény szeszesitalok
36 min
75 min
Bor
54 min
95 min
Sör
62 min
105 min
Ezek az értékek Mitchell et al. (2014) vizsgálatából származnak, akik 15 egészséges férfi felszívódását mérték keresztezett vizsgálati elrendezésben. A tömény italok produkálták a legmagasabb csúcs-t, amelyet a bor, majd a sör követett -- még akkor is, ha az összes alkoholtartalom azonos volt.
💡
Az evés körülbelül 30 perccel lassít mindent, de az Alcometer szándékosan nem csökkenti a teljes felszívódott alkoholmennyiséget evés esetén. Ez egy biztonsági szempontból konzervatív döntés: a alulbecslése veszélyes lehet, ezért inkább kissé felülbecsüljük, mintsem alulbecsüljük.
Hogyan bontja le a máj az alkoholt
Gondoljon a májára úgy, mint egy gyárra, amely óránként körülbelül egy italt tud feldolgozni. A legtöbb anyaggal ellentétben az alkohol nagyjából állandó ütemben bomlik le (ezt nulladrendű kinetikának hívják) -- a máj teljes sebességgel dolgozik, függetlenül attól, mennyi alkohol van a vérben.
Az Alcometer a téma legnagyobb szisztematikus áttekintéséből (Jones, 2010) származó lebontási rátákat használja:
Nem
Lebontási ráta
Megfelelő
Férfi
0.168 permille/h
~16.8 mg/dL/h
Nő
0.190 permille/h
~19.0 mg/dL/h
A nők valójában valamivel gyorsabban bontják le az alkoholt, mint a férfiak abszolút értékben, valószínűleg a máj-testtömeg arányuk nagyobb volta miatt.
Van egy fontos kivétel: amikor a nagyon alacsonyra esik (körülbelül 0,005% alá), a máj az állandó ütemű feldolgozásról lassabb, koncentrációfüggő módra vált. Ennek oka, hogy a felelős májenzim (alkohol-dehidrogenáz) már nincs teljesen telítve nagyon alacsony alkoholszinteknél. Az Alcometer modellezi ezt az átmenetet, ami azt jelenti, hogy az alkohol „utolsó cseppje" aránytalanul tovább tart a lebontáshoz -- egy részlet, amelyet a legtöbb kalkulátor figyelmen kívül hagy.
Miért mutatunk három vonalat egy helyett
Egyetlen-szám hamis pontossági érzetet kelt. A valóságban, még tökéletes bemeneti adatokkal is, két azonos nemű, súlyú és magasságú személy, aki azonos mennyiségű alkoholt fogyaszt, eltérő-szintet ér el. A testösszetétel, a májenzim-aktivitás, a hidratáció és a genetika mind szerepet játszik.
Az Alcometer ezt úgy kezeli, hogy minden forgatókönyvhöz három párhuzamos szimulációt futtat, Maskell et al. (2015) bizonytalansági együtthatóit felhasználva:
Sáv
Eloszlási tényező (r)
Lebontási ráta
Mit jelent
Optimista
r x 1,092 (nagyobb)
22%-kal gyorsabb
Gyors az anyagcseréje, kedvező testösszetétel
Jellemző
r x 1,0 (átlagos)
Átlagos ráta
A legvalószínűbb becslés a demográfiai adataid alapján
Konzervatív
r x 0,908 (kisebb)
22%-kal lassabb
Lassú anyagcsere, kevésbé kedvező testösszetétel
💡
A három sáv nagyjából a populációs variáció központi 80%-át fedi le. Az emberek mintegy 10%-a mindkét irányban a konzervatív sávon kívül esik. Ezért mondjuk mindig, hogy ezek becslések, nem mérések.
A nullához közeli értékhez való visszatérés becslése
Az Alcometer percről percre előre futtatja a szimulációt, amíg a becsült el nem éri a nullát, vagy egy jogszabályi határérték alá nem csökken. Ugyanazt a dinamikus lebontási modellt használja, beleértve az alacsony-nél tapasztalható lassulást.
Biztonsági okokból a „jogszabályi határértékig hátralévő idő" kijelzés a konzervatív sávot használja, szándékosan az óvatosság oldalára tévedve. Ha azon gondolkodik, hogy a határérték alatt van-e, valószínűleg a legrosszabb forgatókönyvet szeretné látni -- nem az optimistát.
Fontos: Ezek becslések, nem garanciák
A modellbecsl?s felt?telezi, hogy nem fogyaszt t?bb italt, nincsenek gy?gyszerk?lcs?nhat?sok, nincsenek az anyagcser?t befoly?sol? eg?szs?g?gyi ?llapotok, ?s a t?nyleges ?rt?k megfelel a modell becsl?s?nek (amely ?nmag?ban is bizonytalan). Ezeket a becsl?seket soha nem szabad a vezet?sre val? alkalmass?g meg?llap?t?s?ra haszn?lni.
