CC BY
34
Если доверительные интервалы не пересекаются, то результирующую составляющую с большей вероятностью оставляем, а с меньшей - исключаем из полученной модели.
Для данного случая мы должны оставить результат для прямой модели:
W=16. (2 < Xi < 4) & (1 < X3 < 4) & (5 < X4 < 8).
Если доверительные интервалы пересекаются, то обе результирующие составляющие должны быть исключены из полученной модели.
Для рассмотренного выше алгоритма мы фактически переносим этап исключения одинаковых случаев (строк), показанных в табл. 3, на конечный этап оценки результата моделирования. При этом мы должны осуществлять раздельный учет мощностей на этапах «склеивания» составляющих, плюсуя случай (при вычислении текущего значения W) при выполнении этой операции.
Особенностью второго варианта вероятностного учета результирующих составляющих является то обстоятельство, что при выполнении операции «склеивания» составляющих может произойти поглощение (исключение) переменной (фактора). В этом случае мы можем получить результирующую составляющую, которая по составу переменных или по другим пределам определения переменных не будет совпадать с похожей составляющей в противоположной модели. Это не позволит нам сравнить результирующие составляющие в доверительных интервалах и исключить одну из них или обе составляющие.
Из изложенных вариантов учета одинаковых случаев с противоположным исходом можно сделать выводы:
1. Первый способ с заданием допустимого порога может быть использован для разных алгоритмов алгебраической модели конструктивной логики.
2. Второй вариант оценки результирующих составляющих в доверительных интервалах применим только для данного алгоритма построения алгебраической модели конструктивной логики.
Литература
1. Хромушин, В.А. Алгоритмы и анализ медицинских данных / В.А. Хромушин, А.А. Хадарцев, В.Ф. Бучель, О.В. Хромушин // Учебное пособие. - Тула: Изд-во «Тульский полиграфист», 2010. - 123 с.
2. Хромушин, В.А. Обзор аналитических работ с использо-
ванием алгебраической модели конструктивной логики / В.А. Хромушин, А.А. Хадарцев, О.В.Хромушин, Т.В. Честнова.- Тула: Вестник новых медицинских технологий. Электронное издание, (2011.- N1, публикация 3-2), http://www.medtsu.tula.ru/
VNMT/Bulletin/E2011-1/LitObz.pdf.
3. Хромушин, В.А. Опыт использования алгебраической модели конструктивной логики в аналитических расчетах в медицине и биологии / В.А. Хромушин, А.А.Хадарцев, О.В. Хромушин, Е.И. Минаков. Известия Академии инженерных наук им. А.М. Прохорова. Юбилейный том, посвященный 20-летию Академии инженерных наук РФ/ под. ред. Ю.В.Гуляева.- Москва -
Н.Новгород: НГТУ, 2011.- 212 с. [206 - 210].
THE REDUCTIVE VARIANT OF CONSTRUCTIVE LOGIC MODEL MAKING
V.A. KHROMUSHIN, YE.I. MINAKOV, V.A. BARKHOTKIN, O.V.
KHROMUSHIN, S.N. GONTAREV
Tula State University
Tula Regional Branch of Academy of Medico-Technical Sciences National Research University “Moscow Institute of Electronic Engineering ”, Moscow Belgorod State University
A reductive variant of constructive logic algebraic model allowing the raise of operating speed and the number of software factors under analyzing is offered.
Key words: algorithm, model, analysis.
УДК 331.46/004.9
ИНФРАСТРУКТУРА УНИВЕРСАЛЬНОГО ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОГО КОМПЛЕКСА ДЛЯ КОЛИЧЕСТВЕННОЙ ОЦЕНКИ СКРЫТОГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО РИСКА
А.Г. ХРУПАЧЁВ, А.А. ХАДАРЦЕВ, Л.В. КАШИНЦЕВА, И.В. ПАНОВА*
Статья посвящена разработке методов прогнозирования профзаболеваний и болезней, связанных с работой при действии вредных факторов производственной среды, является приоритетным направлением ВОЗ в Глобальном плане действий по здоровью работающих на 2008-2017 г.г.
Ключевые слова: профессионально-обусловленные заболевания, гигиеническое нормирование производственный, количественная оценка риска, математическое моделирование, ущерб здоровью.
