Blut- und Atemalkohol- Messungen im statistischen Vergleich - DigDok

Blut- und Atemalkohol- 

Messungen im 

statistischen Vergleich 

von 

Prof. Dr. Andreas Slemeyer 

FH Giessen-Friedberg / Fachbereich Elektrotechnik 1, Wiesenstr. 14 * 35390 Giessen 

Tel.: 0641-309-1913 Fax: 0641-309-2901 E-mail: andreas.slemeyer@e1.fh-giessen.de 

FACHHOCHSCHULE 

GIESSEN 

FRIEDBERG 

UNIVERSITY OF APPLIED SCIENCES

Datenbasis 

Generelle Fragestellungen 

◆ Vergleich des des AAK-Ergebnisses mit mit zeitnahem BAK-Wert 

◆ Gewinnung von von Vergleichswerten BAK/AAK im im strafprozessualen 

Bereich, d.h. d.h. für für AAK>0,55 mg/l mg/l 

(in (in Trinkversuchen kaum kaum erreichbar) 

Quellen 

◆ Rückläufe aus aus den den Bundesländern 

◆ Zeitraum: 1. 1. Jahreshälfte 2000, 2000, überwiegend 2. 2. Quartal Quartal 

Umfang 


GIESSEN 

FRIEDBERG 

UNIVERSITY OF APPLIED SCIENCES 

◆ Erhebungsbogen mit mit Fragen Fragen nach nach Zeiten Zeiten und und Messergebnissen für für 

Vortest, beweisfähigen Test Test und und Blutentnahme und und -analyse. 

◆ Zusätzlich Abfrage aller aller Messwerte lt. lt. Druckerprotokoll Alcotest 7110 

7110 

2 © Slemeyer (2001)

Informationen zu den Messdaten 

Abkürzungen: BAK BAK Blutalkoholkonzentration 

AAK AAK Atemalkoholkonzentration 

GC GC Gaschromatografie (Blutalkoholanalyse) 

ADH ADH Alkoholdehydrogenase (Blutalkoholanalyse) 

Messgröße 

BAK/AAK 

GC, ADH 

AAK1, AAK2 

Bedingung 

Zeitdifferenz

Häufigkeitsverteilung der AAK-Werte 

Summenhäufigkeit Summenhäufigkeit in in % 

100 

100 

50 

50 

0 

0 

12,5 

12,5 

25,7 

25,7 

Verteilung Verteilung der der AAK-Werte 

AAK-Werte 

N=1412 N=1412 

62,3 

62,3 

0,5 

0,5 

95,4 

90,5 

95,4 

90,5 

80,0 

80,0 

1,0 

1,0 

MW_AAK MW_AAK 

1,5 

1,5 

2,0 

2,0 


GIESSEN 

FRIEDBERG 


Kommentar: 

Fast Fast 75 75 % aller aller AAK- AAK- 

Werte Werte über über 0,55 0,55 mg/l mg/l 

(in (in Trinkversuchen 

nicht nicht erreichbar) 


Abweichungen bei 

Blut- und Atemalkohol-Analyse 

Blutprobe 

ADH-Analyse: 

2 Einzelwerte 

Abweichungsarten 

GC-Analyse: 

2 Einzelwerte 


GIESSEN 

FRIEDBERG 


Atemprobe 1 Atemprobe 2 

Brennstoffzelle: 

1 Einzelwert 

IR-Sensor: 

1 Einzelwert 

◆ systematische Abweichungen → Messrichtigkeit 

◆ zufällige Abweichungen → Präzision, Wiederholungsgenauigkeit 

Vergleich BAK/AAK 

◆ Im Im Wesentlichen bestimmt durch durch Abweichungen in in der der Kalibrierung und und 

physiologische Einflussgrößen 


Systematische und zufällige Abweichungen 

Beispiel: Schussbild 

systematischer Fehler 

groß klein 

zufälliger Fehler 

klein groß 


GIESSEN 

FRIEDBERG 


Allgemeine Vorgehensweise 

zur zur Reduzierung von von 

Abweichungen 

◆ Analysenverfahren ◆ Analysenverfahren so so 

gestalten, gestalten, dass dass der der zufällige zufällige 

Fehler Fehler erheblich erheblich geringer geringer ist ist 

als als der der systematische. 

systematische. 