Amit a modell nem tud figyelembe venni
Mint minden modell, a kalkulátor is egyszerűsítő feltételezésekkel él. Íme a legjelentősebb tényezők, amelyeket nem tud megragadni:
Tényező
Miért fontos
Genetikai enzimváltozatok
Az ADH/ALDH variánsok (különösen gyakoriak kelet-ázsiai populációkban) drámaian megváltoztathatják az anyagcsere sebességét
Gyógyszerkölcsönhatások
Számos gyógyszer befolyásolja a gyomor- vagy máj alkoholfeldolgozást
Májbetegség
Krónikus állapotok csökkentik az anyagcsere kapacitást a modellezett értékek alá
Szélsőséges testösszetétel
Nagyon izmos embereknek a modellezett tartományon kívüli r értékeik lehetnek
Krónikus erős ivás
Az enzimindukció (CYP2E1) a lebontási rátát 25-35 mg/dL/h-ra emelheti
Hányás
Ha az ivás után hamar hány, a tényleges felszívódás sokkal alacsonyabb lehet
Szénsav
A szénsavas keverékek felgyorsíthatják a gyomor kiürülését és a felszívódást
Kor, magasság, menstruációs ciklus
Mind befolyásolják a-t, de jelenleg nem modellezettek
Szabályozási és jogi nyilatkozat
Ez a kalkulátor kizárólag oktatási célú becsléseket nyújt -- nem jogi, orvosi vagy igazságügyi megállapításokat.
A becslés nem helyettesítheti a hitelesített alkoholszondát vagy a vérvizsgálatot.
A jogszabályi határértékek joghatóságonként, jogosítvány-kategóriánként és járműtípusonként eltérnek.
Bármely 0,0 feletti alkohol jelenlétét és lehetséges befolyásoltságot jelez.
Hivatkozások
1.
Widmark EMP.Die theoretischen Grundlagen und die praktische Verwendbarkeit der gerichtlich-medizinischen Alkoholbestimmung.Berlin: Urban & Schwarzenberg (1932). PubMed/PMC
2.
Maskell PD, De Paoli G, Seneviratne C, Pounder DJ.Alcohol calculations and their uncertainty.Medicine, Science and the Law (2015). PubMed/PMC
3.
Jones AW.Evidence-based survey of the elimination rates of ethanol from blood with applications in forensic casework.Forensic Science International (2010). PubMed/PMC
4.
Hoiseth G, Wiik E, Kristoffersen L, Morland J.Ethanol elimination rates at low concentrations based on two consecutive blood samples.Forensic Science International (2016). PubMed/PMC
5.
Mitchell MC Jr, Teigen EL, Ramchandani VA.Absorption and peak blood alcohol concentration after drinking beer, wine, or spirits.Alcoholism: Clinical and Experimental Research (2014).[n=15]PubMed/PMC
6.
Ramchandani VA, Kwo PY, Li TK.Effect of food and food composition on alcohol elimination rates in healthy men and women.Journal of Clinical Pharmacology (2001). PubMed/PMC
7.
Jones AW, Hahn RG, Stalberg HP.Disposition of ethanol in blood and cerebrospinal fluid after oral administration.Journal of Studies on Alcohol (1991). PubMed/PMC
8.
Holford NHG.Clinical pharmacokinetics of ethanol.Clinical Pharmacokinetics (1987). PubMed/PMC
9.
Norberg A, Jones AW, Hahn RG, Gabrielsson JL.Role of variability in explaining ethanol pharmacokinetics.Clinical Pharmacokinetics (2003). PubMed/PMC
10.
Forrest ARW.The estimation of Widmark's factor.Journal of the Forensic Science Society (1986). PubMed/PMC
A Watson-egyenlet: test-víz alternatíva a Widmark r-re
A Widmark eloszlási faktor r a VAS becslés munkáslova, de jól ismert szerkezeti gyengesége van: a testvíz-frakciót nemhez és durva BMI-táblához kötött koefficiensként kezeli, miközben az etanol higítása szempontjából valójában az egyén teljes testvize (TBW) a lényeges. 1981-ben Watson, Watson és Batt regressziós egyenleteket publikált a TBW kor, magasság és testsúly alapján való becslésére.
A gyakorlati különbség Widmark és Watson között két csoportban mutatkozik meg legjobban: elhízott alanyokban, akiknek felesleges zsírszövete csökkenti a víz-frakciót, és nagyon sovány, izmos alanyokban. Maskell és kollégái 2015-ben kifejezetten Watsont javasolták Widmarkkal szemben a forenzikus precizitás érdekében.
A 2100:1 megoszlási arány: miért térnek el a szondák a VAS-tól
Minden valaha eladott szonda fix kapcsolatot feltételez a mély-tüdő (alveoláris) levegőben lévő etanol-koncentráció és az alveolusokat ellátó véráramban lévő etanol-koncentráció között. Ez a kapcsolat a vér-légzés megoszlási arány, és konvenció szerint 2100:1-re van állítva.
A probléma az, hogy 2100:1 egy populációs átlag. Az egyéni megoszlási arányok körülbelül 1 500:1-től 3 000:1-ig terjednek. A hőmérséklet a legnagyobb változó.