Разработка методов прогнозирования профзаболеваний и болезней, связанных с работой при действии вредных факторов производственной среды, является приоритетным направлением ВОЗ в Глобальном плане действий по здоровью работающих на 2008-2017 г.г. По данным ВОЗ около 25% болезней работающего населения могут быть связаны с условиями труда [6]. В Государственном докладе «О санитарно-эпидемиологической обстановке в Российской Федерации в 2009 году» отмечается, что от 20 до 40% трудопотерь обусловлено заболеваниями, прямо или косвенно связанными с неудовлетворительными условиями труда. Удельный вес работающих в условиях, не отвечающих санитарно-гигиеническим нормам, по основным видам деятельности (добыча полезных ископаемых, обрабатывающее производство, производство и распределение электроэнергии, газа и воды, строительство, транспорт, связь) составил 40,7% [5]. Поэтому, оценка неспецифических эффектов воздействия (скрытое повреждение здоровья) вредных факторов производственной среды -наиболее важная и трудная задача, стоящая перед мировым гигиеническим сообществом в настоящее время. Для ее решения нам представляется целесообразным применить, как и в случаях оценки детерминированных эффектов повреждения здоровья в результате получения производственных травм и профессиональных заболеваний, единый индекс вреда, измеряемый в сутках сокращения продолжительности полноценной жизни (СППЖ) за год [4,11].
Правомерность такого подхода обусловлена тем, что при работе во вредных условиях труда организму наносится ущерб, который пока невозможно с достаточной точностью установить современными методами медицинской диагностики. Дело в том, что заболевания, спровоцированные вредными условиями труда, имеют невероятно долгий инкубационный период, в результате чего могут проявляться в различных формах, которые не всегда легко распознать, более того, очень часто в момент проявления симптомов заболевания, вредное воздействие на человека уже отсутствует, т.к. он закончил свою трудовую деятельность.
Тем не менее, мы должны иметь в виду, что каждый вредный производственный фактор, действующий на организм в количествах, превышающих предельно допустимые значения, оказывает неспецифическое хроническое действие на организм. Это выражается в постоянном перенапряжении защитных сил организма, в развитии хронических заболеваний и нарушений нормальных состояний сердечно-сосудистой системы, бронхолегочного аппарата, печени, почек, системы красной и белой крови, в развитии аллергических заболеваний, расстройстве нервной системы, различных заболеваний желудочно-кишечного тракта и других органов. В значительной степени это обусловлено угнетением активности иммунной системы и системы клеточного метаболизма, в частности тканевого дыхания, что повышает чувствительность к различным инфекциям и вероятность заболеваний типа ОРЗ. Каждый год появляются все новые данные медицинских наблюдений о более поздних проявлениях расстройства здоровья, вызванных воздействием вредных факторов производственной среды. Все это подчеркивает чрезвычайную актуальность принятия мировым медицинским сообществом дозового принципа гигиенического нормирования вредных факторов, который позволяет стать на научно обоснованные позиции априорного анализа скрытого профессионального риска.
В частности, методология гигиенического нормирования факторов окружающей среды, позволяет сделать математическое обоснование неотвратимости скрытого повреждения здоровья
* Тульский государственный университет, 300012, г. Тула, пр-т Ленина, д. 92
при работе во вредных условиях труда. Базисом нормирования параметров окружающей среды, является следующее концептуальное положение: если, на протяжении всей жизни человека, отсутствуют случаи превышения среднегодовых значений гигиенических нормативов для населенных мест предельно допустимых концентраций и уровней населения мест предельно допустимых концентраций и уровней населенных мест (ПДКнм, ПДУнм), то риск повреждения здоровья любого индивидуума отсутствует. Но, стоит человеку, живущему в комфортных условиях окружающей среды, оказаться в производственной среде, имеющей качество на уровне гигиенических нормативов, установленных для рабочей зоны (ПДКрз, ПДУрз), вступает в силу закон Хабера, который гласит: серьезность возникшего заболевания Н пропорциональна концентрации продукта С и времени воздействия Т (1).
Н =СхТ (1)
Предложенное Хабером математическое описание закона в виде произведения концентрации на время воздействия, представляет собой, не что иное, как упрощенное математическое описание дозы. Ведь, по определению ВОЗ, доза - это фармакологический или токсикологический термин, обозначающий количество вещества, полученное человеком.
