(Дозовая концепция)
Г.В. Федорович, д.ф-м.н.,Технический директор ООО «НТМ-Защита»
г.Москва, Россия,
Е-mail: fedorgv@gmail.com
Реферат
Предложена концепция нормирования тяжести труда на основе соотношения «доза-эффект». Цель – организация эффективного исследования: сформировать понятийный аппарат, определить последующие шаги к нормированию. В качестве дозы воздействия тяжелых условий труда предлагается принять интегральный по времени удельный метаболический эквивалент физической активности. Эффект определяется через биологический возраст индивида. Тяжелый труд ведет к ускоренному старению и, соответственно, раннему появлению гериатрических заболеваний. При таком определении составляющих соотношения «доза-эффект» результат тяжелого труда описывается в той же системе понятий и в той же шкале, что и доза. С учетом режима труда и отдыха среднегодовая доза физической активности работника, занятого тяжелым трудом, отличается на ≈ 20% от средних для популяции значений. На эту же величину отличается скорость старения. Результат – совпадение биологического возраста такого работника к концу стажа работы со средней продолжительностью жизни. Этим обстоятельством количественно определяется норма допустимой тяжести труда.
Ключевые слова: соотношение доза-эффект, большая нагрузка, перерывы на отдых, длительные часы работы и смены, незащищенность рабочих мест, условия окружающей среды, эргономические проблемы.
Physiological basis for the valuation of heavy workload (Dose concept).
G.V.Fedorovitch
Ph.D., Technical director, NTM Ltd
Abstract
The concept of the valuation of heavy workload based on the dose-effect relationship is proposed. This is necessary for the organization of effective research: to form a conceptual apparatus, to determine the next steps to the valuation. It is proposed as a dose of exposure to exertion working conditions, to adopt a time-integral specific metabolic equivalent of physical activity (MET). The effect is determined through the biological age of the individual. Physical overexertion leads to accelerated aging and, accordingly, early occurrence of geriatric diseases. With this definition of the dose-effect components, the result of heavy workload is described in the same system of concepts and on the same scale as the dose. Taking into account the work and rest regime, the average annual dose of physical activity of heavy workload differs by ≈ 20% of the mean values for the population. The rate of aging differs by this value too. The result is a coincidence of the biological age of such an employee by the end of the work experience with an average life expectancy. This circumstance quantitatively determines the valuation of the permissible heavy workload.
Keywords: dose-effect relationship, heavy workload, rest breaks, long work hours and shiftwork, job insecurity, environmental conditions, ergonomic problems.
ВведениеТяжесть труда представляет собой наиболее распространенный вредный производственный фактор, приводящий к серьезным нарушениям здоровья работников. Однако, нормирование этого фактора практически отсутствует. Методов исследования, которые могут служить в качестве «золотого стандарта» для оценки тяжести труда, до сих пор не существует. Оценка этого фактора часто ограничивается общими показателями, такими как название должности. Самоотчет работника, внешние наблюдения исследователя не добавляют понимания.
То, что содержится в действующей Методике оценки условий труда [1], сводится к разрозненным описаниям отдельных работ и невнятным правилам их компоновки, явно недостаточным для создания общей картины единого трудового процесса. Причина такого положения – в отсутствии ведущей концепции нормирования тяжести труда. Необходимость этой концепции следует из содержания ФЗ № 426 [2]. В соответствии с этим документом (Ст.14. Классификация условий труда), вредность труда классифицируется по тяжести его последствий для здоровья работников. В частности, условия труда признаются вредными, если производственные факторы «способны вызвать стойкие функциональные изменения в организме работника, приводящие к появлению и развитию профессиональных заболеваний легкой и средней степени тяжести (с потерей профессиональной трудоспособности) в период трудовой деятельности». Под функциональными изменениями здесь понимаются заболевания, признаваемые профессиональными.
Ниже предпринята попытка обосновать нормирование тяжести труда на основе дозовых принципов ее оценки. Зависимость «доза-эффект» описывает действие на организм, различных стрессоров по истечении определенного времени экспозиции. Поиск такой зависимости является наилучшим подходом к проблеме нормирования. В тех областях, где соотношение доза-эффект удалось сформулировать (токсикология, АПФД, ионизирующие излучения, акустика), оно работает очень эффективно. Изучение соотношений доза-эффект имеет решающее значение для определения «безопасных» и «опасных» уровней воздействия, которым подвергаются работники.
На начальном этапе концепция – это некоторое допущение, предположение, догадка. О ней нельзя сказать – истинна она или ложна. Пока что она – недоказанный тезис, представляющий собой возможный ответ на вопрос о предполагаемых связях между условиями труда и его последствиями. Значение концепции не в том, что она раскрывает механизмы связи между условиями, содержанием и формами трудовой деятельности и ее результатами, т.е. она может быть эмпирической. Однако, без концепции невозможно организовать эффективное исследование. В этом смысле она имеет функциональный характер – формирует понятийный аппарат, определяет последующие логические этапы, шаги к инструментовке, проверке истинности и воплощению конечного результата – нормированию тяжести труда.
