Зависимость «доза–эффект». Риск-ориентированный подход для тяжёлого труда. Г. В. Федорович (№ 3, 2017)

Скачать выпуск "Безопасность и охрана труда" №3,2017

Г.В.Федорович,

д.ф-м.н., Технический директор ООО «НТМ-Защита», Москва

Е-mail: fedorgv@gmail.com

 

Реферат

В работе рассмотрен вопрос о рационализации зависимости «доза-эффект» и представление ее в форме, пригодной для исчисления профессиональных рисков и для актуарных расчетов. Объектом исследования выбрано вредное воздействие тяжелого труда,  представляющее наиболее значимую угрозу здоровью работающего населения – как по статистике причин, так и по статистике последствий.

Ориентация на риск определяется использованием постажевых распределений уровней заболеваемости работников для описания «эффекта». Эти распределения аналогичны биометрическим функциям дожития и смертности в демографии. При таком определении «эффекта», «доза» становится параметром биометрической функции, определяющим ее поведение и, в конечном счете, профессиональный риск.

Для тяжелого труда  физиологической мерой физической активности является метаболический эквивалент нагрузки МЕТ. В основе дозирования тяжести труда лежит принятая в биологии гипотеза о том, что суммарный (за время жизни) МЕТ может служить мерой собственного (биологического)  возраста организма. Так определенный биологический возраст влияет на поведение биометрической функции «эффект» и должен быть выбран в качестве оценки дозы тяжелого труда.

Рационализация гигиены труда на основе зависимости «доза-эффект» дает возможность включения деятельности по охране труда  на производстве в систему менеджмента предприятия, что обеспечивает экономическое преимущество за счет снижения связанных с профессиональными рисками потерь рабочего времени по нетрудоспособности, потерь, связанных с возможностью срыва сроков поставки продукции, финансовых потерь на различные компенсационные выплаты и.т.д.

 

Ключевые слова:

Доза, эффект, профессиональный риск, биометрические функции, метаболический эквивалент, биологический возраст, охрана труда, экономическая эффективность.

 

The dose-effect relationship for heavy work

Risk-oriented approach

G.V.Fedorovitch

Ph.D., Technical director, NTM Ltd,

Название статьи:

 

Abstract

In the paper we consider the rationalization of the dose-effect relationship and its presentation in a form suitable for the calculation of occupational risks and for actuarial calculations. The heavy work was chosen as an object of research. It represents the most significant threat to the health of the workers, both in the statistics of causes and in the statistics of consequences.

The risk orientation is determined by using distributions of the sickness rate of workers to describe the "effect". These distributions are similar to the biometric functions of survival and mortality in demography. With this definition of "effect", the "dose" becomes a parameter of the biometric function that determines its behavior and, ultimately, professional risk.

For heavy work, the physiological measure of physical activity is the metabolic equivalent of task (MET). Dosing of heavy work is based on the hypothesis, which adopted in biology, that the total (during lifetime) MET can serve as a measure of the organism's biological age. Biological age determined in this way influences the behavior of the biometric function "effect" and should be chosen as an estimate of the dose of  heavy work.

The rationalization of occupational health based on the dose-effect relationship enables the inclusion of occupational safety and health at work in the enterprise's management system. It provides an economic advantage by reducing the associated work-related losses in terms of disability, the loss of time for delivery products, financial losses for various compensation payments, etc.

Keywords:

Dose, effect, occupational risk, biometric functions, metabolic equivalent of task, biological age, occupational safety, economic efficiency.

 

Введение

 

По определению гигиена – это профилактическая дисциплина, изучающая воздействие внешней среды и/или трудового процесса на организм человека с целью разработки санитарно-гигиенических и лечебных мероприятий, направленных на создание наиболее благоприятных условий труда и быта, обеспечение высокого уровня жизни и трудоспособности населения. Концепция воздействия представляет собой одну из самых плодотворных идей в гигиене. Там, где ее удается провести последовательно и корректно (химия, аэрозоли, ионизирующее излучение, акустика) она дает наиболее полное решение прямой задачи гигиены. 

Существует и имеет не меньшую практическую значимость и обратная задача. Результаты гигиенических исследований должны определять состав и эффективность мероприятий по защите от вредного воздействия, в частности – разработку санитарно-гигиенических требований к условиям труда и быта. Гигиенические нормы и правила являются основой законодательства в области оздоровления среды обитания и труда, устройства и содержания коммунальной среды и промышленных предприятий, эргономики труда.  Формулировка и обоснование таких норм и правил является обратной задачей по отношению к прямой задаче определения влияния внешних условий на состояние здоровья человека.

Для решения прямой и обратной задач необходимо иметь рациональные (как они определены в монографии [1]) функциональные зависимости между количественными характеристиками воздействия и результата. В этом случае уместно говорить уже не об общей связи «воздействие-результат», а о ее рациональном варианте – зависимости «доза-эффект». Целесообразность введения рациональной зависимости «доза-эффект» обусловлена также и тем, что это необходимый этап на пути трансформации эпидемиологии профессиональных заболеваний (далее – ПЗ), являющейся научной основой  деятельности по охране труда, в строгую дисциплину с методологией количественных оценок.  Это будет способ исследования, нацеленный на получение особым образом структурированных данных и использование специфических методов анализа такой информации.

Обычно под «дозой» понимается некоторое количество, характеризующее воздействие. Невозможно общее определение «дозы» - анализ шумового воздействия принципиально отличается от анализа воздействия аэрозолей и т.д. Для некоторых видов  факторов, например – для электромагнитных полей, механизм воздействия неясен и «доза» вводится по аналогии, в расчете на то, что по мере углубления понимания процесса воздействия понятие «дозы» будет уточнено.

Что касается «эффекта», здесь возможна некоторая генерализация подхода. Дело в том, что для  гигиены результатом воздействия вредных факторов является обусловленное этим воздействием ПЗ.  Несмотря на разнообразие нозологических форм таких заболеваний, им присущи некоторые общие черты. Соответственно, они допускают описание в рамках вполне общих дескриптивных математических моделей  развития заболевания, придающих четкость и композиционную ясность «эффекту», не всегда различимых у реальных объектов моделирования.