Анализ зависимости (1) показывает, что заболевание отсутствует (Н=0), если один из входящих в неё сомножителей равен 0. Совершенно очевидно, что время действия фактора для живого человека - величина, всегда отличная от нуля, следовательно, закон начинает работать только в том случае, когда численное значение концентрации С, станет положительным действительным числом. В таком случае, если любое вещество, даже в самых малых концентрациях, присутствует в окружающей среде, то должен будет наноситься вред здоровью, хотя ранее отмечалось, что при соблюдении гигиенических нормативов для населенных мест ущерб отсутствует.
Эта, казалось бы, парадоксальная ситуация имеет простое и вполне логичное объяснение, если ввести понятие избыточной
дозы Дзл , представляющую собой разность между пожизненной дозой того или иного фактора До, получаемой в окружающей среде, с параметрами не превышающими ПДКнм и ПДУнм, и фактически полученной дозой Д^ при работе в 3л-м классе вредных условий труда, численное значение которой зависит от величины гигиенического Критерия фзл (превышение ПДКрз, ПДУрз) (2). Проще говоря, при соблюдении количественных критериев До образуется постоянство внутренней среды организма: содержание сахара, электролитов, газов, кровяного давления, показателей pH и многих других, характеризующих состояние гомеостаза, а любое превышение гигиенических нормативов приводит к нарушениям процесса метаболизма [2].
Дз'6 = Дз, - До (2)
Из этого следует, что, если человек лишь часть времени своей жизни проводит в среде, которая имеет превышения гигиенических нормативов для окружающей среды (а значения ПДК и ПДУ рабочей зоны больше этих нормативов в десятки раз), возникает риск повреждения здоровья, т.к. в соответствие зависимостью (1), получаемая доза становится положительным числом (ПДКрз -ПДКнм >0), следовательно, избыточной, тем самым, она наносит ущерб организму пропорционально увеличению концентрации (уровня) вредного фактора и времени его воздействия на рабочем месте.
Таким образом, выполненный математический анализ причин возникновения вредных эффектов для здоровья человека доказывает, что при работе во вредных условиях труда вероятность повреждения здоровья всегда равна 1, т.е. мы имеем тот же самый реальный факт нанесения ущерба организму, что и в случае получения работниками травмы или профзаболевания.
В основу теории расчета универсального вычислительного комплекса для количественной оценки скрытого профессионального риска, положена, не имеющая отечественных и мировых аналогов, единая шкала ущерба, наносимого здоровью, работающих во вредных и тяжелых условиях труда.
При разработке этой шкалы, были учтены уже известные причинно-следственные связи между уровнями загрязнения окружающей и производственной среды и установленными проявлениями ухудшения здоровья, обусловленного ими. Такой подход, при назначении классов условий труда различной степени
вредности (3.1, 3.2, 3.3 и 3.4), реализован в основополагающем положении Руководства Р 2.2.2006-05 [7]: Оценка вредного воздействия, факторов производственной среды основана на принципе дифференциации условий труда по степени отклонений параметров производственной среды в соответствии с выявленным влиянием этих отклонений на функциональное состояние и здоровье человека (табл.1).
Таблица 1
Гигиенические критерии и классификация условий труда при воздействии факторов рабочей среды и трудового процесса
Химические факторы Класс условий труда
Допус- тимый Вредный Гигиенический критерий - ^ Опас- ный
Вредные вещества 2 зл 3,2 3,3 3,4 4
Вредные вещества 1-2 класса опасности <пдк 1,1- 3,0 3.1-6.0 6,1-10,0 10.1-20.0 >20.0
Вредные вещества 3 — 4 класса опасности <пдк 1=1-3, 0 3,1-10 10,0
Вещества, опасные для развития острого отравления: с остронаправленным механизмом действия. раздражающего действия <ЦДК 1,1-2=0 2= 1-4.0 4,1-6,0 6,1-10,0 >10,0
Канцерогены <пдк 1.1-3.0 3.1-6.0 6.1-10,0 >10.0
Аллергены <пдк 1,1-3,0 3,0-10,0 >10,0
Физическне факторы Превьпление ПД^
Шум. Эквивалентный уровень звука. дВД <пду 5 15 25 35 >35
Вибр ация локальная Эквивалентный корректированный уро- 5ЯЁВЯШ1ЖЗ& ПБ <пду 3 6 9 12 >12
Для определения «верхнего значения ущерба», наносимого здоровью при работе в условий труда, соответствующих границе вредных (3.4) и опасных (4.0) классов, использованы результаты оценки вредного воздействия факторов производственной среды, приведенные в «Руководстве по оценке профессионального риска для здоровья работников» (Р 2.2.1766-03). В частности, в рассматриваемом нами случае, причиненный вред здоровью, определен в виде времени сокращения продолжительности жизни на 10 лет и более. Т.е. на каждый год из 25 лет трудового стажа приходится 146 суток СППЖ (10*365/25 =146). Следует отметить, что численные значения ущерба на границе вредных и опасных условий труда, полученные по результатам экспертной оценки НИИ гигиены труда (146 суток) и определенные теоретическими расчетами (150 суток), удивительным образом совпали [3].