Ниже в статье подход на основании связи «доза-эффект» предлагается для формулирования концепции нормирования тяжести труда. В качестве «дозы» воздействия тяжелых условий труда естественно принять интегральный по времени удельный (отнесенный к весу тела) метаболический эквивалент физической активности (далее – МЕТ), подробно обсуждавшийся в предыдущей работе автора [3]. Это определение дает стандартизированную метрику экспозиции.
Для определения эффекта предлагается использовать аналогию между профессиональными и гериатрическими заболеваниями. Для последних важен биологический возраст, который в биологии определяется как «удельный метаболизм за время жизни», т.е., с точностью до обозначений, полной (за время жизни) дозой МЕТ физической активности. Преимущество такого определения составляющих соотношения «доза-эффект» в том, что эффект тяжелого труда описывается в той же системе понятий и в той же шкале, что и доза. Последнее дает возможность количественной оценки последствий тяжелого труда.
На основе описанной концепции в работе дано количественное определение допустимого уровня МЕТ, т.е. нормы тяжести труда.
1. Доза, количественная оценка.
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 произведение концентрации (С) вещества и продолжительности времени (Т), в течение которого оно вводится, производит определенный уровень эффекта приписывается Ф.Хаберу (Fritz Haber). Еще в 1924 году он предположил, что тяжесть последствий для здоровья человека (D) пропорциональна произведению концентрации воздействия (С) и времени воздействия (T): D = С × T . Тот факт, что соотношение между D, С и Т простое и наглядное, привел к популярности закона Ф.Хабера у токсикологов [4]. К середине прошлого века, однако, накопились данные о том, что многие отношения являются более сложными. Например, существуют примеры влияния различных агентов, где эффект более сильно определяется концентрацией, чем продолжительностью воздействия. Нелинейные показатели биологического воздействия потребовали развития специальных методов статистического анализа результатов
Тем не менее, основанная на законе Ф.Хабера концепция, согласно которой средневзвешенное по времени значение воздействия (доза D) является полезной мерой для оценок экспозиции, остается актуальной. Более того, она лежит в основе многих современных стандартов, методик и руководств в области гигиены и экологии.
Примерно в то же время (середина прошлого века) концепция дозы стала успешно использоваться в исследованиях эффектов ионизирующих излучений, пылевого и акустического воздействия.
Применительно к исходной задаче о вредности тяжести труда, дозу вредного воздействия естественно определить через энергозатраты работника. Согласно [3], энергозатраты можно характеризовать интенсивностью полного энерговыделения EE, однако адекватной, гигиенически значимой единицей физической активности организма является отношение ЕЕ к весу W тела. Эта специфическая единица – метаболический эквивалент МЕТ является физиологической мерой, выражающей энергетическую величину физической активности. Обычно измеряется в единицах ккал/кг/час.
Чем больше величина метаболического эквивалента физической активности и чем дольше длится тяжелый труд, тем больше доза его вредного воздействия. На том интервале времени t, когда энерговыделение постоянно, дозу можно определить произведением t´МЕТ . В общем случае меняющейся со временем величины MET, дозу, полученную от некоторого нулевого момента времени до времени Т следует определять интегралом
D(T) = ∫0TMET(t)dt
В качестве нулевого целесообразно выбрать, например, время поступления на работу, а за конечное время Т можно выбрать стаж работы или оставшееся время дожития.
При определении дозы D следует учитывать особенности реального режима труда и отдыха человека. Рассмотрим, например, «обычного» человека, не занятого тяжелым трудом. Ниже относящиеся к этому случаю характеристики физической активности будем обозначать как «фоновые» и отмечать их индексом “0”. Например, активность характеризуется МЕТs = 1 ккал/кг/час во время сна (8 часов в сутки) и МЕТr ≈ 3 ккал/кг/час во время бодрствования (остальные 16 часов). Таким образом, для такого человека дневная доза физической активности составляет:
dDo = (METs + 2*METr)*8ч ≈ 56 ккал/кг (2)
Если речь идет о рабочем, занятом (в течение 8 часовой смены) тяжелым трудом с МЕТw ≈ 5 ккал/кг/час, то дневная доза для него будет выше:
dDw = (METs + METr + METw)*8ч ≈ 72 ккал/кг (3)
Недельная доза в первом случае будет 7*dDo ≈ 392 ккал/кг, а во втором (5 рабочих дней в неделю) 2*dDo + 5*dDw ≈ 472 ккал/кг, что на ≈ 20% больше. Аналогично подсчитывается годовая (52 недели из которых 4 отпускных) доза. В первом случае это 52*7*dDo ≈ 2*104 ккал/кг, а во втором 48*[2*dDo + 5*dDw] + 4*7*dDo ≈ 2,4*104 ккал/кг.
