Der Wandel zu einer ethnisch neutralen Spirometrie

In der Arbeitsmedizin ist die Spirometrie ein zentrales Instrument zum Schutz und zur Überwachung von Beschäftigten in Tätigkeiten, die aufgrund verschiedener arbeitsbedingter inhalativer Gefährdungen ein Risiko für die Atemwegsgesundheit darstellen. Sie wird häufig eingesetzt, um:

• die Ausgangs-Lungenfunktion (Baseline) festzulegen

• Veränderungen der Lungenfunktion im Zeitverlauf zu überwachen

• die Eignung für bestimmte Tätigkeiten zu beurteilen

• die Begutachtung arbeitsbedingter Erkrankungen und Entschädigungsansprüche zu unterstützen

Die im Rahmen der Spirometrie gemessenen Werte werden mit sogenannten Sollwerten (predicted values) verglichen. Diese repräsentieren die erwartete Lungenfunktion einer gesunden Person gleichen Alters, biologischen Geschlechts, gleicher Körpergröße und  nach bisheriger Praxis auch gleicher ethnischer Zugehörigkeit. Dieser Vergleich dient dazu, zu beurteilen, ob die Lungenfunktion innerhalb des Normbereichs liegt. Die Sollwerte werden mithilfe von Referenzgleichungen berechnet, die auf großen Datensätzen gesunder, nicht rauchender Personen basieren.

Der traditionelle Einsatz von Ethnie in der Spirometrie

Lange Zeit galt es als allgemein akzeptiert, dass vier Hauptfaktoren die Lungenfunktion beeinflussen: Alter, biologisches Geschlecht, Körpergröße und Ethnie. Während für die ersten drei Faktoren klare physiologische Zusammenhänge bestehen (z. B. größere Lungenvolumina bei größeren Personen), wird die Verwendung selbst angegebener ethnischer Zugehörigkeit zur Beurteilung der Lungenfunktion seit Langem kritisch diskutiert.

Ursprünglich basierten ethnienabhängige Anpassungen in der Spirometrie auf beobachteten Unterschieden zwischen Bevölkerungsgruppen. Die Ursachen dieser Unterschiede sind jedoch komplex und keineswegs ausschließlich biologisch. Vielmehr lassen sich diese Anpassungen auf traditionelle medizinische Praktiken zurückführen, die im Kontext zunehmender struktureller Ungleichheit entstanden sind. Ziel der Einbeziehung von Ethnie war es ursprünglich, die Genauigkeit der Interpretation für alle Bevölkerungsgruppen zu verbessern. Ein Anspruch, der heute zunehmend hinterfragt wird.

Die Entstehung von GLI Global

Vor dem Hintergrund wachsender Bedenken veröffentlichten die American Thoracic Society (ATS) in Zusammenarbeit mit der European Respiratory Society (ERS) im April 2023 eine Empfehlung für einen ethnisch neutralen Ansatz zur Interpretation spirometrischer Messungen. Diese Empfehlung stellt ein Update zur neuen ethnisch neutralen Referenzgleichung dar, die 2022 von der Global Lung Function Initiative (GLI) publiziert wurde.

Die GLI ist eine Taskforce unter dem Dach der European Respiratory Society, die weltweit Spirometriedaten sammelt und analysiert, um die Interpretation der Lungenfunktionsdiagnostik zu verbessern. Im Jahr 2012 veröffentlichte die GLI eine ethniespezifische Referenzgleichung, basierend auf Daten von 74.187 gesunden, nicht rauchenden Personen aus 26 Ländern. Diese Gleichung deckte den Altersbereich von 3 bis 95 Jahren ab und umfasste fünf ethnische Kategorien: Kaukasisch, Afroamerikanisch, Nordostasiatisch, Südostasiatisch sowie Andere/Gemischt.

Zum damaligen Zeitpunkt stellte dies eine Verbesserung gegenüber früheren Gleichungen dar, wie etwa der ECSC-Gleichung (European Coal and Steel Community), die lediglich zwischen „kaukasisch“ und „nicht-kaukasisch“ unterschied. Allerdings wurde kritisch angemerkt, dass bei nicht-kaukasischen Personen pauschal eine Reduktion der Sollwerte um 10 % vorgenommen wurde – ohne robuste wissenschaftliche Grundlage und mit dem Risiko, bestehende Verzerrungen zu verstärken.

Die GLI Global 2022-Gleichung wurde auf Basis desselben Datensatzes wie die GLI-2012-Gleichung entwickelt, jedoch über alle ethnischen Kategorien hinweg gemittelt und gleich gewichtet. Dieses neue, ethnisch neutrale Modell verzichtet vollständig auf die Verwendung selbst berichteter Ethnie und soll die natürliche Variabilität der Lungenfunktion in der Gesamtbevölkerung besser abbilden.

Warum der Wechsel zu einem ethnisch neutralen Ansatz?

Die Abkehr von ethniespezifischen Referenzgleichungen wird durch zunehmende Evidenz gestützt, dass Unterschiede in der Lungenfunktion besser durch soziale und Umweltfaktoren erklärt werden können als durch genetische oder anatomische Unterschiede zwischen ethnischen Gruppen.