Основанием для определения «нижнего значения ущерба», возможного при работе на границе допустимых (2) и вредных условий труда (3.1), являются результаты исследований последних десятилетий, полученные в разных странах. В них научно обосновано установление универ сальных значений допустимого пожизненного риска ^ для населения и профессиональных работников (3) [3]:
0,0005 для населения
0,008 для профессион альных работников (3)
Это означает, что при пожизненном пребывании человека в среде обитания, включающей в себя какой либо фактор с граничными значениями ПДК или ПДУ для населенных мест, его здоровью наносится ущерб, эквивалентный сокращению времени продолжительности нормальной полноценной жизни на 0,18 суток в год (365 сутокх0,0005=0,18 суток). А при работе в условиях труда, имеющих показатели факторов производственной среды на уровне предельных значений гигиенических нормативов, работнику наносится скрытый ущерб здоровью эквивалентный 3,0 суткам СППЖ за год (365 сутокх0,008=2,92 суток). Следовательно, даже при работе в допустимых, по принятой классификации, условиях труда - возможно вредное воздействие, ущерб от которого лежит в интервале от 0,18 до 3,0 суток СППЖ за год. Таким образом, полученное значение причиняемого ущерба равное 3,0 суткам СППЖ, характеризующее условия работы на нижней границе вредных условий труда [10], является дополнительным подтверждением закона Хабера и аксиомы опасности, согласно которой любая деятельность потенциально опасна.
Для определения численных значений ущерба, наносимого здоровью при работе во вредных условия труда (классы 3.1-3.2; 3.2-3.3; 3.3-3.4), использованы данные научных исследований, которые по степени весомости доказательств, позволили устано-
вить количественные соотношения между риском развития профессионально-обусловленной заболеваемости и его последствиями [1, 9].
Определенные количественные показатели, позволили разработать единую таблицу ущерба, наносимого здоровью работающих в условиях труда с различной степенью вредности [1] (табл. 2).
Таблица 2
Величина ущерба, наносимого здоровью при работе во вредных условиях труда
Класс условий труда 3.1 3.2 3.3 3.4
Ущерб суток СПЖ/год 3,0-24,0 24,1-50,0 50,1-75,0 75,1-150
На основании данных табл. 1 и 2 построены графики зависимости «концентрация - ущерб» (рис. 1) [9] для различных химических веществ, которые наглядно подтверждают теоретическое положение, что опасность для здоровья имеет степенную зависимость и определяется величиной превышения гигиенического норматива ПДК, а угол наклона кривой характеризует класс опасности вещества [8].
Рис. 1. Зависимость «концентрация - ущерб».
В общем виде, представленные на рис. 1 графики, могут быть описаны соотношением (4) [10]:
у =11- exp ( a C
365
(4)
где 365 - количество дней в году (дни), у - ожидаемый ущерб в
сутках потерянной жизни за один год, - избыточная концен-
трация ксенобиотика (мг/м3), Ь - безразмерный коэффициент, а -коэффициент связи с размерностью (м3/мг).
Но для оперативности и простоты, определения численных значений ущерба, обусловленного конкретной концентрацией или энергетическим уровнем вредного фактора, присутствующего на рабочем месте, целесообразно применить метод линеаризации, имеющий описание в виде уравнения регрессии (5): yi =aXi + Ь (5)
В общем виде (5), решается системой уравнений (6).
| у1 = a • X! + Ь
[ у 2 = a • х2 + Ь
где у1 и у2 -нижнее и верхнее значение ущерба в соответствующем классе условий труда, согласно данных табл. 2. х1 и Х2 — нижнее и верхнее значение гигиенического критерия в соответствующем классе условий труда, согласно данных табл. 1.
Пример решения для веществ остронаправленного действия:
На рабочем месте, при разборке литьевых опок, присутствует формальдегид, имеющий концентрацию Срз =1,8 ПДКрз. Исходными данными для разработки уравнения регрессии являются данные представленные в табл. 3.