Так можно рассчитать дозу физической активности для любых временных интервалов и любых затрат энергии, как фоновую (при обычном режиме сна и бодрствования), так и при занятиях тяжелым трудом. При необходимости ограничения доз это можно сделать либо за счет уменьшения величины рабочей активности (уменьшения МЕТw), либо за счет уменьшения времени работы. Например – увеличения длительности отпуска.
Перейдем к вопросу об определении эффекта тяжелой работы и о связи его с дозой.
2. Эффекты, общее описание.
Как было отмечено выше, общее определение эффектов работы во вредных условиях труда дано в тексте ФЗ № 426 [2]. В соответствии с этим документом, вредность труда определяется его последствиями – нарушениями здоровья.
Общепринятой и единой классификации профессиональных заболеваний нет ни в нашей стране, ни за рубежом. По данным зарубежных источников (см.напр. [5] и [6], там же обзор литературы) заболевания, обусловленные тяжелым трудом, включает в себя широкий спектр воспалительных и дегенеративных состояний, влияющих на мышцы, сухожилия, связки, суставы, периферические нервы, и кровеносные сосуды. Они включают в себя клинические синдромы, такие как воспаления сухожилий и связанные с ними состояния (тендовагинит, эпикондилит, бурсит), расстройства сжатия нервов (кистевой туннельный синдром, радикулит), остеоартроз и заболевания сердечно-сосудистой системы, а также менее стандартизованые состояния, такие как миалгия, боли в пояснице и другие региональные болевые синдромы.
По определению, профессиональными считаются заболевания, в развитии которых прослеживается прямая причинно-следственная связь с воздействием вредных и/или опасных факторов рабочей среды и трудового процесса. Однако, заболевания, которые развиваются исключительно в производственных условиях (такие, например, как силикоз у шахтеров), сравнительно редки. Гораздо чаще встречаются болезни, этиология которых может быть обусловлена как влиянием вредных условий труда, так и действием общих причин. Соответственно, клинические проявления большинства профессиональных заболеваний малоспецифичны, что затрудняет их диагностику. Их, в частности, сложно дифференцировать от гериатрических (присущих пожилому возрасту) заболеваний.
По мнению автора, это обстоятельство не случайно, оно имеет глубокие корни. Болезни сердечно-сосудистой и костно-мышечной систем представляются неотъемлемыми спутниками старости. Патологию людей старших возрастных групп в основном определяют следующие болезни [7]:
· системы кровообращения (777,5 на 1000 лиц старше 60 лет);
· нервной системы и органов чувств (438,1 на 1000);
· органов дыхания (329 на 1000);
· органов пищеварения (187,1 на 1000);
· новообразования (онкология) (145,2 на 1000);
· костно-мышечной системы и соединительной ткани (109,3 на 1000).
Следует иметь в виду, что болезни поражают человека любого возраста, начиная с детского. Однако, их распространенность в популяции имеет общеизвестную тенденцию к росту в старших возрастных группах. Уровень заболеваемости в пожилом возрасте (60-75 лет) почти в 2 раза выше, а в старческом возрасте (75 лет и старше) – в 6 раз выше, чем у лиц молодого возраста. Например, тенденция к росту патологии костно-мышечной системы обусловлена, с одной стороны, накоплением ревматических болезней у лиц пожилого и старческого возраста за счет хронического, многолетнего течения большинства из них. Кроме того, ряду болезней исходно свойственна возрастная избирательность, когда начало и дальнейшее развитие заболевания приходятся на последние десятилетия жизни человека.
Гериатрические заболевания широко распространены во многих странах и сопряжены со значительными затратами и влиянием на качество жизни. Во многих странах они составляют основную часть всех зарегистрированных и /или компенсируемых заболеваний, хотя и не однозначно вызванных работой. Точные данные о заболеваемости и распространенности таких заболеваний в мире, а тем более – об их этиологии, трудно получить. Тем не менее там, где контроль налажен, именно они являются крупнейшей категорией заболеваний, связанных с работой [5]. Они составляют более половины всех зарегистрированных профессиональных заболеваний в США, странах Европы и Японии.
Схожесть нозологий возрастных и профессиональных заболеваний сердечно-сосудистой и костно-мышечной системы позволяет предположить, что эффект тяжелого труда сводится к ускорению естественного процесса возрастного роста заболеваемости. Упоминание этой гтпотезы содержится, например, в работе [8].
Для последующих ссылок перечислим основные формы заболеваний костно-мышечной и сердечно-сосудистой систем при старении человека [7].
2.1. Гериатрические заболевания костно-мышечной системы.
Деформирующий остеоартроз.
Остеоартроз - дегенеративно-дистрофическое заболевание суставов, характеризующееся первичной дегенерацией суставного хряща с последующими изменениями суставных поверхностей и развитием краевых остеофитов, что приводит к деформации суставов. Это самая распространенная суставная патология в современном обществе. Остеоартрозом болеют 10-20 %, всего населения, причем к 50 годам заболеваемость возрастает до 27 %, а у людей старше 60 лет – до 97 %.