В работе описан переход от словесной конструкции типа «воздействие-результат» к рациональной зависимости «доза - эффект» для вредного воздействия тяжелого труда. Выбор объекта обусловлен тем, что именно такое воздействие представляет собой наиболее значимую угрозу здоровью работающего населения – как по статистике причин, так и по статистике последствий [2].

В настоящее время принят риск-ориентированный подход к проблемам гигиены труда [3]. Будем придерживаться этой тенденции при анализе представлений об «эффекте» воздействия вредных производственных факторов (далее – ВПФ). Для этого, однако, следует уточнить понятие «риск».

Проблема профессионального риска была сформулирована почти полвека назад в Конвенциях Международной организации  труда и Рекомендациях Международной организации по стандартизации. Тем не менее, до настоящего времени в этой области не существует даже устоявшейся терминологии. Самому понятию «профессиональный риск» в различных документах даются различные трактовки. Если ограничиться отечественными нормативными документами, можно обнаружить достаточно существенные различия в определениях. Например, в Федеральном законе ФЗ № 125 [4], профессиональный риск определяется как «Вероятность повреждения (утраты) здоровья или смерти, связанная с исполнением обязанностей по трудовому договору (контракту) …».  В принятом позже Федеральном законе ФЗ № 184 [5] в аналогичное определение вводится новое понятие: «Вероятность причинения вреда жизни или здоровью граждан … с учетом тяжести этого вреда». В ГОСТ Р ИСО/МЭК 51-2002  [6] в определении ПР появляется понятие ущерба: «Сочетание вероятности нанесения ущерба и тяжести этого ущерба». Аналогичное определение дается в ГОСТ 12.0.230 – 2007 ССБТ [7] : «Сочетание вероятности возникновения в процессе трудовой деятельности опасного события, тяжести травмы или другого ущерба для здоровья человека, вызванных этим событием». Иными словами, в дополнение к вероятности вреда, в понятие риска в последнее время вводится еще и связанный с этим ущерб.

Пока риск определялся только как вероятность вреда, для его рациональной (количественной) оценки можно было использовать богатый арсенал средств, накопленных в эпидемиологии ПЗ (см.напр.[1]). Так например,  частоту и вероятность ПЗ можно характеризовать эпидемиологическими индексами, своими для каждого типа исследований. Так определенный риск можно использовать для оценки ущерба, при этом необходимы специальные методы анализа, аналогичные тем, что применяются в актуарных расчетах[8]. Определения, включающие «с учетом тяжести» или «сочетание вероятности … [c] тяжестью» не указывают на математические операции и, соответственно, лишают смысла исследования риска.

Естественно связать вероятность возникновения ПЗ с эпидемиологическим риском (см. [9]).  Это позволяет определить количественно «эффект», т.е. рационализирует эту составляющую зависимости «доза-эффект» - определяет ее меру. Развитие этого направления выявляет существование двух видов риска: индивидуальный риск (см. [10]) возникновения ПЗ у отдельного работника, растущий со стажем работы и классом условий труда (далее – КУТ), и групповой риск, определяемый (см. [11]) через биометрические функции (они широко используются в демографических исследованиях). Тем самым исследование эффекта становится риск-ориентированным.

Описывая «эффект» (риск) биометрической функцией, «дозу» следует связывать с изменением ее параметров. Рационализированная таким образом зависимость «доза-эффект» может служить  основой интегрирования системы охраны труда в финансово-экономический менеджмент предприятия [8]. Через биометрические функции дорабатывания и интенсивность выхода на пенсию можно определить работоспособность важнейшего компонента производства – трудового коллектива.

Профилактика ПЗ на производстве, включение этой деятельности в систему менеджмента, обеспечивает экономическое преимущество предприятию за счет снижения, связанных с профессиональными рисками потерь рабочего времени по нетрудоспособности, потерь, связанных с возможностью срыва сроков поставки продукции, финансовых потерь на различные компенсационные выплаты и.т.д. Снижение рисков на рабочих местах одновременно повышает имидж, конкурентоспособность, привлекательность организации для своих работников и заинтересованных сторон, обеспечивая устойчивое ее развитие. Именно это представляет собой системный подход к организации современного производства.

  1. Эффект. Риск-ориентированный подход.

 

Высказанное в [1] предложение рассматривать заболевания с временной утратой  трудоспособности (далее – ЗВУТ) вместе с ПЗ как части единого комплекса профессионально обусловленного заболевания (далее – ПОЗ) явилось плодотворной идеей для описания эффектов воздействия ВПФ на работника. Стало возможным использовать для анализа рисков и ущербов аппарат биометрических функций.

  1. Эффект как процесс.
  2.  

Началом заболевания следует считать начало воздействия на организм болезнетворного агента. Соответственно, ПОЗ начинается при первом контакте работника с ВПФ. Первый период развития ПОЗ – субклиническая (латентная) форма заболевания, протекающая  скрытно и не проявляющаяся как физиологическое расстройство. Благодаря защитным приспособительным реакциям организма, вначале имеется достаточно ресурсов для подавления возможных проявлений физиологических расстройств.

Следующий период развития ПОЗ можно отождествить с продромальным периодом  - с момента появления первых признаков начинающегося заболевания до полного формирования болезни. Развитие патологического процесса в этот период приводит время от времени к физиологическим расстройствам, проявляющимся в форме ЗВУТ. Как правило, в течение продромального периода наблюдается учащение случаев ЗВУТ, что отражает внутренние процессы накопления физиологических расстройств в организме. О тяжести отдельных случаев ЗВУТ можно было бы судить по их длительности. Здесь, однако, важную роль играют такие факторы, как качество медицинской помощи, режим рекреационного периода и т.п. Совокупно они могут приводить к тому, что длительность  отдельных случаев ЗВУТ может не меняться  на протяжении всего продромального периода.

Дальнейшее развитие ПОЗ, если вызвавшая его причина не устранена, можно отождествить с клиническим периодом выраженного хронического заболевания. Значительные физиологические и морфологические изменения, накопленные в продромальный период, либо закрепляются, либо даже трансформируются в саморазвивающийся процесс. Как правило, именно на этой стадии признается факт возникновения ПЗ, т.е. заболевание работника, являющееся результатом воздействия на него ВПФ,  повлекшее временную или стойкую утрату им профессиональной трудоспособности.