Plausibilitätsprüfung auf auf 

Messrichtigkeit: 

◆ 

◆ Verwendung Verwendung mehrerer mehrerer 

unabhängiger unabhängiger Verfahren Verfahren 

◆ 

◆ Kontrolle Kontrolle der der Streubreite Streubreite der der 

Einzelwerte Einzelwerte 


BAK- bzw. AAK-Mittelwerte 

aus statistischer Sicht 

Vorgaben für für BAK BAK 

Basis: Basis: Gutachten BGA BGA bzw. bzw. BGH-Entscheidung (zuletzt (zuletzt 1999): 1999): 

◆ Qualitätsprüfung durch durch Kontrolle der der Streubreite (Max. (Max. -Min.): -Min.): 

BAK BAK

Differenz der AAK-Werte: 

Abhängigkeit von der Konzentration 

mg/l 

0,10 

0,08 

0,06 

0,04 

0,02 

0,00 

-0,02 

-0,04 

-0,06 

-0,08 

-0,10 

Zulässige Grenzen nach DIN VDE 0405 

Differenz der Atemwerte als Funktion der AAK 

N=1412 


GIESSEN 

FRIEDBERG 


0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 

mg/l 


Vergleich der analysentechnischen Qualität 

Besonderheiten der der jeweiligen Methoden 

◆ Ergebnis der der Atemalkoholanalyse basiert basiert auf auf zwei zwei unabhängigen 

Atemproben, analysiert nach nach zwei zwei unabhängigen Methoden mit mit je je 1 

Einzelwert 

◆ Ergebnis der der Blutalkoholanalyse basiert basiert auf auf einer einer homogenen 

Blutprobe, analysiert nach nach zwei zwei unabhängigen Methoden mit mit je je zwei zwei 

Einzelwerten 

Was unterscheidet die AAK von der BAK? 

• Messrichtigkeit durch Bauartzulassung und Eichung garantiert 

• 2 unabhängig gewonnene Proben 

(bedeutet aus statistischer Sicht: 1 zusätzlicher Freiheitsgrad) 


GIESSEN 

FRIEDBERG 



Kriterien für den statistischen Vergleich 


GIESSEN 

FRIEDBERG 


◆ Differenz der Ergebnisse der beiden Analysenverfahren 

(für Blut- bzw. Atemalkoholanalyse nur getrennt möglich) 

◆ Varianz 

Maß für die Streuung der Messwerte um den Mittelwert. Entspricht der 

mittleren quadratischen Abweichung der Einzelwerte vom Mittelwert. 

◆ Standardabweichung 

Positive Quadratwurzel aus der Varianz 

◆ Variationskoeffizient 

Relative Standardabweichung. Ermöglicht den Vergleich mit anderen 

Messwerten unterschiedlichen Mittelwertes. 

◆ Bestimmheitsmaß R 2 

Maß für die Qualität des statistischen Zusammenhangs zwischen zwei 

Größen, hier BAK und AAK. 

R2 = 1 → fester, beschreibbarer Zusammenhang gegeben (ideal) 

R2 ◆ Differenz der Ergebnisse der beiden Analysenverfahren 

(für Blut- bzw. Atemalkoholanalyse nur getrennt möglich) 

◆ Varianz 

Maß für die Streuung der Messwerte um den Mittelwert. Entspricht der 

mittleren quadratischen Abweichung der Einzelwerte vom Mittelwert. 

◆ Standardabweichung 

Positive Quadratwurzel aus der Varianz 

◆ Variationskoeffizient 

Relative Standardabweichung. Ermöglicht den Vergleich mit anderen 

Messwerten unterschiedlichen Mittelwertes. 

◆ Bestimmheitsmaß R 

= 0 → kein statistischer Zusammenhang gegeben 

2 

Maß für die Qualität des statistischen Zusammenhangs zwischen zwei 

Größen, hier BAK und AAK. 

R2 = 1 → fester, beschreibbarer Zusammenhang gegeben (ideal) 

R2 = 0 → kein statistischer Zusammenhang gegeben 


Häufigkeit 

BAK-Analyse: Vergleich von ADH und GC 

500 

400 

300 

200 

100 

ADH GC 

0 

0 

-0,2 

Differenz ADH1-ADH2 (gesamt, N=1280) 

1 

1 

0 

3 

3 

-0,1 

6 

22 

92 

331 

500 

0,0 

Promille 

230 

65 

17 

4 

4 

0,1 

0 

0 

0 

0 

0,2 

Häufigkeit 

400 

300 

200 

100 

0 

0 0 1 0 


GIESSEN 

FRIEDBERG 


Differenz GC1-GC2 (gesamt, N=1280) 

7 7 28 

67 

142 

320 

422 

189 

60 

25 7 0 4 1 0 0 

-0,2 -0,1 0,0 0,1 0,2 

Promille 

Streubreite sowie sowie Standardabweichung bei bei GC GC größer größer als als bei bei ADH ADH ! ! 


