Kiekvienas skaičiavimas pagrįstas recenzuotais farmakokinetikiniais tyrimais.
Widmark formulė: nuo ko viskas prasideda
1932 m. švedų mokslininkas Erikas Widmarkas paskelbė pamatinę lygtį alkoholio koncentracijai kraujyje (kraujo alkoholio kiekis) įvertinti pagal suvartotą alkoholio kiekį. Jo įžvalga buvo paprasta, bet galinga: žinant, kiek alkoholio pateko į organizmą ir kaip jis pasiskirsto kūne, galima apskaičiuoti, kiek jo patenka į kraują.
Klasikinė Widmark lygtis
C = (alcohol_grams) / (body_weight x r) - elimination_rate x time
Čia r yra Widmark pasiskirstymo koeficientas (kiek organizmo vandens tūrio dalyvauja alkoholio pasiskirstyme), o eliminacijos greitis yra tai, kaip greitai kepenys jį šalina. Formulė atlaikė beveik šimtmetį, nors modernios įgyvendinimo formos ją reikšmingai patobulino.
💡
Alcometer nenaudoja statinės Widmark lygties tiesiogiai. Vietoj to, jis atlieka minutė po minutės dinaminę simuliaciją, kuri pakeičia Widmark supaprastinančias prielaidas įrodymais pagrįstais absorbcijos, pasiskirstymo ir eliminacijos modeliais. Įsivaizduok tai kaip Widmark pagrindinę idėją, patobulintą 90 papildomų tyrimų metų.
Kiekvienas įvestas gėrimas konvertuojamas į gryno etanolio gramus naudojant paprastą formulę:
Alkoholio masės skaičiavimas
alcohol_grams = volume_ml x (ABV / 100) x 0.789
Konstanta 0,789 g/ml yra etanolio tankis kambario temperatūroje — standartinė fizinė konstanta, naudojama teisminėje medicinoje skaičiavimams visame pasaulyje.
Jūsų kūno forma svarbi: pasiskirstymo koeficientas
Ne visas Jūsų kūnas absorbuoja alkoholį vienodai. Kaulai ir riebalinis audinys turi mažai vandens ir beveik neabsorbuoja alkoholio, o raumenų audinys ir organai yra turtingi vandens ir lengvai jį sugeria. Pasiskirstymo koeficientas r tai atspindi: mažesnis r reiškia, kad alkoholis koncentruojasi mažesniame tūryje, suteikdamas aukštesnį nuo to paties gėrimų kiekio.
Štai kodėl kūno sudėtis yra tokia svarbi. Užuot naudojęs vieną vidutinę reikšmę, Alcometer koreguoja Jūsų r pagal Jūsų BMI, naudodamas Forrest (1986) interpoliacijos lentelę, kurią sudarė Maskell et al. (2015). [Forrest, 1986][Maskell et al., 2015]
Vyrų pasiskirstymo koeficientas (r) pagal BMI
BMI
r reikšmė
17.9
0.80
21.9
0.75
24.7
0.72
27.2
0.69
29.6
0.66
Moterų pasiskirstymo koeficientas (r) pagal BMI
BMI
r reikšmė
15.6
0.74
20.1
0.69
22.8
0.61
25.3
0.58
27.3
0.53
Atvirkštinis ryšys pasakoja istoriją: didesnis BMI reiškia mažesnį r, o tai reiškia mažiau kūno vandens alkoholiui praskiesti, o tai reiškia aukštesnį. Moterys paprastai turi mažesnes r reikšmes nei vyrai esant tam pačiam BMI dėl skirtumų kūno riebalų pasiskirstyme.
💡
Kai ūgis nepateiktas, skaičiuoklė naudoja populiacijos vidurkius: r = 0,72 vyrams ir r = 0,61 moterims. Pridėjus ūgį gaunamas labiau individualizuotas — ir tikslesnis — įvertis.
Kaip Jūsų organizme absorbuojamas alkoholis
Originali Widmark formulė daro prielaidą, kad visas alkoholis absorbuojamas akimirksniu — tarsi Jūsų organizmas apdorotų visą gėrimą tą pačią akimirką, kai jį baigi gerti. Iš tikrųjų absorbcija vyksta pagal kreivę, kuri priklauso nuo to, ką gėrei ir ar buvai valgęs.
Alcometer tai modeliuoja naudodamas logistinę (S formos) kreivę kiekvienam gėrimui. Pagrindinis parametras yra t50: laikas, per kurį absorbuojama 50% alkoholio. Skirtingi gėrimai turi skirtingą absorbcijos greitį.