  1.  Характеристики продромального периода ПОЗ.

Для конкретизации общих принципов в каждом случае необходимо  приписать количественные характеристики основным качественным особенностям динамики болезни. Так же, как и сами принципы, эти характеристики должны быть универсальными и достаточно просто фиксируемыми. На одну из возможностей было указано в работах [11], [12] , в которых описана техника моделирования  развития ПОЗ на основе теории цепей Маркова. В ходе построения модели были выявлены важные феноменологические параметры динамики ЗВУТ -  средние длительности цикла «заболевание-выздоровление» L  и продолжительности болезни  l . Обе эти величины несложно определяются по результатам углубленного изучения ЗВУТ [13] – по количеству случаев К и количеству дней D заболеваний в коллективе из N работников в течение определенного срока Y :  L  = Y*N/K , l = D/K . Обратная величина v = 1/ L  = K/N/Y имеет смысл частоты ЗВУТ. Универсальность и простота определения этих величин делают их подходящими кандидатами на роль стандартных феноменологических характеристик динамики ПОЗ. В поддержку этой точки зрения можно заметить, что величины L и l непосредственно связаны с такими важными эпидемиологическими характеристиками как вероятности заболеть a = 1/( L - l)  и выздороветь b = 1/ l   в обследуемом коллективе (в единицу времени). Предполагая Марковский характер процесса, можно пойти дальше  [12] и определить вероятность найти здорового P0 = b/(a+b) или больного P1 = a/(a+b) работника в коллективе. Через указанные параметры ПОЗ можно связать уровни профессионального риска с эпидемиологическими рисками (абсолютным, относительным, этиологической фракцией). 

  1.  Индивидуальный риск.

Характерной чертой развития ПОЗ является учащение случаев ЗВУТ в течение продромального периода. Так проявляются внутренние процессы накопления физиологических расстройств в организме. Указанием на общность этого явления можно считать положения Приказа № 302н  Минздравсоцразвития [14], согласно которым важным признаком ПЗ, позволяющим установить инвалидность, признается учащение обострений до 2-4 случаев в год (в зависимости от нозологии ПЗ). В ряде публикаций приводятся результаты непосредственных наблюдений явления учащения случаев ЗВУТ с увеличением стажа работы. Так например, в работе [15] было обнаружено, что длительность циклов L  сокращается (соответственно, частота v растет) у нефтяников Сибири по мере увеличения стажа работы во вредных условиях. Впоследствии это было подтверждено в работе [16] на примере нефтяников Казахстана. Данные этих работ позволяют определить количественные характеристики явления.

Введем в рассмотрение счетчик j циклов «заболевание-выздоровление», случившихся от начала работы до стажа t . Приведенные в [15] и [16] данные относятся к стажу работы ti = 3 года и t1 = 12 лет. Для нефтяников Сибири вначале K0 = 41,8 случаев ЗВУТ (результат приведен к численности N = 100 человек и длительности наблюдения Y = 1 год). Это соответствует L 0 = 2,4 года (соответствующая частота v0 = 0,42 год-1). Через t1 = 12 лет наблюдалось  K1 = 168,3 случая ЗВУТ, что соответствует L 1 = 0,59 года (v1 = 1,7 год-1).

Анализ  этих данных [17] приводит к следующему результату: величина Lj в j-том цикле равна L 0 /(1+j*J ),  где J  ≈ 0,28 . За t1 = 12 лет среднее число циклов составило J ≈ 11.  По данным о динамике ЗВУТ у нефтяников Казахстана [17] имеем близкие значения: J  = 0,27  а  J ≈ 9 .  Изменения длительности L  цикла «заболевание-выздоровление» с ростом стажа τ описывается формулой:

L  (t) = L 0 * exp(-t*J/L 0)                                                                     (1)

Среднее значение длительности < L  > за время стажа работы t1  определяется формулой

< L > = (1/t1)*  L (t) = (L 02/Jt1)*[1 – t1 exp(-J t/ L 0)]                                (2)

Обычно t1 >> L 0  и при не слишком малой величине J имеем < L > ≈ L 02/Jt , или

                 J ≈ L 02/< L >/t1                                                                               (3)

Использовавшийся в [17] метод анализа динамических характеристик ЗВУТ не привязан к какими-либо моделями развития ПОЗ и поэтому может быть использован в любой из них. При этом динамические характеристики ПОЗ варьируют в зависимости от уровня и состава ВПФ и нозологических форм ПОЗ.

Если принять длительность цикла на начало трудового стажа L  ≈ 2,4 года (как в работах [15] и [16]), то по данным об  < L > на различных производствах с использованием формулы (3) можно оценить характеристику динамики ПЗ на них. В качестве иллюстрации используем для расчета темпа роста J, полученные в 90-х годах прошлого века (см.напр.[18]) данные о ЗВУТ работников, трудящихся в условиях, характеризующихся различными классами условий труда (далее – КУТ). Исходные данные приведены в таблице 1 вместе с результатами расчетов параметров < L > , l  и  J для различных КУТ на производстве.

Таблица 1

Динамические характеристики развития ПЗ в зависимости от КУТ

КУТ

K

D

< L >, годы

l, дни

J

2

69,35

902,5

1,44

13,0

0,10

3.1

78,5

1010

1,27

12,9

0,11

3.2

87,7

1117,5

1,14

12,7

0,13

3.3

93,8

1189,5

1,07

12,7

0,14

3.4

99,9

1253,5

1,00

12,5

0,14

4

102,9

1281

0,97

12,4

0,15

 

 

Видно, что длительность ЗВУТ  l  слабо зависит от условий труда, что вполне согласуется с высказанным выше предположением о важной роли таких факторов, как качество медицинской помощи, режим рекреационного периода и т.п. По-видимому, именно они приводят к наблюдаемому эффекту. Напротив, средняя длительность  < L >  циклов «заболевание-выздоровление» заметно (и предсказуемо) меняется с условиями труда.  Соответственно, меняется и темп роста J:  в полтора раза от допустимых до опасных условий труда.