Häufigkeit in % 

AAK und BAK: Differenz der Verfahren 

Atemalkohol Blutalkohol 

22 

20 

18 

16 

14 

12 

10 

8 

6 

4 

2 

0 

Häufigkeitsverteilung der Differenzen AAK1-AAK2 

N=1412 

0,1 0,8 

0,07 

1 

3 

4 

8 

14 

22 

-0,10 -0,08 -0,06 -0,04 -0,02 0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 

20 

Differenz in mg/l 

12 

8 

3 1,4 

0,8 

0,4 0,3 

0,1 0,1 


GIESSEN 

FRIEDBERG 


Streubreite sowie sowie mittlere mittlere Standardabweichung bei bei Atemalkohol geringer als als 

bei bei Blutalkohol! 

Haufigkeit in % 

15 

10 

5 

0 

Häufigkeitsverteilung der Differenz der Mittelwerte ADH-GC 

N=1266 

1,6 

0,8 

0,0 0,08 

0,08 0,08 

-0,2 

-0,1 

5 

9 

14 

17 

17 

0,0 

12 

10 

5 

Differenz in Promille 

3 

2,2 1,2 

0,9 0,6 

0,3 0,2 

0,1 

0,2 


Vergleich der Einzelanalysenverfahren: 

Standardabweichung 

ADH ADH 

‰ 

GC GC 

‰ 

BAK BAK 

‰ 

AAK•2,1 AAK•2,1 

‰ 

AAK AAK 

mg/l mg/l 

gesamt gesamt 0,012 0,012 0,016 0,016 0,029 0,029 0,025 0,025 0,012 0,012 

BAK

Variationskoeffizient 


GIESSEN 

FRIEDBERG 


Vergleich der der Variationskoeffizienten von von BAK BAK und und AAK AAK 

◆ Ursache für für Streuungen 

hauptsächlich Abweichungen bezüglich Messrichtigkeit (Blutanalyse) 

bzw. bzw. Variation in in der der Probenzusammensetzung (Atemanalyse) 

◆ Berechnung 

Variationskoeffizient berechnet aus aus der der Standardabweichung der der 

Einzelwerte, bezogen auf auf den den jeweiligen Mittelwert 

Alle Konzentrationen 

BAK < 1,1 ‰ bzw. AAK < 0,55 mg/l 

BAK ≥ 1,1 ‰ bzw. AAK ≥ 0,55 mg/l 

v BAK 

2,01 % 

2,57 % 

1,89 % 

v AAK 

1,86 % 

1,94 % 

1,88 % 


Vergleich BAK-AAK: Regression (gesamt) 

BAK in Promille 

4,0 

3,5 

3,0 

2,5 

2,0 

1,5 

1,0 

0,5 

0,0 

Korrelation BAK/AAK 

Zeitdifferenz max. +/-30 Min., N=923 

BAK = 2,134 $ AAK + 0,018 

R 2 = 0,97 

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 

AAK in mg/l 

Q=2,0 


GIESSEN 

FRIEDBERG 



BAK/AAK im Bereich der Grenzwerte: 

Δt ï ! 15 min 

BAK in Promille 

2,0 

1,8 

1,6 

1,4 

1,2 

1,0 

0,8 

0,6 

0,4 

0,2 

0,0 

Q=2,0 

Korrelation BAK/AAK im Bereich der Grenzwerte 

Zeitdifferenz max. +/- 15 Minuten 

BAK = 2,117 $ AAK + 0,042 

R 2 = 0,95 

0,5 Promille 

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 0,5 0,55 0,6 0,65 0,7 

AAK in mg/l 

0,8 Promille 

1,1 Promille 


GIESSEN 

FRIEDBERG 



Schopenhauer und die Mathematik 

Arthur Schopenhauer 

„Où „Où le le calcul commence, 

l‘intelligence des des 

phénomènes cesse.“ 

„Wer nur nur Zahlen im im Kopf Kopf 

hat, hat, kann den den wahren 

Dingen nicht nicht auf auf die die 

Spur Spur kommen.“ 

1788-1860 


GIESSEN 

FRIEDBERG 



Definition des Quotienten BAK/AAK 

Bedeutung 

◆ Ermöglicht eine eine statistische 

Beschreibung des des Zusammenhangs 

zwischen AAK AAK und und BAK BAK 

◆ Wegen Wegen verschiedener Einflussgrößen 

keine keine allgemeingültige Konvertierung 

von von BAK BAK nach nach AAK AAK oder oder umgekehrt 

möglich 

Wesentliche Einflussgrößen 

◆ Kalibrierung der der jeweiligen 

Messverfahren 

◆ arterio-venöse Differenz 

◆ Umrechung von von Serum Serum auf auf Vollblut Vollblut 

◆ Hämatokritwert 

◆ Perfusion 

◆ Art Art der der Ventilation vor vor und und während 

der der Probenabgabe 

BAK 

0 

Mittelwert 

?AAK 


GIESSEN 

FRIEDBERG 


?BAK 

AAK 

Steigung der der Geraden: 