Ревматоидный артрит.
Ревматоидный артрит - хроническое аутоимунное системное воспалительное заболевание соединительной ткани с преимущественным поражением суставов по типу эрозивно-деструктивного прогрессирующего полиартрита с последующей деформацией сустава и развитием анкилоза.
3аболеваемость ревматоидным артритом увеличивается с возрастом, достигая максимальных величин к 60 годам и позже. В пожилом возрасте происходит также «накопление» пациентов с ревматоидным артритом, заболевших им ранее.
Остеохондроз
Комплекс дистрофических нарушений в суставных хрящах. Может развиваться практически в любом суставе, но чаще всего поражаются межпозвоночные диски. В зависимости от локализации выделяют шейный, грудной и поясничный остеохондроз.
Остеопороз.
Остеопороз - системное заболевание скелета, характеризующееся уменьением костной массы и наруением микроархитектоники костной ткани, ведущими к повышению хрупкости кости и склонности к переломам.
Остеопороз является частым метаболическим поражением костей скелета, и его частота растет с возрастом. Как последствия остеопороза возникают частые травмы костей и позвоночника во второй половине жизни человека, что приводит к потере трудоспособности, инвалидизации и увеличению летальности у пожилых людей. Остеопороз занимает важное место в структуре заболеваемости. Так, в возрасте 65 лет им страдает 25 % женщин, а в во3расте 80 лет - 100 % . Показатели заболеваемости у мужчин несколько меньше. Убыль трабекулярной ткани в позвонках, костях таза и других плоских костях начинается в 30-35 лет, убыль кортикальной ткани начинается на ≈ 10 лет позже. За всю жизнь теряется около 30 - 40 % пиковой массы кости у женщин и около 20 – 30 % у мужчин.
2.2. Гериатрические заболевания сердечно-сосудистой системы.
Старение сердечно-сосудистой системы, так же, как и любой другой системы организма, является постоянным и необратимым процессом. С возрастом увеличивается частота ряда заболеваний сердечно-сосудистой системы, к которым относятся:
· сердечная недостаточность;
· ишемическая болезнь сердца;
· нарушения ритма (мерцательная аритмия, блокады сердца, суправентрикулярные и желудочковые экстрасистолии, синдром слабости синусового узла и др.);
· дегенеративные изменения клапанов сердца;
· артериальная гипертония.
Компактное описание таких заболеваний и соответствующая статистика, приведены, например, в Национальном Руководстве по гериатрии [7].
Ишемическая 6опезнь сердца
Ишемическая болезнь сердца (ИБС) - совокупность заболеванпй, имеющих общий патогенез - нарушение кровообращения миокарда с замещением его части соединительной тканью.
Развитие ИБС, согласно сосудистой (тромбоцитарно-эндотелиальной) теории старения, является неизбежным инволютивным процессом, результаты которого проявляются стенокардией, инфарктом миокарда, нарушением ритма и проводимости сердца, поражением клапанов сердца, сердечной недостаточностью.
Частота клинически выраженной ИБС растет с возрастом: по международным данным, среди 45-65-летних людей ИБС составляет 2,7 %, у 65-74-летних - 11 %, а в возрасте 75 лет и старше - 14,8 %.
Инфаркт миокарда
В последнее десятилетие ишемическая болезнь сердца, в частности такое ее осложнение, как инфаркт миокарда, является одной из основных причин смерти лиц пожилого и старческого возраста. На них приходится и наибольшее потребление лекарственных средств. В пожилом возрасте заболеваемость первичным инфарктом миокарда составляет 54%, а повторным – 45%, что является высоким показателем заболеваемости инфарктом миокарда в целом. Статистические данные показывают, что частота осложнений и летальность при инфаркте миокарда у пожилых больных значительно выше, чем у молодых: сердечная недостаточность встречается у 44 % 6ольных, летальность в возрасте 60-70 лет составляет 20 %, а в возрасте 70-80 лет уже 30% .
Артериальная гипертензия в пожилом и старческом возрасте.
Наличие артериальной гипертензии (АГ) оказывает существенное влияние на состояние здоровья, а также на качество и продолжительность жизни пожилых пациентов, поскольку заболеваемость и смертность возрастают параллельно повышению диастолического и особенно систолического артериального давления.
АГ (ранее гипертоническая болезнь) - это хронически протекающее заболевание, основным проявлением которого является синдром повышенного артериального давления, не связанный с наличием патологических процессов, при которых гипертензия о6условлена известными причинами (симптоматическая или вторичная артериальная гипертензия).
В настоящее время около половины больных, обращающихся за медицинской помощью, составляют лица пожилого и старческого возраста. В течение последних лет отмечено существенное увеличение частоты АГ у лиц данной возрастной категории. В возрасте до 80 лет частота осложнений зависит от длительности течения заболевания, у лиц более старшего возраста этой закономерности нет. Выраженность патологического влияния АГ на функцию органов и тканей зависит от величины артериального давления. В пожилом возрасте увеличение систолического давления на 10 мм рт. ст. приводит к учащению осложнений на 30%
Хроническая сердечная недостаточность.