Количественно оценки темпа роста J по усредненным данным о ЗВУТ и по начальному стажу работы нефтяников приводят к результатам одного порядка. Тем не менее, нельзя не заметить различия (более чем вдвое) этих оценок. По-видимому, здесь сказываются качественные отличия в исходном статистическом материале: нефтяники представляют собой группу работников, подвергающихся более или менее одинаковым вредным производственным воздействиям, соответственно нозологическая структура ЗВУТ у них более или менее однородна.  Результаты [18] наоборот,  представляют собой смесь данных по всем возможным ВПФ и нозологическим формам ЗВУТ.

  1. Относительный риск ПЗ.

Динамические характеристики ПЗ  L (t) и l  позволяют перейти к эпидемиологическому описанию развития ПЗ. Как отмечено в п.1.2, через них можно оценить вероятности найти здорового P0 = b/(a+b) или больного P1 = a/(a+b) работника в коллективе. Риск возникновения заболевания R равен вероятности найти заболевшего работника. Выражая a и b через динамические характеристики ПЗ  L(t)  и l , получим

  1. (t) = Р1(t) = l / L (t)                                                               (4)

 

Из-за уменьшения периода цикла  L (t)  риск R возникновения заболевания растет со стажем работы τ .

Будем отмечать индексом 0 когорту работников не подвергающихся воздействию ВПФ, а индексом 1 – когорту, подвергающуюся такому воздействию. Изменения длительности L  цикла «заболевание-выздоровление» с ростом стажа будем описывать соотношением (1). Риски возникновения заболеваний в этих когортах равны R0(t) =  [l /L(t)]0  и R1(t) =  [l / L (t)]1 соответственно.  Относительный риск RR(t), описывающий увеличение риска заболевания под действием ВПФ равен отношению вероятности заболевания у работников подвергающихся воздействию ВПФ к вероятности заболевания у работников, не подвергающихся такому воздействию.

RR(t) = R1(t)/R0(t) = [L (t) ]/ [L (t)]1                                                        (5)

Обе длительности циклов в этой формуле меняются со стажем по экспоненциальному закону (1). По аналогичному закону изменяется и относительный риск RR(t), однако в показателе экспоненты следует заменить коэффициент J  на разницу коэффициентов JRR = J1 - J0, характеризующих разные когорты:  

RR(t) = exp(t*JRR/ L  0)                                                                      (6)

Так как темп роста J растет с ухудшением условий труда (см. выше), то J1 > J0 и JRR > 0 , т.е. относительный риск экспоненциально растет с ростом стажа работы во вредных условиях.  Этот рост происходит тем быстрее, чем хуже (больше КУТ) условия труда.

Соотношение (6) выражает «эффект» непосредственно в терминах риска. При этом воздействие ВПФ задается значением параметра J. Именно оно определяется дозой воздействия (см. ниже разд.2), рационализируя тем самым зависимость «доза-эффект».

При конкретных расчетах в качестве когорты, не подвергавшейся воздействию ВПФ, целесообразно выбрать работающих в оптимальных и допустимых условиях, так как такая работа  не влияет на здоровье работников. Например, из таблицы 1 следует выбрать значение J0 = 0.1, соответствующее КУТ 2. Так выбранные коэффициенты  JRR  использовались для расчетов  относительного риска по формуле (11). Результаты приведены на рис.1. Аргументом служит величина стажа в относительных единицах t/t1 (стаж прекращения работы t1принят равным 40 лет).

 

 

Рисунок 1. Динамика роста индивидуального риска ПЗ при работе с различными КУТ.

 

Качественно зависимость относительного  риска RR от стажа и условий труда вполне ожидаема, интерес представляют количественные характеристики. В эпидемиологии принято отождествлять различные величины относительного риска со степенью обусловленности заболевания вызвавшим его фактором (см. напр. [19]). Интерпретация значений RR, принятая в эпидемиологии, сведена в табл.2.

Таблица 2.

Интерпретация значений относительного риска RR

 

Значение RR

Сила связи

< 1

Нулевая

1 – 1,5

Малая

1,5 – 2

Средняя

2 – 3,2

Высокая

3,2 – 5

Очень высокая

> 5

Почти полная

 

 

Сопоставление графиков на рис.1 с интерпретацией значений относительного риска RR из табл.2  показывает, что при работе в условиях КУТ 3.2 и хуже уровни причинно-следственные связи заболеваний с производственной средой становятся средними и высокими уже в течение рабочего стажа. Например, при работе с КУТ 3.2 связь становится средней при стаже более 30 лет. При работе с КУТ 3.4 связь средняя в интервале t = 17 – 30 лет, а при стаже более 30 лет связь становится высокой, т.е заболевание можно уверенно классифицировать как профессиональное.

Численные значения стажевых порогов для различных степеней связи можно взять из табл.3 (с использованием интерпретации, приведенной в табл.2)

 

Таблица 3

Значения стажа работы (годы),

начиная с которого становятся заметными уровни

причинно-следственных связей заболеваний с ВПФ

RR \ КУТ

3.1

3.2

3.3

3.4

4

1,5

59,1

29,5

22,1

17,7

16,1

2

101,0

50,4

37,8

30,3

27,5

3,2

169,5

84,5

63,4

50,8

46,2

5

234,5

116,9

87,8

70,2

64,0

 

 

Работа до стажа 40 -45 лет в условиях КУТ 3.1 не приводит к сколько-нибудь статистически значимой причинно-следственной связи заболеваний с производственной средой.  При работе во вредных условиях с КУТ 3.2-4 связь заболевания с производственными условиями становится средней и высокой. Это можно интерпретировать как появление оснований для идентификации заболевания как профессионального. В то же время из таблицы 3 следует, что никакой реальный стаж работы не приводит к очень высокой (RR > 3,2) степени связи заболеваний с условиями труда.

 

 

  1.  Групповой риск.

Описание эпидемиологической ситуации в группе представляет собой рутинную демографическую задачу, решаемую рутинными методами. При расчетах профессионального риска утраты трудоспособности из-за работы во вредных условиях труда,  основным структурным элементом статистических моделей (см. напр. [20]) является случайная величина – стаж работы t, распределение которой описывается «функцией дорабатывания» - вероятностью Р(t), или интенсивностью событий m(t) возникновения ПЗ. Эти функции «собираются» из рисков отдельных членов группы и представляют основные биометрические характеристики динамики популяций [20]. В «классической» демографии для них используют термины «функция дожития» и «интенсивность/скорость смертности» соответственно. Связь между ними определяется формулой

                                                         (7)

Биометрическая функция

                                           (8)

дает  скорость уменьшения численности популяции в результате ПЗ при стаже t.