Таким образом, уравнение регрессии для веществ остронаправленного действия в классе 3.1. имеет вид (7).
У1 =22X1 — 19 (7)
Таблица 3
Исходные данные для разработки уравнения регрессии
Ущерб (суток СППЖ) У1 =3,0 У2 =25,0 |
Гигиенический критерий Х1 =1,0 Х2=2,0 |
Подставив в него значение концентрации формальдегида на рабочем месте (Срз =1,8 ПДКрз) получим искомое значение ущерба: yi =22,6 суток СППЖ.
Для оценки ущерба, наносимого здоровью работника, вредными факторами различной природы, на основе метода линеаризации разработан универсальный, не имеющий мировых аналогов, вычислительный комплекс, включающий в себя систему уравнений регрессии.
Литература
1. Большаков, А. М. Оценка и управление рисками влияния окружающей среды на здоровье населения / В.Н. Большаков, В.Н. Крутько, Е.В. Пуцило.- М.: ЭдиториалУРСС.- 1999.- С. 256.
2. Ветров, В. В. Методика оценки и прогнозирования воздействия вредных техногенных факторов на продолжительность жизни человека / В.В. Ветров, А.Г. Хрупачёв // Вестник новых медицинских технологий.- 1998.- № 3.- С. 16-18.
3. О нормировании и сравнении риска от разных источников вреда здоровью человека / В.Ф. Демин [и др.].- М.: Международный центр по экологической безопасности Минатома России, 2001.- С. 24.
4. Кашинцева, Л.В. Применение компьютерных технологий для оценки ущерба, наносимого здоровью работников в результате получения производственных травм / Л.В. Кашинцева, В.А. Дунаев, Б.Г. Збышко, А.А. Хадарцев, А.Г. Хрупачев// Труды XIX Международной конференции «Лазерно-информационные технологии в медицине, биологии и геоэкологии - 2011» (Новороссийск, Абрау-Дюрсо, 12-16 сентября 2011).- Новороссийск, 2011.- С. 76-77.
5. «О санитарно-эпидемиологической обстановке в Российской Федерации в 2009году» Государственный доклад. - М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2010. - 456 с.
6. Прогнозирование воздействия факторов условий труда и оценка профессионального риска для здоровья работников. (Методические рекомендации). - НИИ МТ РАМН, 2010. - 55 с.
7. Руководство по гигиенической оценке факторов рабочей среды и трудового процесса. Критерии и классификация условий труда. Р 2.2.2006-05 // Министерство труда и социального развития РФ.- 2005.
8. Румянцев, Г.И. Проблемы прогнозирования токсичности и риска воздействия химических веществ на здоровье населения / Г.И. Румянцев, С.М. Новиков // Гигиена и санитария.- 1997.-№ 6.- С. 13-18.
9. Хадарцев, А.А. Методологическая концепция профессионального риска и его количественная оценка / А.А. Хадарцев, А.Г. Хрупачев, И.В. Панова, Л.И. Каменев, О.А. Седова // Национальные интересы: приоритеты и безопасность.- 2010.- № 35(92).- С. 69-80.
10. Хрупачёв, А.Г. Обоснование единой шкалы оценки эко-лого-профессионального риска / А.Г. Хрупачёв // Вестник новых медицинских технологий.- 2001.- № 3.- С. 2-5.
11. Хрупачев, А.Г. Экономические аспекты охраны труда на основе количественной оценки профессионального риска / А.Г. Хрупачев, А.А. Хадарцев, Л.В. Кашинцева, О.А. Седова // Региональная экономика: теория и практика.- 2011, май.- № 19 (202).- С. 22-28.
Данная работа выполнена в рамках гранта РФФИ-ЦЕНТР №11-07-97522 от 4 марта 2011г.
THE UNIVERSAL COMPUTER COMPLEX FOR QUANTITATIVE ASSESSMENT OF LATENT PROFESSIONAL RISK
A.G. KHRUPACHEV, A.A. KHADARTSEV, L.V. KASHINTSEVA,
I.V. PANOVA
Tula State Medical University, Medical Institute
The article highlights the development of forecasting methods for work-related illnesses and diseases connected with work at the action of harmful factors of industrial environment, being a priority direction of WHO in the Global Action Plan of health actions for 2008-2017.
Key words: work-related illnesses, hygienic work quota setting, quantitative risk assessment, mathematical modeling, health damage.
b