Absorbcijos laikas pagal gėrimo tipą (nevalgius)
Gėrimas
Laikas iki 50% absorbcijos
Laikas iki 95% absorbcijos
Stiprieji gėrimai
36 min
75 min
Vynas
54 min
95 min
Alus
62 min
105 min
Šios reikšmės gautos iš Mitchell et al. (2014), kurie maJūsų absorbciją 15 sveikų vyrų naudojant kryžminį tyrimo dizainą. Stiprieji gėrimai sukėlė aukščiausią pikinį, po jų vynas, tada alus — net kai bendras alkoholio kiekis buvo vienodas.
💡
Valgymas viską sulėtina maždaug 30 minučių, tačiau Alcometer sąmoningai nesumažina bendro absorbuoto alkoholio kiekio, kai esi valgęs. Tai yra saugumui konservatyvus pasirinkimas: neįvertinimas gali būti pavojingas, todėl mes geriau šiek tiek pervertiname, nei neįvertiname.
Kaip Jūsų kepenys šalina alkoholį
Kepenis galima laikyti ribotos talpos metaboliniu keliu, kuri gali apdoroti tik maždaug vieną gėrimą per valandą. Skirtingai nuo daugumos medžiagų, alkoholis eliminuojamas maždaug pastoviu greičiu (vadinamu nulinės eilės kinetika) — Jūsų kepenys dirba visu pajėgumu, nepaisant to, kiek alkoholio yra Jūsų kraujyje.
Alcometer naudoja eliminacijos greičius iš didžiausios sisteminės apžvalgos šia tema (Jones, 2010):
Lytis
Eliminacijos greitis
Ekvivalentas
Vyras
0.168 permille/h
~16.8 mg/dL/h
Moteris
0.190 permille/h
~19.0 mg/dL/h
Moterys iš tikrųjų eliminuoja alkoholį šiek tiek greičiau nei vyrai absoliučiais skaičiais, greičiausiai dėl proporcingai didesnio kepenų ir kūno svorio santykio.
Yra viena svarbi išimtis: kai Jūsų nukrenta labai žemai (žemiau maždaug 0,005%), Jūsų kepenys pereina nuo pastovaus greičio apdorojimo prie lėtesnio, nuo koncentracijos priklausomo režimo. Taip yra todėl, kad kepenų fermentas, atsakingas už alkoholio apdorojimą (alkoholio dehidrogenazė), nebėra visiškai prisotintas esant labai žemam alkoholio lygiui. Alcometer modeliuoja šį perėjimą, o tai reiškia, kad "paskutinis lašas" alkoholio eliminuojamas neproporcingai ilgiau — detalė, kurią dauguma skaičiuoklių praleidžia.
Kodėl rodome tris linijas, o ne vieną
Vienas skaičius sukuria klaidingą tikslumo pojūtį. Iš tikrųjų, net su tobulais įvesties duomenimis, du tos pačios lyties, svorio ir ūgio žmonės, suvartojantys identiškus kiekius, turės skirtingus lygius. Kūno sudėtis, kepenų fermentų aktyvumas, hidratacija ir genetika — visa tai vaidina svarbų vaidmenį.
Alcometer tai sprendžia atlikdamas tris lygiagrečias simuliacijas kiekvienam scenarijui, naudodamas neapibrėžtumo koeficientus iš Maskell et al. (2015):
Juosta
Pasiskirstymo koeficientas (r)
Eliminacijos greitis
Ką tai reiškia
Optimistinis
r x 1,092 (didesnis)
Greitesnis 22%
Greitesnis metabolizmas, palanki kūno sudėtis
Tipinis
r x 1,0 (vidutinis)
Vidutinis greitis
Labiausiai tikėtinas įvertis Jūsų demografiniams duomenims
Konservatyvus
r x 0,908 (mažesnis)
Lėtesnis 22%
Lėtesnis metabolizmas, mažiau palanki kūno sudėtis
💡
Trys juostos apima maždaug centrinę 80% populiacijos variacijos dalį. Maždaug 10% žmonių pateks už konservatyvios juostos ribų bet kuria kryptimi. Štai kodėl mes visada sakome, kad tai yra įverčiai, o ne matavimai.
Metabolizmo kreivės ir teisinio slenksčio konteksto įvertinimas
Alcometer vykdo simuliaciją į priekį laike, minutė po minutės, kad parodytų edukacinę metabolizmo kreivę ir pasirinktų teisinių ribų kontekstą. Tai nėra vairavimo sprendimo įrankis.
Saugumo sumetimais „laikas iki teisinės ribos" rodinyje naudojama konservatyvi juosta, sąmoningai klystant atsargumo pusėje. Jei svarstai, ar esi žemiau ribos, tikriausiai nori blogiausio atvejo įverčio — ne optimistinio.