Интенсивность событий m(t) возникновения ПЗ естественно отождествить  со скоростью роста риска (6) со стажем работы τ :

 

μ  = dRR/dτ  = exp(t*J/L 0) * (l/L 0)/(ϑ/L 0)                                      (9)

 

В результате получим:

 

W(τ) = P(0)*(l/L 0)*(ϑ/L 0) *exp(t*J/L 0)*exp{-(l/L 0)*[ exp(t*J/L 0) -1]}       (10)

 

Обе функции – P(τ) и W(τ) представлены на графике рис.2

 

 

Рис.2 Функции дорабатывания P(t) и скорость ухода с работы W = -dP/dt

 

Максимум функции W(τ) приходится на стаж работы τ1, определяемый соотношением

τ1 =   (L 0/ϑ)*ln (L 0 / l)                       (11)

Для модельного описания ПОЗ достаточно нескольких параметров (L , l , J), причем их смысл и направления изменения вполне очевидны. Например, величины L и l наблюдаемы непосредственно, ухудшение условий труда приводит к росту коэффициента J и т.д. Иными словами, параметры группового риска полностью определяются через индивидуальный риск, однако, по аналогии с демографией, компонуются в биометрические функции.

Соотношение (11) позволяет оценить наблюдаемые параметры эпидемиологической обстановки в рабочих коллективах. Используя данные, приведенные в табл.1, можно оценить медианное время развития ПЗ при работе с различными КУТ.  Эти данные приведены в таблице 4.

 

Таблица 4

Медианный стаж развития ПЗ для работ с различными КУТ

КУТ

3.1

3.2

3.3

3.4

4

Стаж, годы

41,4

30,6

26,2

24,1

21,7

 

 

Заболеваемость ПЗ  учитывается в статистической отчетности. Например, в статистическом сборнике [21] приведены (табл. 7 -18) распределения ПЗ по стажу работы в разрезе КУТ. Эти данные в графическом виде представлены на графиках рис.3.

Рисунок 3. Распределение стажа развития ПЗ для профессии «горнорабочие» [21]. 

Сопоставление графиков (экстремумы распределений) с данными в табл.4 показывает, что характеристики группового риска (медианный стаж ПЗ) для работы с различными КУТ правильно предсказывается биометрической функцией (11) с параметрами индивидуального риска (L , l , J).

Биометрические функции (8) и (10) представляют собой описание эффекта, которое можно непосредственно использовать для оценки профессиональных рисков (далее – ПР) и в качестве исходных данных актуарных расчетов (см.[8]). Например, на основании результатов обследования рабочих мест в РФ, приведенных в сборниках [2] и [3] можно оценить ПР как долю  рабочих выходящих на пенсию по (связанной с ПЗ) инвалидности по отношению к тем, кто заканчивает работу по стажу.  Для работы в условиях КУТ 1 и 2 из-за ПЗ на пенсию уходит незначительная доля (ПР около 5%) работников, в основном они дорабатывают до пенсионного возраста. Для работы в условиях КУТ 3.1 эта доля близка к половине, т.е. ПР возрастает на порядок по сравнению с КУТ 1 и 2. При дальнейшем ухудшении условий труда практически все работники не дорабатывают до пенсии, а уходят с работы, получив ПЗ.

Существует возможность использования ПР для оценки страховых нетто-тарифов, покрывающих пенсионные выплаты работникам, вышедшим на пенсию из-за хронических ПЗ. Для условий труда с КУТ 3.1 – 3.4 оценка дает тариф 21 – 25 %, что представляется вполне разумным [8]. 

  1. Доза – параметр биометрического описания.

 

Выше «эффект» описывается некоторой биометрической функцией (10) от переменной τ (стаж) и параметров: начальной частоты ЗВУТ  νo = 1/Lо   и скорости ее изменения ϑ. Задача последующего – выяснить: как воздействие внешних факторов меняет эти параметры.  

В общем виде доза – это количественная характеристика действия вредного фактора. При этом уровень воздействия определяется как интенсивностью воздействия, так и его продолжительностью. Гипотеза о том, что последствия воздействия (D) определяются произведением концентрации (С) вещества и продолжительности времени (Т), в течение которого оно вводится, приписывается Ф.Хаберу (Fritz Haber) : D = С × T . Тот факт, что соотношение между D, С и Т простое и наглядное, привел к популярности закона Ф.Хабера у токсикологов. К середине прошлого века, концепция дозы стала успешно использоваться в исследованиях эффектов ионизирующих излучений, пылевого и акустического воздействия.

Такой подход лежит в основе многих современных стандартов, методик и руководств в области гигиены и экологии. Следует иметь в виду, однако, что невозможно общее определение «дозы» - анализ шумового воздействия, например, принципиально отличается от анализа воздействия АПФД и т.д. Для некоторых видов  факторов (для ЭМП, например) механизм воздействия неясен и «доза» вводится по аналогии, в расчете на то, что понятие «дозы» будет уточнено по мере углубления понимания процесса воздействия ВПФ на организм.

  1. От «воздействия» к «дозе».

Первый шаг – словесное описание ВПФ и последствий его воздействия. Федеральный закон ФЗ № 426 [22] (в ст.14) дает определение ВПФ – это те условия труда, которые приводят к ПЗ. Пример словесного описания воздействия – это Перечень профзаболеваний Минздрава [23]. В нем приведены названия и причины ПЗ, т.е. формально этот документ содержит исчерпывающий список названий ВПФ. В разделе IV этого Перечня приведен обширный список заболеваний, которые связаны с одним фактором – с физическими перегрузками и функциональным перенапряжением отдельных органов и систем. Именно этому фактору ниже будет уделено основное внимание.