Хроническая сердечная недостаточность (ХСН) – это следствие, конечный этап различных хронических сердечно-сосудистых заболеваний и одна из наиболее актуальных проблем гериатрии. По данным ВО3, средняя распространенность ХСН составляет 10-20 тысяч на миллион населения, при этом наибольшая - в пожилом и старческом возрасте. Учитывая постепенное увеличение продолжительности жизни населения в экономически развитых странах, а талже тенденцию к увеличению выживаемости леченных сердечных больных, можно ожидать, что распространенность ХСН будет постепенно расти, а доля пожилых среди этих больных, которая и сейчас достигает почти 80 % , увеличиваться.
Таким образом, ХСН в пожилом и старческом возрасте - гетерогенное состояние, обусловленное сочетанием и различным соотношением вневозрастных (болезни) и возрастзависимых (процессы физиологического старения и дегенеративные изменения) факторов.
2.3. Профессиональные заболевания костно-мышечной системы.
Как уже отмечалось выше, необходимое условие правильной диагностики профессионального заболевания — детальный анализ профессионального маршрута работника, т.е. трудовой деятельности (по данным трудовой книжки, трудовым контрактам и соглашениям, иным документам, подтверждающим трудовую деятельность) и выявление возможности контакта с вредными и/или опасными производственными факторами.
Особенности рабочих мест, которые часто приводят в качестве факторов риска заболеваний костно-мышечной системы и которые выделяются при эпидемиологических исследованиях, включают в себя быстрый темп работы и повторяющиеся движения, недостаточное время восстановления, тяжелые силовые ручные усилия, неудобные позы тела (динамические либо статические), концентрации механического давления; вибрация сегментарная или всего тела, воздействие тепла и холода (местное или на все тело). Возможно сочетание любых из перечисленных факторов.
В нашей стране действует Перечень профессиональных заболеваний [9], утвержденный (и регулярно пересматриваемый) Министерством здравоохранения. В нем разд. IV посвящен заболеваниям, связанным с физическими перегрузками и функциональным перенапряжениям отдельных органов и систем. Вообще говоря, нозология таких заболеваний разнообразна и включает в себя патологию периферической нервной системы. По систематизации МКБ-10 это класс G - радикулопатии, компрессионные невропатии, вегетативно-сенсорные полиневропатии. Однако, большая часть профессиональных заболеваний этой этиологии принадлежит классу М (болезни костно-мышечной системы и соединительной ткани). В основном это рефлекторные и компрессионные синдромы шейного и пояснично-крестцового уровней (М53 – 54). Сюда же относятся болезни мягких тканей, связанные с функциональным перенапряжением (М62 – 75) и остеоартрозы (М19).
Перечень профессональных заболеваний костно-мышечной системы вместе с их подробным описанием можно найти, например, в Национальном Руководстве по профессиональным заболеваниям [10] (см. также [11]):
· периферическая полинейропатия верхних конечностей, компрессионные мононевропатии,
· рефлекторные и компрессионные синдромы шейного и пояснично-крестцового отдела позвоночника,
· хронический миофиброз предплечий и плечевого пояса,
· поражения плеча от физического функционального перенапряжения,
· теносиновит шиловидного отростка лучевой кости,
· хронический крепитирующий теносиновит кисти и запястья,
· эпикондилезы надмыщелков плечевой кости,
· бурситы и остеоартрозы суставов.
Распределение профессиональных патологий от воздействия физических перегрузок и перенапряжения отдельных органов и систем по основным нозологическим формам следующее: пояснично-крестцовая радикулопатия - 13,5 %, периартрозы, деформирующие остеоартрозы -14,5 %, моно- и полинейропатии - 12,8 %, радикулопатия - 11,8 %, миофиброзы - 6,1 % .
В основном, названия болезней, описание их патогенеза, симптоматики и клинической картины совпадают с тем, что характерно для гериатрических заболеваний (см.выше п. 2.1). Различия, в основном, обусловлены отмеченным выше отсутствием общепринятой, единой классификации профессиональных заболеваний. Кроме того, в [10] смешаны классификации болезней по нозологическому и этиологическому основаниям.
2.4. Профессиональные заболевания сердечно-сосудистой системы.
В действующем в нашей стране официальном Перечне профессиональных заболеваний [9] болезни сердечно-сосудистой системы не упомянуты. Так как список жесткий, т.е. расширительному толкованию не подлежит, то формально относить такие заболевания к профессиональным врачи не имеют права. Это, впрочем, относится к большинству конституциональных (общих) болезней. В большинстве стран Запада такого списка либо нет вообще, либо он не является исчерпывающим (т.е., по сути, имеет рекомендательный характер), а заболевание признается профессиональным на основании экспертного решения соответствующего медицинского специалиста.