Jones 2010-es szisztematikus áttekintése arra a következtetésre jutott, hogy a 2100:1 konvenció megfelelő a populációs szintű alkohol utáni vezetés érvényesítéshez, de soha nem szabad pontos egyéni átváltásként értelmezni.
VAS mértékegységek: Rosetta-kő
A véralkoholszintnek több mértékegysége van, mint bármely más gyakori laborérték, és az ebből származó zűrzavar az alkoholfogyasztásról szóló népszerű írásban a legnagyobb hibaforrások egyike.
Jelölés
Megfelelők
Tipikus felhasználás
1 ‰ (ezrelék)
= 0,1% = 1 g/L = 100 mg/100 ml
EU, a világ nagy része
0,1%
= 1 ‰ = 1 g/L
USA
1 g/L
= 1 ‰ = 0,1% = 100 mg/dL
Klinikai laboratóriumok
1 mg/L BrAC × 2100
= 1 g/L VAS
Légzés-vér átváltás
Az USA törvényes vezetési határa 0,08% átalakul 0,8 g/L-re és 0,8 ‰-re. Az EU alapértelmezett 0,5 ‰ átalakul 0,05%-ra és 0,5 g/L-re.
Visszamenőleges extrapoláció: a Widmark forenzikus alkalmazása
A helyzet gyakran előfordul. Egy járművezetőt 01:00-kor megállítanak, és mire a rendőrőrsön 02:30-kor vérmintát vesznek, a mért VAS 0,062%. Az eljárás, amely erre a kérdésre választ ad, a visszamenőleges extrapoláció:
VAS(T) = VAS(T + N) + (N · eliminációs_sebesség)
Ha feltételezzük, hogy a vezető a vezetés időpontjában posztabszorpciós fázisban volt, és a Jones (2010)-ből származó nemhez megfelelő eliminációs sebességet használjuk, a 1,5 órás extrapoláció 0,168 ‰/óra sebességgel körülbelül 0,025 ‰-et ad a méréshez. Maskell 2015-ben a jól végrehajtott retrográd Widmark maradék bizonytalanságát körülbelül ±15-20%-ra számszerűsítette.
ADH1B*2 és ALDH2*2: miért van szüksége a Widmark-nak genetikai korrekcióra
A Widmark keretrendszer egyetlen eliminációs sebességet feltételez nemenként, ami elrejti az alkohol-anyagcsere egyik legnagyobb valós varianciaforrását.
Az első variáns az ADH1B*2, amely körülbelül 40-szer gyorsabb katalitikus aktivitású enzimet termel. Az ADH1B*2 Kelet-Ázsiában gyakori — a populáció körülbelül 75%-a hordozza.
A második variáns az ALDH2*2. Az ALDH2*2 30-50%-os prevalenciát ér el Japánban, Koreában és Kína egyes részein.
Az Alcometer jelenleg nem modellezi ezeket az alléleket; nemenként egyetlen eliminációs sebességet alkalmazunk.
Gyakori kérdések
Miért mutat az Alcometer 3 VAS vonalat 1 helyett?
Még tökéletes bemenetekkel is a valódi VAS körülbelül ±20%-kal ingadozik bármely modellbecslés körül az egyéni különbségek miatt. Az Alcometer három párhuzamos szimulációt futtat — optimista, tipikus, konzervatív — a Maskell et al. (2015) bizonytalansági együtthatóival.
Pontos-e a Widmark-képlet?
A klasszikus 1932-es Widmark-egyenlet a populációs átlagú VAS-ra körülbelül ±20%-kal pontos, de egyszerűsítő feltételezéseket tesz. Az Alcometer Widmark-gerincet használ, de a statikus részeket bizonyítékokon alapuló almodellekkel helyettesíti.
Mi a különbség a légzés és a véralkohol között?
A véralkohol (VAS) az etanol tömege a vér térfogategységére. A légzési alkohol (BrAC) az etanol tömege a kilégzett alveoláris levegő térfogategységére. A kettőt a vér-légzés megoszlási aránya köti össze, konvenció szerint 2100:1.
Meg tudja mondani egy VAS-kalkulátor a bíróságon elfogadható VAS-t?
Nem. A bíróságon elfogadható VAS-hoz tanúsított légzési vagy vérteszt szükséges. Bármely kalkulátor statisztikai becslést ad, amely ±20%-os bizonytalansági sávon belül van.
Az eltérő genetikájú emberek eltérően metabolizálják az alkoholt?
Igen, jelentősen. Két enzimaelél számít legjobban. Az ADH1B*2 körülbelül 40-szer gyorsabb alkohol-dehidrogenázt termel. Az ALDH2*2 szinte inaktív aldehid-dehidrogenázt termel.
Hogyan működik a visszamenőleges extrapoláció alkohol utáni vezetés-ügyekben?
A retrográd extrapoláció egy korábbi idő VAS-át becsüli meg egy későbbi mérésből. Ha a 02:30-kor vett vérminta 0,062%-ot mutat, és az alany posztabszorpciós fázisban van, akkor az eltelt idő szorzata a nemhez megfelelő eliminációs sebességgel adja a vezetés időpontjára visszamenőleg extrapolt VAS-t.