Чтобы перейти от «воздействия» к «дозе» следует дать количественную характеристику фактору, т.е.  рационализировать подход (в соответствии с определением этой процедуры в [1]). На начальном этапе достаточно эмпирически установленных связей параметров воздействия ВПФ и биометрического описания риска. Чтобы продвигаться дальше, например, дать обоснованные рекомендации по ограничению вредного воздействия на организм работника,  следует уточнить параметры физиологических реакций на  ВПФ.  

При дозировании тяжелого труда в рамках риск-ориентированного подхода  эффектом (риском) считается рост со стажем заболеваемости работников. Важно отметить, что такой рост – естественный процесс, определяющий старение. Точное определение этиологии старения вряд ли возможно. Эволюционные биологи считают, что старение уменьшает возможность выживать и размножаться из-за «ухудшения внутренних физиологических качеств». Это приводит к идее о том, что у организма может быть некий «истинный» биологический возраст (далее – БВ). Один из подходов к определению этого возраста – искать биомаркеры старения, то, что меняется в организме и может быть использовано, как прогнозирующий фактор связанных со старением болезней или оставшегося срока жизни. В настоящее время предложено несколько десятков методов определения БВ. Реально БВ – это модельное понятие, определяемое как соответствие индивидуального морфофункционального уровня некоторой среднестатистической норме в данной популяции, отражающее неравномерность развития, зрелости и старения различных физиологических систем и темп возрастных изменений адаптационных возможностей организма. Роль ВПФ в этом процессе сводится к ускорению старения – превышению БВ работника над календарным возрастом (далее – КВ). Это обстоятельство используется во многих исследованиях связи биологического возраста с вредными условиями труда. При этом «доза» получает естественное определение как отношение  БВ/КВ .

  1. Ускоренное старение вследствие воздействия ВПФ.

Формирование возрастных морфофизиологических изменений в организме человека определяется (наряду с генетическими и биологическими факторами) в том числе – и особенностями трудовой деятельности. При этом влияние ВПФ проявляется не только в развитии утомления, снижении адаптационно-компенсаторных возможностей организма, но и в ускорении темпа биологического старения. Количественные характеристики темпа старения имеют существенную прогностическую ценность для оценки здоровья как отдельного человека, так и групп, подверженных тем или иным рискам, а также могут служить объективной мерой эффективности таких воздействий на человека как изменение образа жизни, использование диет, различных биодобавок, физиотерапевтических воздействий и т.д.

Обзор результатов исследований, в которых прослеживалась зависимость БВ от характера и условий труда, времени рабочей смены и т.д. дан в [24]. Определение БВ является методом диагностики, который принципиально ориентирован на количественную оценку состояния здоровья организма человека путем количественного определения степени его старения. Большинство отечественных гигиенистов в своих исследованиях использует методику определения биологического возраста, разработанную в Институте геронтологии АМН СССР [25] по показателям артериального давления, продолжительности задержки дыхания на вдохе и выдохе, жизненной емкости легких, массе тела, состоянию слуха и зрения, статической балансировке, скорости распространения пульсовой волны по артериям эластичного и мышечного типа и их соотношению, электрокардиографическим показателям, субъективной оценке здоровья, символ-цифровому тесту.

Долговременные наблюдения за работниками разных профессий в различных условиях производства доказали высокую информативность методик определения БВ как для прогнозирования динамики состояния их здоровья, так и для оценки эффективности осуществляемых оздоровительных реабилитационных мероприятий.  Однако, до конца не решенными проблемами остаются классификация и стандартизация тестов определения БВ, а также проблема адекватности результатов, полученных различными методами на различных популяциях [26], [27].

Несмотря на определенную условность (в силу расчетного характера) показателя БВ, использование методов, позволяющих интегрально оценить состояние здоровья человека путем изучения и оценки БВ, представляется весьма перспективным для использования в гигиенических исследованиях с целью выявления групп риска развития ПЗ или ухудшения здоровья, возникающего в результате действия ВПФ, а также для оценки эффективности лечебно-профилактических мероприятий.

  1. Этиология старения.

Вполне общими словами старение организмов может быть определено как прогрессивное ухудшение физиологических функций, потеря жизнеспособности и увеличение уязвимости. Общепринятой  этиологии старении до настоящего времени не предложено. Процесс старения сложен, для объяснения множества различных проявлений старения можно использовать множество различных подходов. Практически для всех существующих теорий старения справедливо утверждение о том, что с общей точки зрения старение есть процесс исчерпания ресурсов [28]. Скорость старения, соответственно, определяется скоростью исчерпания ресурсов, т.е. физической активностью индивида.

Первые, относящиеся к началу прошлого века,  механистические гипотезы рассматривали старение как простое изнашивание клеток и тканей. Например, согласно энергетической теория старения, существует о6ратная зависимость между интенсивностью о6мена, энергией и продолжительностью жизни: количество энергии (отнесенное к килограмму массы тела), которое может 6ыть израсходовано за всю взрослую жизнь,  постоянно у всех животных одного вида.

Во второй половине прошлого века наибольшую распространенность получили более сложные молекулярно-генетические гипотезы.  Возрастные изменения генетического аппарата рассматриваются либо как наследственно запрограммированные, ли6о как случайные. С этой точки зрения, старение может быть либо запрограммированным закономерным процессом ли6о результатом накопления случайных оши6ок в системе хранения и передачи генетической информации. Сюда же относятся теории, основывающиеся на предположении, что основная причина старения заключается в накоплении с возрастом генетических повреждений в результате мутаций, которые могут быть как случайныи (спонтанными), так и вызванными различными повреждающими факторами (ионизирующая радиация, стрессы, ультрафиолетовые лучи, вирусы, накопление в организме побочных продуктов химических реакций и др.).

  1. Собственное  время организма.

Поскольку в основе развития организма лежат процессы роста и обмена, можно предполагать, что организм развивается по своему собственному (биологическому) времени, а внешнее (календарное) время служит лишь для фиксации его взаимодействия с внешней средой. В биологии собственное  время определяется удельной скоростью метаболизма. По Дж.Райсу (Reiss J.O.) «удельный метаболизм за время жизни» [29] совпадает с интегральной (т.е. дозовой) физической активностью.