Довольно распространенными профзаболеваниями в этих странах являются заболевания, которые в нашей стране в принципе не могут быть признаны профессиональными. Это, например, гипертоническая болезнь и ишемическая болезнь сердца, нарушения ритма, а также всевозможные психоэмоциональные патологии (см.напр.[5] и [6]).
Тем не менее, исследования отечественных профпатологов также указывают на профессиональную обусловленность многих заболеваний сердечно-сосудистой системы. Современные концепции этиологии и патогенеза сердечно-сосудистых заболеваний включают общие положения о мультифакториальности и полигенности патологии, а также о сложном характере взаимодействия эндогенных факторов с факторами производственной и окружающей среды в процессе развития сердечно-сосудистых заболеваний. Это определяет несомненную актуальность проблемы патологии сердечно-сосудистой системы в медицине труда. Основной вопрос здесь – оценка популяционно значимых, угрожающих здоровью работников, факторов риска на производстве. Влияние производственных факторов на показатели заболеваемости сердечно-сосудистой системы обсуждается в Национальном руководстве по профессиональной патологии [10]. Отмечено наличие комбинированного и потенцирующего воздействия различных производственных, профессиональных и непрофессиональных повреждающих факторов, в том числе малой интенсивности в сочетании с умственно-эмоциональным напряжением, гипокинезией или монотонным трудом, стрессогенными ситуациями и общим фоном психического и физического развития и уровня здоровья работающих.
В Руководстве [10] (см.также [11]) можно отметить несовпадения названий болезней с приведенными выше в разд.2.2, однако, совпадают описания их патогенеза, симптоматики и клинической картины.
3. Эффекты, количественная оценка.
Отмеченная выше схожесть нозологий возрастных и профессиональных заболеваний костно-мышечной и сердечно-сосудистой систем служит серьезным аргументом в пользу гипотезы об ускорении естественного процесса возрастного роста заболеваемости под влиянием тяжелого труда. Принимая эту гипотезу, можно лучше понять этиологию последствий тяжелого труда, обращаясь к рассмотрению процессов старения, природа которых изучена детальнее, чем природа профессиональных заболеваний.
3.1. 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 [12] .
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.). Например, сравнительно недавно выяснилась двоякое влияние кислорода на продолжительность жизни.
То, что нехватка кислорода губительна для живого, известно давно, но оказывается опасен и его избыток. Сама по себе молекула кислорода и продукт ее полного восстановления – вода – не токсичны. Однако восстановление кислорода сопровождается образованием повреждающих клетки продуктов, т.н. активных форм кислорода – свободных радикалов. Повышенное содержание активных форм кислорода в организме приводит к разрушению клеток. Накоплению свободных радикалов препятствует их обезвреживание «ферментми антистарения».
Выяснение механизма обезвреживания активных форм кислорода способствовало пониманию некоторых проблем радиобиологии, онкологии, иммунологии и т. п. Появилась свободнорадикальная теория старения, в соответствии с которой возрастные изменения в клетках обусловливаются накоплением в них повреждений, вызываемых свободными радикалами – осколками молекул с неспаренными электронами и обладающих в результате этого повышенной химической активностью. Восстановление молекул кислорода является главным источником свободных радикалов. Их равновесный уровень сдвигается в сторону роста концентрации с повышением потребления кислорода и интенсивности обмена веществ. Этот фактор приводит к ускоренному накоплению возрастных изменений в клетках.
Практически для всех существующих теорий старения справедливо утверждение о том, что с общей точки зрения старение есть процесс исчерпания ресурсов [12]. Скорость старения, соответственно, определяется скоростью исчерпания ресурсов, т.е. физической активностью индивида.
3.2. Биологический возраст
Поскольку в основе развития организма лежат процессы роста и обмена, можно предполагать, что организм развивается по своему внутреннему (биологическому) времени, а внешнее (физическое) время служит лишь для организации его взаимодействия с внешней средой. Гипотеза о том, что суммарная (за время жизни) удельная скорость метаболизма (ее, например, можно выразить количеством кислорода, потребленного единицей активной массы животного за единицу времени) может служить мерой внутреннего (биологического) 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 [13].
Биологический возраст – фундаментальная характеристика темпов развития (старения). Биологический возраст зависит от наследственности, условий среды и о6раза жизни [14]. Люди одного физического возраста могут значительно различаться по морфофункциональному статусу (биологическому возрасту). Среди сверстников по физическому возрасту о6ычно существуют значительные различия по темпам возрастных изменений. Расхождения между физическим и 6иологическим возрастом, позволяющие оценить интенсивность старения и функпиональные возможности индивида, неоднозначны в разные фазы процесса старения.
Далеко не каждый меняющийся с возрастом признак можно использовать для определения 6иологического возраста. К основным проявлениям 6иологического возраста при старении можно отнести нарушения важнейших жизненных функций и сужение диапазона адаптации, возникновение 6олезней и увеличение вероятности смерти или снижение продолжительности предстоящей жизни.