Q = ?BAK/?AAK 


Quotient BAK/AAK: Häufigkeitsverteilung 

Häufigkeit 

300 

200 

100 

0 

1,5 

Häufigkeitsverteilung der Q-Werte 

(gesamt, N=923, max. +/- 30 Min.) 

0 

1,7 

1 

10 

1,9 

69 

196 

290 

2,1 

227 

2,3 

81 

33 

6 

2,5 

5 

2,7 

Q in Promille/mg/l 

2 

1 

0 

2,9 

0 

1 

3,1 

1 

3,3 

0 


GIESSEN 

FRIEDBERG 


Mittelwert: Q=2,166 

Mittlere 50 %: 

Q = 2,07 ...2,25 

Q min = 1,75 

Q max = 3,20 


Häufigkeitsverteilung der Q-Werte 

für AAKm0,55 bzw. AAK

Quotient BAK/AAK als Funktion der AAK 

Q 

3,4 

3,2 

3,0 

2,8 

2,6 

2,4 

2,2 

2,0 

1,8 

1,6 

Quotient BAK/AAK als Funktion der AAK 

Zeitdifferenz max. +/-30 Min., N=923 

Q = -0,0748 $ AAK + 2,218 

R 2 = 0,016 


GIESSEN 

FRIEDBERG 


0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 

AAK in mg/l 


Quotient BAK/AAK als Funktion 

der Zeitdifferenz Δ t 

Q 

Quotient BAK/AAK als Funktion der 

Zeitdifferenz zwischen Atemprobe und Blutentnahme 

Zeitdifferenz max. +/- 30 Min., N=923 

Q = -0,0048 $ ?t + 2,195 

R 2 = 0,33 

Blutentnahme vor Atemtest Blutentnahme nach Atemtest 


GIESSEN 

FRIEDBERG 


-30 -20 -10 0 10 20 30 

?t in min 

3,5 

3,0 

2,5 

2,0 

1,5 


Quotient BAK/AAK: Ergebnisse 

gesamt 

AAK< 0,55 mg/l 

AAKm0,55 mg/l 

Q mittel 

in ‰/mg/l 

2,166 

2,236 

2,149 

s 

in ‰/mg/l 

0,143 

0,180 

0,127 

v 

in % 

Anmerkungen 

Anmerkungen 

◆ Q-Wert ◆ Q-Wert verringert verringert sich sich mit mit 

❏ steigender ❏ steigender Konzentration 

Konzentration 

❏ Vergrößerung ❏ Vergrößerung des des Abstands Abstands zwischen zwischen Atem- Atem- und und Blutprobe Blutprobe 

◆ Abweichungen ◆ Abweichungen von von Q nach nach oben oben erheblich erheblich größer größer als als nach nach unten: unten: 

Q max = 

max = 3,20 3,20 ‰ /mg/l /mg/l Q min = 

min = 1,75 1,75 ‰ /mg/l /mg/l 

(Bedeutung: (Bedeutung: BAK BAK in in Einzelfällen Einzelfällen erheblich erheblich höher höher im im Verhältnis Verhältnis zur zur AAK!) AAK!) 

6,6 

8,1 

5,9 

N 

923 

176 

747 


GIESSEN 

FRIEDBERG 



Quotient BAK/AAK: Ergebnisse anderer Studien 

Autoren Eigene Daten Brackemeyer BGA-GA Köhler Jones 

Typ Feld Feld Feld Labor Feld 

N 923 251 236 341 793 

Q mittel 2,166 2,073 2,097 2,311 2,259 

S 0,143 0,13 0,11 0,345 0,221 


GIESSEN 

FRIEDBERG 


Q Min /Q Max 1,75/3,20 1,61/2,52 1,75/2,44 ¡1,9/¡6,1 1,82/2,70* 

Bem. Zeitdiff. 

max. 30 Min. 