В биологии гигиенически значимой единицей физической активности организма принимается отношение полного энерговыделения  к весу тела. Эта специфическая единица – метаболический эквивалент нагрузки МЕТ (Metabolic Equivalent of Task) является физиологической мерой физической активности. В качестве единицы МЕТ принята величина МЕТ0  ≈ 1 ккал/час/кг (1,16 Вт/кг), характеризующая расход энергии в покое (базальный метаболизм). В соответствии с гипотезой Ф.Хабера, чем больше величина МЕТ и чем дольше длится тяжелый труд, тем больше доза его вредного воздействия. Точнее: на том интервале времени Т, когда энерговыделение постоянно, дозу можно определить произведением Т´МЕТ . В общем случае меняющейся со временем величины MET, дозу, полученную от некоторого начального (нулевого)  момента времени до времени Т следует определять интегралом

                                                                (12)

В исследованиях по гигиене труда за начальное время целесообразно выбрать, например, время поступления на работу, а за конечное время Т можно выбрать стаж работы. Если работа не сопряжена с существенными физическими усилиями, доза определяется базальным метаболизмом:    D0 = Т*МЕТ0 .

Дж. Райс предложил понятие «удельный метаболизм за время жизни», определив его (с точностью до обозначений) формулой (12).  Гипотеза Дж. Райса [29] формулируется так: суммарное за время жизни количество энергии, использованное единицей массы, определяет продолжительность жизнии это количество примерно одинаково для всех особей рассматриваемого вида животных.

Гипотеза о том, что суммарная (за время жизни) удельная скорость метаболизма может служить мерой внутреннего (собственного) возраста организма, довольно популярна в биологии. Эта величина, рассчитанная за максимальное время жизни (так называемая константа Рубнера), является константой для животных, стоящих на одном уровне эволюционного развития [30], [31]. 

2.3.2. Следствия для гигиены труда.

Можно полагать, что описанное в разд. 2.3. ускоренное старение вследствие воздействия ВПФ есть следствие ускорения собственного времени организма с ростом интенсивности метаболизма. Отсюда непосредственно следует возможность отождествления собственного и БВ. В этом случае отношение

К = D(T)/D0                                                                               (13)

определяет превышение собственного биологического времени над календарным временем Т. Для того, чтобы оно было репрезентативным, следует выбирать интервал (0 – Т) достаточно большим, включающим  особенности реального режима труда и отдыха работника. Если учесть 2 выходных дня в неделю и ежегодный месячный отпуск,  то среднегодовую величину К можно определить формулой

К = 0,78 + 0,22*МЕТw/МЕТ0                                                               (14)

где через МЕТw обозначена величина метаболического эквивалента, характерная для выполняемой работы.

Например, труд землекопа или ручной труд рабочего в шахте характеризуются величиной МЕТw ≈ 5 ккал/час/кг [32].  Для  них К ≈ 1,9  т.е. за время работы биологический возраст набирается почти вдвое быстрее, чем календарный. Такого сорта заключения допускают проверку статистическими данными по заболеваемости ПОЗ в различных группах работников. Отечественные данные приведены и обсуждаются выше (см. разд. 1.5).

Не дифференцированные по условиям труда статистические результаты можно найти в документах американского агентства BLS (The Bureau of Labor Statistics) [33].  Подборка данных (Table 68) из этого документа  приведена в табл.5. Графически эти данные приведены на рис.4.

Таблица 5

Распределение (в %) ПОЗ по возрасту и стажу работы

в офисах и в промышленности (строительство и добыча полезных ископаемых)

Возраст (годы)

18

22

30

40

50

60

70

Стаж (годы)

0

4

12

22

32

42

52

Офис [%]

3,10

10,83

21,70

24,94

24,22

11,53

2,16

Строители и шахтеры [%]

2,25

14,04

30,21

27,87

17,03

6,52

0,67

 

Графически эти данные приведены на рис.4.

Видно, что медианный стаж ПОЗ для офисных работников ≈ 30 лет, в то время как для строителей и в промышленности (добыча полезных ископаемых) он примерно вдвое короче (15 лет), что вполне согласуется с приведенной выше оценкой (19), полученной в рамках гипотезы об ускоренном старении работников, занятых тяжелым трудом.

 

Рис.4. Распределение  ПОЗ (в %) по стажу для офисных и промышленных работников.

  1. Определение дозы тяжелого труда.

Результаты проведенного анализа причин и проявлений роста ПОЗ работников со стажем работы дают все необходимое для рационального определения дозы тяжелого труда. Если «эффект» определять через биометрическую функцию (10), то скорость изменения частоты ЗВУТ ϑ  следует определять через интегральную физическую активность (13) формулой

ϑ= ϑK                                                                (15)

где ϑ  – базальная скорость увеличения заболеваемости с возрастом, соответствующая базальному уровню метаболизма, а коэффициент К определяется строго формулой (13), или, приближенно – формулой (14). Коэффициент К представляет собой нормированную величину дозы D(T) воздействия тяжелого труда, и через соотношение (15) определяет «эффект» (10).  Переход от «эффекта» к рискам и ущербам описан в разд.1.5.

Согласно данным, приведенным в табл.1, средняя (по всем нозологиям ПЗ) скорость  ϑ ≈ 0,1. Для отдельных классов ПОЗ и видов ВПФ коэффициенты перехода от дозы МЕТ (12) к дозе (15), определяющей эффект ВПФ могут отличаться от приведенных. Необходимо дальнейшее развитие риск-ориентированных основ санитарно-гигиенического анализа условий труда и влияния ВПФ на здоровье работников.

Заключение.

В работе рассмотрены вопросы рационального описания воздействия ВПФ и использования такого описания в целях обоснования рациональной эпидемиологии ПОЗ.

Эпидемиология наиболее убедительна, когда может обеспечить количественные результаты своих исследований. Отчасти это обусловлено тем, что такие результаты приводят к более обоснованным выводам, позволяют оценить погрешности и облегчают обмен информации как между врачами, так и с работодателями и работниками. Благодаря использованию принципов рациональной эпидемиологии ПЗ врачи-гигиенисты получают единую научную базу, опирающуюся на выводы хорошо организованных исследований. Наконец, такой подход  позволяет гигиенисту судить о том, в какой мере его усилия в снижении уровня различных ВПФ способны повлиять на заболеваемость работников; иными словами он осознает, что он может изменить, а что нет.