Поэтому определять 6иологический возраст имеет смысл лишь у лиц старше ≈ 20 лет. При рутинном физиологическом старении организма его физический и 6иологический возрасты должны совпадать.
В основе оценок биологического возраста лежат следующие соображения. Биологические системы существуют благодаря специфическим процессам, протекающим в них с определенными скоростями. Каждый из этих процессов может служить основанием для определения собственного, биологического времени этой системы. Величина единицы биологического времени зависит от того, какой именно процесс выбран для ее определения [14] , [15].
Проблема биологического возраста интенсивно разрабатывается в разных аспектах со второй половины XIX века. Рассматриваются различные биологические системы от белковой молекулы до биосферы. В зависимости от уровня рассмотрения даются разные определения биологического времени. Например, существует определение элементарной единицы биологического времени (цитохрона) как длительности одного деления клетки определенного вида. Число генетически заложенных делений составляет цитохронный потенциал организма и определяет продолжительность его жизни [15].
Если интересоваться тем «собственным» временем, в котором существует организм как целое, то за основу можно взять наиболее наглядные и универсальные для любого организма и любого периода его жизни процессы, скорости которых можно оценить. Это 1) процесс изменения массы и 2) процесс использования энергии (метаболизма), о скорости которого для аэробных организмов можно судить по скорости потребления кислорода.
Общепризнанным является способ определения внутреннего (физиологического) времени организма через удельную скорость метаболизма. Наиболее строгое определение дал Дж. Райс [16]. Он ввел понятие «удельный метаболизм за время жизни» и определил его (с точностью до обозначений) формулой (1). Иными словами, биологическим возрастом было названо количество энергии, использованной единицей массы организма за некоторый интервал физического времени.
Из такого определения следует, что суммарное за время жизни количество энергии, использованное единицей массы, определяет продолжительность жизни, и что это количество примерно одинаково для всех особей рассматриваемого вида животных.
Для последующего целесообразно определить биологический возраст так, чтобы он имел размерность обычного времени. Это можно сделать, например, разделив дозу (1) на среднее по времени значение фонового метаболизма <MET>0 . Среднее можно определить за сутки (dT = 24 часа) , тогда и недельное и годовое средние будут совпадать с <MET>0 = dDo/dT = 2,33 ккал/кг/час. Так определенный биологический ввозраст τ будет измеряться в часах и определяться формулой
Для фоновой физической активности биологический возраст по определению совпадает с физическим. Если речь идет о рабочем, занятом (в течение 8 часовой смены) тяжелым трудом с МЕТw ≈ 5 ккал/кг/час, то биологический возраст за сутки увеличится до ≈ 31 час, за неделю – до ≈ 202 часа (вместо физических 168 часов), за год он увеличится до ≈ 10382 часа (вместо физических 8736 часов). Таким образом, у рабочего, занятого тяжелым трудом с МЕТw ≈ 5 ккал/кг/час биологический возраст растет в ≈ 1,2 раза быстрее, чем физический. Это обстоятельство может быть положено в основу концепции нормирования тяжести труда.
4. Биологический возраст – основа концепция нормирования тяжести труда.
Постулируем принцип, ограничивающий уровень тяжести труда:
Биологический возраст к концу стажа работы, характеризующейся тяжестью труда METw не должен превосходить продолжительность жизни с обычным (фоновым) уровнем метаболизма METo.
Отсюда можно вывести количественные ограничения на допустимый уровень метаболизма METw при регулярных занятиях тяжелым трудом на производстве. Если принять METw ≈ 5 ккал/кг/час, то во время рабочего стажа биологический возраст будет расти в ≈ 1,2 раза быстрее, чем физический (см.выше разд.1). Разобьем всю жизнь среднестатистического индивида (длительностью ≈ 75 лет) на 3 интервала:
- до поступления на работу (≈ 18 лет),
- стаж работы – физическое время ≈ 42 года, биологическое ≈ 1,2*42 ≈ 50 лет,
- жизнь на пенсии (≈ 15 лет).
Видно, что к концу рабочего стажа биологический возраст работника, не занятого тяжелым трудом (он совпадает с физическим, см.выше) составляет 18 + 42 = 60 лет, а биологический возраст работника, занятого тяжелым трудом 18 + 50 = 68 лет. Согласно высказанному принципу нормирования тяжести труда, отсюда следует, что труд с МЕТw ≈ 5 ккал/кг/час допустим, так как биологический возраст к концу стажа работы не превосходит продолжительность жизни с нормальным (фоновым) уровнем метаболизма (≈ 75 лет).
Задачу можно обратить и определить предельную допустимую величину физической активности в течении стажа работы. Биологический возраст за это время не должен увеличиться более чем на ≈ 57 лет. Несложные расчеты с использованием формул (3) и (4) показывают, что допустимый уровень метаболического эквивалента max{МЕТ} составляет ≈ 5,5 ккал/кг/час. Такие уровни метаболизма имеют место, например, при копании земли лопатой, переносе тяжелых (более 20 кг) предметов, рубке леса и т.п. (подробнее см. в [3]). Полезно отметить, что близкая оценка допустимого уровня интенсивности физической активности (МЕТ < 6) рекомендована в США Управлением по профилактике заболеваний и укреплению здоровья (The Office of Disease Prevention and Health Promotion) [17].