Zu diesen sozialen Determinanten zählen unter anderem:

• Schadstoffexposition in der Kindheit

• Ernährung und Zugang zur medizinischen Versorgung

• Wohnverhältnisse

• Bildungsniveau und sozioökonomischer Status

Die Anwendung ethniespezifischer Gleichungen ohne Berücksichtigung dieser Faktoren kann zu einer Fehlklassifikation der Erkrankungsschwere führen und bestehende gesundheitliche Ungleichheiten verstärken. Ethnisch neutrale Modelle zielen darauf ab, eine gerechtere Bewertung zu ermöglichen – insbesondere für unterrepräsentierte und langfristig strukturell benachteiligte Bevölkerungsgruppen.

Evidenzlage: GLI 2012 vs. GLI Global 2022

Mehrere Studien haben die Ergebnisse der ethniespezifischen GLI-2012-Gleichung mit der ethnisch neutralen GLI-Global-2022-Gleichung verglichen. Insgesamt zeigen die meisten Untersuchungen, dass die Gesamtvorhersage respiratorischer Parameter ähnlich bleibt, sich jedoch Krankheitsklassifikationen und Schweregrade verändern können. Die zentralen Ergebnisse sind:

• Bei kaukasischen Personen können die Sollwerte geringfügig niedriger ausfallen

• Bei schwarzen sowie bei einigen asiatischen Personen können höhere Sollwerte resultieren

Eine retrospektive Studie von Kanj et al. analysierte über 109.000 Spirometrien. Die Anwendung von GLI Global 2022 führte bei insgesamt 7,6 % der Untersuchungen zu einer veränderten Interpretation. Beobachtet wurde:

• Anstieg der mittleren FEV₁- und FVC-Werte bei weißen und nordostasiatischen Personen

• Abnahme der mittleren FEV₁-Werte bei südostasiatischen und schwarzen Personen, was auf eine potenziell häufigere Detektion funktioneller Einschränkungen hindeutet

Eine Studie von Moffat et al. zeigte zudem, dass sich bei einzelnen Personen die Krankheitsklassifikation ändern kann. Dies deutet darauf hin, dass GLI Global 2022 bei bestimmten Bevölkerungsgruppen zu einer früheren Diagnosestellung beitragen könnte und damit Bemühungen zur Reduktion ethnischer Verzerrungen unterstützt. Gleichzeitig besteht die Sorge, dass bei weißen Personen Erkrankungen möglicherweise unterschätzt werden könnten. Guidot et al. fanden unter Verwendung von GLI 2012 häufiger die Klassifikation restriktiver Ventilationsstörungen bei weißen Personen. Die Autor:innen weisen jedoch darauf hin, dass sich durch veränderte FVC-Grenzwerte Personen oberhalb der unteren Normgrenze (LLN) befinden könnten, obwohl pathologische Einschränkungen bestehen. Spirometrieergebnisse müssen daher stets durch weiterführende Diagnostik ergänzt werden.

Diese Veränderungen können insbesondere in der Arbeitsmedizin weitreichende Folgen haben – etwa durch frühere Krankheitsdetektion, höhere Entschädigungszahlungen oder Einschränkungen der Einsatzfähigkeit in sicherheitskritischen Tätigkeiten, insbesondere bei nicht-weißen Beschäftigten.

Umsetzung ethnisch neutraler Spirometrie in der Praxis

Die Implementierung ethnisch neutraler Referenzwerte erfordert daher ein sorgfältiges und kontextsensibles Vorgehen.

Im Vereinigten Königreich empfiehlt die ARTP, frühere Spirometriedaten für Verlaufsbeobachtungen neu zu berechnen, wobei die gemessenen Werte unverändert bleiben. Arbeitsmedizinisches Fachpersonal sollte Veränderungen kritisch bewerten, um fundierte und faire Entscheidungen zu treffen.

Ist GLI Global noch nicht verfügbar, empfiehlt die ATS die Nutzung der GLI-„Other“-Kategorie, die einen weniger präzisen Mittelwert der früheren ethnischen Kategorien darstellt. Es wird empfohlen, beim Hersteller des Spirometers oder der Auswertungssoftware zu prüfen, ob die entsprechende Gleichung implementiert ist.

Ein Autor aus dem Bereich Public Health der Harvard University weist darauf hin, dass die Einführung ethnisch neutraler Gleichungen dazu führen kann, dass mehr Beschäftigte aus nicht-kaukasischen Bevölkerungsgruppen als lungenfunktionell eingeschränkt eingestuft werden. Dies kann den Zugang zu Entschädigungsleistungen verbessern, aber zugleich – abhängig von nationalen Regelungen – die Eignung für sicherheitsrelevante Tätigkeiten einschränken.

Arbeitsmedizinische Fachkräfte sollten bei der Interpretation spirometrischer Befunde daher:

• keine ethnische Zugehörigkeit für die Interpretation auswählen

• bevorzugt GLI Global verwenden, alternativ GLI-Other

• nach Möglichkeit frühere Daten für Verlaufskontrollen neu berechnen

• zusätzliche klinische Befunde und weiterführende Diagnostik berücksichtigen

• Beschäftigte über die Änderung der Referenzgleichungen informieren und aufklären