Предлагаемый подход к количественным соотношениям между интенсивностью воздействия ВПФ и уровнем заболеваемости демонстрирует возможность превращения эпидемиологии ПОЗ из преимущественно описательной в достаточно точную науку, основанную на анализе количественных эависимостей «доза-эффект». С этой точки зрения риск-ориентированный подход – это способ исследования, нацеленный на получение особым образом структурированных данных (биометрических функций) и использование специфических методов их анализа. В статье описан «каркас конструкции» (понятийный аппарат – понятия, типы суждений, виды заключений), который еще предстоит пополнять фактическим содержанием.

Все вместе это должно привести к увеличению достоверности и надежности эпидемиологических выводов и поднять на должную высоту позиции тех, кто в состоянии выполнить такие исследования и правильно интерпретировать их результаты.

 

  • :

 

  1. Федорович Г.В. Рациональная эпидемиология профессиональных заболеваний. – Saarbrucken, Deutschland:  Palmarium Academic Publishing , 2014 – 343 p.

Интернет-ресурсы:

http://elibrary.ru/item.asp?id=23256439                                                                                                      

http://www.twirpx.com/file/1673605/

  1. Россия в цифрах 2010 // Краткий статистический сборник.-М.: Росстат.-2010.-560 с.
  2. Файнбург Г.З. Риск-ориентированный подход: сущность и перспективы применения // Актуальные проблемы повышения эффективности и безопасности эксплуатации горношахтного и нефтепромыслового оборудования, №1, 2016г., сС. 9-18.
  3. Федеральный закон «Об обязательном социальном страховании от несчастных случаев на производстве и профессиональных заболеваний»  № 125 – ФЗ от 24.07.1998 г.
  4. Федеральный закон «О техническом регулировании» № 184 – ФЗ  от 27.12. 2002 г.
  5. Руководство ISO/IEC 51-2002  «Аспекты безопасности. Руководящие указания по включению их в стандарты». 
  6. ГОСТ Р 12.0.010–2009 «Системы управления охраной труда. Определение опасностей и оценка рисков». 
  7. Федорович Г.В. Основания актуарных расчетов рисков профессиональных заболеваний // Безопасность и охрана труда, № 2, 2013 г., с. 77-81.
  8. Федорович Г.В. Профессиональный риск: количественная оценка и управление // БиОТ. – 2012. - № 1 – С. 60 – 64.
  9. Федорович Г.В. Эпидемиологический анализ характеристик профессионального риска // БиОТ – 2012 - № 3 – С. 41 – 45.
  10. Федорович Г.В. Феноменология развития профессиональных заболеваний // БиОТ – 2010 - № 4 – С. 48 – 52.
  11. Федорович Г.В. Аппарат теории цепей Маркова в профэпидемиологии // БиОТ. – 2013. – № 1. – С. 61 –65.

13.Догле Н.Ф., Юркевич А.Я

  1. Приказ Министерства здравоохранения и социального развития РФ от 12.04.2011г. № 302н.
  2. Овчаров Е.А. Характеристика заболеваемости с временной утратой трудоспособности  нефтяников  Западной Сибири //Здравоохр. Рос. Федерации. - 1996. - № 5. - С. 35-38.
  3. Даткаева Г.М., Булешов М. А.,Шаимерданова Б.Е. Динамика и структура заболеваемости с временной утратой трудоспособности работников нефтеперерабатывающей промышленности Южного Казахстана  // www.rusnauka.com/
  4. Федорович Г.В. Опыт моделирования динамики профзаболеваний // Безопасность и охрана труда, № 3, 2013 г., с. 54-58.
  5. Молодкина Н.Н., Радионова Г.И., Денисов Э.И. Обоснование критериев профессионального риска // Профессиональный риск // Измеров Н.Ф. (ред). – М.: Социздат, 2001. – С. 48 – 55
  6. Р 2.2.1766-03.  Руководство по оценке профессионального риска для здоровья работников.  Организационно-методические основы, принципы и критерии оценки М.: Минздрав России, 2003, 16 с.
  7. Кокс Д.Р., Оукс Д. Анализ данных типа времени жизни: Пер. с англ. М.: Финансы и статистика. 1988. – 191 с.
  8. Верещагин А. И. (ред.) Профессиональные заболевания и их распределение по классам усло­вий труда в Российской Федерации в 2009 году // Информационный сборник статистических материалов. — М.: Роспотреб­надзор, 2010. — 108 с.
  9. Федеральный закон «О специальной оценке условий труда» № 426 – ФЗ от 26.12.2013 г.

23. Приказ Министерства здравоохранения и социального развития РФ от 27.04.2012 г. № 417н  «Об утверждении перечня профессиональных заболеваний».

24. Кутакова Н.С., Шушкова Т.С., Юдина Т.В. Методология оценки темпов биологического старения в гигиенических исследованиях (обзор литературы)  //  Вестник РГМУ, 2013 г., № 5–6, стр. 59 - 64.

  •  

26.  Абрамович С.Г., Михалевич И.М., Щербакова А.В., Холмогоров Н.А., Ларионова Е.М., Коровина Е.О., Бархатова Е.В. Способ определения биологического возраста человека // Сибирский медицинский журнал. 2008. №1. С. 46–48.

27. Деев А.В., Бухарова Е.В. Проблемы определения темпа старения человека // Проблемы старения и долголетия. 2009. №18 (1). С.8–19.

28. Фролькис В. В., Старение и увеличение продолжительности жизни. - Л.: Наука 1988. - 239 с.

29. Reiss J.O., The meaning of developmental time: A metric for comparative embryology // Amer. Natur. 1989. v. 134. № 2.

30. Алимов А. Ф., Казанцева Т. И.,  Удельный метаболизм, продолжительность жизни и «константа Рубнера» для птиц // Журнал общей биологии // 2008, т. 69. № 5, С. 355–363.

31. Alimov A.F., Kazantseva T.I., Definition of unit internal (physiological) time // Biol.Bul.// 2007, v .34, № 3, P.286-291.

32.  Федорович Г.В., Физиологические характеристики тяжести труда // БиОТ 2016, № 4

33. Occupational Injuries and Illnesses: Counts, Rates, and Characteristics, 2004