Svarbu: kodėl tai yra įverčiai, o ne garantijos
Šis įvertinimas daro prielaidą, kad nėra papildomų gėrimų, vaistų sąveikų ar medicininių būklių, veikiančių metabolizmą. Jo niekada nenaudokite tinkamumui vairuoti nustatyti.
Ko modelis negali atsižvelgti
Kaip ir bet kuris modelis, skaičiuoklė daro supaprastinančias prielaidas. Štai svarbiausi veiksniai, kurių ji neapima:
Veiksnys
Kodėl tai svarbu
Genetinė fermentų variacija
ADH/ALDH variantai (dažni Rytų Azijos populiacijose) gali dramatiškai pakeisti metabolizmo greitį
Vaistų sąveikos
Daugelis vaistų veikia skrandžio ar kepenų alkoholio apdorojimą
Kepenų liga
Lėtinės ligos sumažina metabolinį pajėgumą žemiau modeliuojamų greičių
Ekstremalios kūno sudėtys
Labai raumeningi žmonės gali turėti r reikšmes už modeliuojamo diapazono
Chroniškas sunkus gėrimas
Fermentų indukcija (CYP2E1) gali padidinti eliminacijos greičius iki 25-35 mg/dL/val
Vėmimas
Jei vemi netrukus po gėrimo, faktinė absorbcija gali būti daug mažesnė
Karbonatacija
Gazuoti mišiniai gali pagreitinti skrandžio ištuštinimą ir absorbciją
Amžius, aukštis, menstruacinis ciklas
Visi veikia, bet šiuo metu nėra modeliuojami
Reguliacinis ir teisinis atsakomybės atsisakymas
Ši skaičiuoklė pateikia tik edukacinius įverčius — ne teisinius, medicininius ar teismo ekspertizės nustatymus.
kraujo alkoholio kiekis įvertis negali pakeisti sertifikuoto alkotesterio ar kraujo tyrimo.
Teisinės ribos skiriasi priklausomai nuo jurisdikcijos, vairuotojo klasės ir transporto priemonės tipo.
Bet koks virš 0,0 rodo alkoholio buvimą ir galimą pažeidimą.
Nuorodos
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
Watsono lygtis: kūno vandens alternatyva Widmarko r
Widmarko pasiskirstymo koeficientas r yra alkoholio koncentracija kraujyje vertinimo darbinis pagrindas, tačiau jo gerai žinoma struktūrinė silpnybė: jis kūno vandens dalį traktuoja kaip koeficientą, susietą su lytimi ir grubia KMI lentele, o iš tikrųjų etanolio atskiedimui svarbu individo visas kūno vanduo (TBW). 1981 m. Watson, Watson ir Batt paskelbė regresijos lygtis TBW įvertinti pagal amžių, ūgį ir svorį.
Praktinis skirtumas tarp Widmarko ir Watsono ryškiausiai pasireiškia dviejose grupėse: nutukusiems tiriamiesiems, kurių riebalinis audinys mažina vandens dalį, ir labai lieseems, raumeningiems tiriamiesiems. Maskell ir kolegos 2015 m. aiškiai rekomendavo Watsoną vietoj Widmarko dėl teisėkūros tikslumo.
Santykis 2100:1: kodėl alkoholio matuokliai skiriasi nuo alkoholio koncentracija kraujyje
Kiekvienas kada nors parduotas alkoholio matuoklis daro prielaidą apie fiksuotą santykį tarp etanolio koncentracijos giluminiame (alveolių) ore ir etanolio koncentracijos, tiekiamoje alveolius aprūpinančioje kraujotakoje. Šis santykis yra kraujo-kvėpavimo pasiskirstymo koeficientas, ir pagal konvenciją nustatytas ties 2100:1.
Problema yra ta, kad 2100:1 yra populiacijos vidurkis. Individualūs pasiskirstymo santykiai siekia nuo 1 500:1 iki 3 000:1.
Jones 2010 m. sisteminė apžvalga padarė išvadą, kad 2100:1 konvencija tinka populiacijos lygio vairavimo išgėrus įgyvendinimui, bet niekada neturėtų būti interpretuojama kaip tikslus individo konvertavimas.
alkoholio koncentracija kraujyje vienetai: Rozetos akmuo
Alkoholio koncentracija kraujyje turi daugiau vienetų nei bet kuri kita įprasta laboratorinė reikšmė.
Žymėjimas
Ekvivalentai
Tipinis naudojimas
1 ‰ (promilė)
= 0,1% = 1 g/L = 100 mg/100 ml
ES, didžioji pasaulio dalis
0,1%
= 1 ‰ = 1 g/L
JAV
1 g/L
= 1 ‰ = 0,1% = 100 mg/dL
Klinikinės laboratorijos
1 mg/L BrAC × 2100
= 1 g/L alkoholio koncentracija kraujyje
Kvėpavimo-kraujo konvertavimas
JAV teisinė vairavimo riba 0,08% konvertuojasi į 0,8 g/L ir 0,8 ‰. ES numatytasis 0,5 ‰ konvertuojasi į 0,05% ir 0,5 g/L.