Приведенные оценки применимы для мужчин. Женщины стареют медленнее и живут дольше на 6-8 лет. Например, аналогичные изменения в тканях старых женщин и мужчин наступают у последних раньше в среднем на 8 лет, т. е. 6иологическое старение женщин происходит позже. Отметим, что эта разница вполне соответствует приведенным оценкам биологического возраста, если учесть, что фоновый уровень энерговыделения у мужчин 2400 кДж в сутки, а у женщин 2000 – 2200 кДж в сутки. Большая жизнеспособность женщин сохраняется на протяжении всей жизни.
Заключение
В работе предпринята попытка сформулировать концепцию нормирования тяжести труда. Предполагается, что она должна иметь функциональный характер – определять последующие логические этапы, шаги к инструментовке, проверке истинности и воплощению конечного результата – обоснованного ограничения тяжести труда.
Предложено использовать зависимость доза-эффект, которая описывает действие на организм, вызванные различными уровнями стрессора (тяжести труда) по истечении определенного времени экспозиции. Изучение моделей доза-эффект имеет решающее значение для определения "безопасных" и "опасных" уровней воздействия, которым подвергаются работники.
В качестве дозы воздействия естественно принять интегральное удельное (отнесенное к весу тела) энерговыделение, сопровождающее физическую активность.
Эффект работы во вредных условиях определен согласно ФЗ № 426 влиянием на здоровье работника. В статье отмечена параллель между профессиональными и гериатрическими заболеваниями. Уровень заболеваемости последними задается биологическим возрастом, который определен Дж. Райсом как «удельный метаболизм за время жизни», т.е., с точностью до обозначений, полной (за время жизни) дозой физической активности. Преимущество такого определения соотношения «доза-эффект» в том, что эффект тяжелого труда описывается в той же системе понятий и в той же шкале, что и доза.
Последнее дает возможность количественной оценки последствий тяжелого труда. При этом допустимой можно считать тяжесть такого труда, при котором биологический возраст к концу стажа работы не превосходит продолжительность жизни с обычным (фоновым) уровнем метаболизма . В работе приведено количественное определение допустимого уровня метаболического эквивалента физической активности. Оно зависит от значения уровня, принимаемого за фоновый и стажа работы.
Литература
- Методика проведения специальной оценки условий труда. Прил. к Приказу Минтруда России от 20.01.2015 № 24н
- Федеральный закон «О специальной оценке условий труда» № 426 – ФЗ от 28.12. 2013 г.
- Федорович Г.В. Физиологические характеристики тяжести труда // БиОТ // № 4, 2016, С.36 – 44.
- Altshuler В. Modeling of DoseResponse Relationships //Environmental Health Perepectives Vol. 42, Р. 23-27, 1981
- Epidemiology of work-related diseases and accidents. Tenth Report of the Joint ILO/WHO Committee on Occupational Health World Health Organization. Technical Report Series 777 World Health Organization, Geneva 1989
- Punnett L, Wegman D. H. Work-related musculoskeletal disorders: the epidemiologic evidence and the debate // J. of Electromyography and Kinesiology 14 (2004) p. 13–23
- Лазебник Л.Б. (ред.), Старение: профессиональный врачебный подход (Национальное Руководство) М.: Эксмо, 2014. – 320 с.
- Kang D., Kim Y., Kim J. et al, Effects of high occupational physical activity, aging, and exercise on heart rate variability among male workers // Ann.Occup.Envir. Medicine // 2015 v. 27, p. 22 – 30.
- Приказ Министерства здравоохранения и социального развития РФ от 27.04.2012 г. № 417н «Об утверждении перечня профессиональных заболеваний».
- Н. Ф. Измерова (ред.), Профессиональная патология (Национальное Руководство) М. : ГЭОТАР-Медиа, 2011. – 784 с.
- Артамонова В.Г., Мухин Н.А. Профессиональные болезни М., Медицина, 2004. - 480 стр.
- Фролькис В. В.. Старение и увеличение продолжительности жизни. - Л.: Наука 1988. - 239 с.
- 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.
- Алимов А.Ф.,Казанцева Т.И. Некоторые представления о соотношении между физическим и биологическим временем у животных // Журнал общей биологии //2005, т.65, №1, С. 3-13.
- AlimovA.F., Kazantseva T.I. Definition of unit internal (physiological) time // Biol.Bul.// 2007, v .34, № 3, P.286-291.
- Reiss J.O. The meaning of developmental time: A metric for comparative embryology // Amer. Natur. 1989. v. 134. № 2.
- Kroemer K.H.E. , Grandjean E. Fitting The Task To The Human, (Fifth Edition): A textbook of occupational ergonomics. Taylor & Francis 1997 , 391 p.