Zeitdiff. 

max. 15 Min. 

für N=92 

Gilt für Zeit 2h 

nach 

Trinkende 

Zeitdiff. 

max. 5 Min. 

Blutentnahme 

6 ... 60 Min. 

nach Atemtest 

*Grenzen für ein Vertrauensniveau von 95 % 


Vergleich der Analysenverfahren 

Streuung der der Einzelwerte 

◆ Standardabweichung der der ADH-Methode im im 

Vergleich zur zur GC-Methode geringer 

Wahrscheinliche Ursache: Einzelne Ausreißer 

◆ Standardabweichung der der AAK AAK multipliziert mit mit 

Q=2,1 Q=2,1 stets stets geringer als als Standardabweichung der der 

4 Einzelwerte der der BAK BAK 

(obwohl für für AAK AAK 2 unabhängige Proben Proben 

erforderlich sind!) sind!) 

◆ Variationskoeffizient (= (= relative relative Standardabweichung) 

der der AAK AAK ebenfalls geringer als als 

Variationskoeffizient der der 4 Einzelwerte der der BAK 

BAK 


GIESSEN 

FRIEDBERG 



Ergebnisse: Falsch-positive AAK-Werte 

Basis Basis 

923 923 bzw. bzw. 436 436 Datensätze Datensätze BAK/AAK BAK/AAK mit mit 

Zeitdifferenz Zeitdifferenz max. max. ! 30 30 bzw. bzw. !15 !15 Minuten Minuten 

Fragestellung 

Fragestellung 

Anteil Anteil der der BAK-Werte BAK-Werte unterhalb unterhalb des des entsprechenden entsprechenden BAK- BAK- 

Grenzwertes Grenzwertes bei bei gegebener gegebener AAK AAK 

Vorgabe Vorgabe des des Gesetzgebers 

Gesetzgebers 

Bei Bei Erreichen Erreichen des des AAK-Grenzwertes AAK-Grenzwertes sollen sollen mind. mind. 75 75 % der der dazu dazu 

gehörenden gehörenden BAK-Werte BAK-Werte über über dem dem jeweiligen jeweiligen BAK-Grenzwert BAK-Grenzwert liegen. liegen. 

Ergebnis Ergebnis 

◆ Bei ◆ Bei Erreichen Erreichen der der AAK-Grenzwerte AAK-Grenzwerte 0,25 0,25 bzw. bzw. 0,40 0,40 mg/l: mg/l: 

alle alle BAK-Werte BAK-Werte ë 0,5 0,5 bzw. bzw. ë 0,8 0,8 ‰ 

◆ Bei ◆ Bei Erreichen Erreichen des des AAK-Grenzwertes AAK-Grenzwertes 0,55 0,55 mg/l: mg/l: 

nur nur 7 Werte Werte (15 (15 Minuten: Minuten: nur nur 2 Werte) Werte) < 1,1 1,1 ‰ 

◆ Für ◆ Für AAKë0,58 AAKë0,58 mg/l: mg/l: 

alle alle BAK-Werte BAK-Werte ë 1,1 1,1 ‰. 

‰. 


GIESSEN 

FRIEDBERG 



Zusammenfassung: 

OWi-Bereich (AAK

Zusammenfassung 

Strafpozessualer Bereich (AAK m 0,55 mg/l) 

◆ Schwerpunkt der der Datenbasis liegt liegt im im Bereich 

über über 0,55 0,55 mg/l: mg/l: 

➨ 746 746 von von 923 923 Datensätzen mit mit AAK AAK m0,55 m0,55 mg/l mg/l 

◆ Korrelation Blut-Atem hier hier besser besser als als im im OWi- OWi- 

Bereich 

◆ BAK/AAK-Quotient sinkt sinkt mit mit wachsender 

Zeitdifferenz zwischen Blut- Blut- und und Atemtest: 

➨ Indiz Indiz für für Vorliegen der der Abbauphase in in den den 

meisten Fällen. 

Fällen. 


GIESSEN 

FRIEDBERG 



Fazit 

◆ Zuverlässigkeit der der Atemalkoholanalyse durch durch 

umfassende Daten Daten bestätigt 

◆ Festlegung der der korrespondierenden Grenzwerte 

der der AAK AAK im im OWi-Bereich gerechtfertigt, da da ohne ohne 

Benachteiligung für für die die Betroffenen 

◆ Einsatz Einsatz im im strafpozessualen Bereich als als Ersatz Ersatz 

für für die die Blutprobe gerechtfertigt 


GIESSEN 

FRIEDBERG

Blut- und Atemalkohol- Messungen im statistischen Vergleich - DigDok

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