Vairuotojas sustabdomas 01:00, ir iki 02:30 policijos nuovadoje paimto kraujo mėginio metu išmatuota alkoholio koncentracija kraujyje yra 0,062%. Prokuratūra nori žinoti, kokia buvo vairuotojo alkoholio koncentracija kraujyje vairavimo metu. Procedūra, kuri atsako į šį klausimą, yra atgalinis ekstrapoliavimas:
Jei manome, kad vairuotojas buvo poabsorbcinėje fazėje vairavimo metu, ir naudojame Jones 2010 lyčiai tinkamą pašalinimo greitį, 1,5 valandos ekstrapoliavimas esant 0,168 ‰/val. pridės maždaug 0,025 ‰ prie matavimo. Maskell 2015 m. nustatė, kad gerai atliktame retrogradiame Widmarke liekamoji neapibrėžtis yra maždaug ±15-20%.
ADH1B*2 ir ALDH2*2: kodėl Widmarkui reikia genetinės korekcijos
Widmarko sistema prisiima vieną pašalinimo greitį per lytį, supaprastinimą, kuris slepia vieną didžiausių alkoholio metabolizmo realaus pasaulio variantų.
Pirmasis variantas yra ADH1B*2, vieno nukleotido polimorfizmas, kuris gamina fermentą, kurio katalizinis aktyvumas yra apie 40 kartų didesnis. ADH1B*2 yra paplitęs Rytų Azijoje — nešiojamas maždaug 75% gyventojų.
Antrasis variantas yra ALDH2*2. ALDH2*2 pasiekia 30-50% paplitimą Japonijoje, Korėjoje ir dalyse Kinijos.
Alcometer šiuo metu šių alelių nemodeliuoja; vienas pašalinimo greitis per lytį vis dar naudojamas.
Dažniausi klausimai
Kodėl Alcometer rodo 3 alkoholio koncentracija kraujyje linijas vietoj 1?
Net ir esant tobulai įvedčiai, tikroji alkoholio koncentracija kraujyje skiriasi maždaug ±20% aplink bet kurį modelio įvertinimą dėl individualių skirtumų. Alcometer vykdo tris lygiagrečias simuliacijas — optimistinę, tipinę ir konservatyvią — naudodamas Maskell ir kt. (2015) neapibrėžties koeficientus.
Ar Widmarko formulė yra tiksli?
Klasikinė 1932 m. Widmarko lygtis yra tiksli populiacijos vidutinei alkoholio koncentracija kraujyje iki maždaug ±20%, tačiau ji daro supaprastinančias prielaidas. Alcometer naudoja Widmarko pagrindą, bet pakeičia statines dalis įrodymais pagrįstais pomodeliais.
Kuo skiriasi kvėpavimo ir kraujo alkoholis?
Kraujo alkoholis (alkoholio koncentracija kraujyje) yra etanolio masė kraujo tūrio vienete. Kvėpavimo alkoholis (BrAC) yra etanolio masė iškvėpto alveolinio oro tūrio vienete. Jie susieti kraujo-kvėpavimo pasiskirstymo koeficientu, konvenciškai 2100:1.
Ar alkoholio koncentracija kraujyje skaičiuoklė gali pasakyti mano teismą tikslią alkoholio koncentracija kraujyje?
Ne. Teisme priimtina alkoholio koncentracija kraujyje reikalauja sertifikuoto kvėpavimo arba kraujo tyrimo. Bet kokia skaičiuoklė gauna statistinį įvertinimą, kuris yra ±20% neapibrėžties juostoje.
Ar skirtingos genetikos žmonės metabolizuoja alkoholį skirtingai?
Taip, labai. Du fermento aleliai svarbiausi. ADH1B*2 gamina alkoholio dehidrogenazę maždaug 40 kartų greičiau. ALDH2*2 gamina beveik neaktyvią aldehido dehidrogenazę.
Kaip atgalinis ekstrapoliavimas veikia vairavimo išgėrus bylose?
Atgalinis ekstrapoliavimas įvertina ankstesnio laiko alkoholio koncentracija kraujyje iš vėlesnio matavimo. Jei 02:30 paimtas kraujo mėginys rodo 0,062% ir asmuo yra poabsorbcinėje fazėje, praėjusio laiko padauginimas iš lyčiai tinkamos pašalinimo greičio duoda atgaline tvarka ekstrapolitą alkoholio koncentracija kraujyje vairavimo metu.