Металлургическая промышленность связана с многочисленными рисками. Длительное воздействие неблагоприятных факторов может привести к развитию различных профессиональных заболеваний. По статистике четверть всех работников, занятых в металлургии, испытывают воздействие шума, вибрации, температуры, вдыхают производственные пары, газы, пыль или опасные химические вещества. При этом признаем, что тема профессиональных заболеваний вообще закрытая: она невыгодна работодателю, поэтому о ней мало распространяются.
В соответствии с Федеральным законом «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» металлургические предприятия считаются опасными производственными объектами.
К примеру, работа вблизи печей и раскалённого металла приводит к перегреву организма, тепловым ударам и ожогам, а постоянный громкий шум от работающего оборудования негативно влияет на слух. В воздухе рабочей зоны могут содержаться вредные вещества, такие как металлическая пыль, окислы металлов, пары кислот и щелочей. Они могут вызвать заболевания дыхательных путей и болезни кожи. При этом обязательные диспансеризации выявляют уже прогрессирующие заболевания, а не их причины или следствия.
Литейная лихорадка — профессиональное заболевание, которое развивается из-за вдыхания паров металла, образующихся при его нагревании
Чтобы предупредить появление таких заболеваний, учёные Пермского Политеха совместно с коллегами из управления Роспотребнадзора и ФНЦ медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения создали программу на основе искусственного интеллекта. Задача — предсказать развитие профессионального заболевания у каждого конкретного работника на вредном производстве. Статья опубликована в научно-практическом журнале «Анализ риска здоровью».
Основные заболевания органов дыхания металлургов:
- пневмокониоз (силикоз, сидероз): вызывается вдыханием металлической пыли (кремния — силикоз, железа — сидероз) и откладыванием её в лёгких. Характеризуется развитием фиброза лёгких, что приводит к нарушению дыхательной функции;
- хронический бронхит из-за длительного воздействия раздражающих веществ (пыли, газов, дыма);
- бронхиальная астма: заболевание, характеризующееся обратимой обструкцией дыхательных путей в ответ на воздействие аллергенов или раздражающих веществ;
- металлический рак лёгких: длительное воздействие канцерогенных металлов (например, хрома, никеля) может повысить риск развития рака лёгких;
- токсический отёк лёгких: развивается при вдыхании высоких концентраций раздражающих газов (например, оксидов азота).
«Программа работает следующим образом. Сначала в систему загружается вся информация о работнике: условия на его рабочем месте, его стаж, возраст, а также результаты медицинских обследований. Затем программа преобразует эти данные в лингвистические понятия и применяет к ним комплекс «правил», которые она сама выявила в процессе обучения на тысячах примеров. Например, что длительный стаж работы в условиях высокого шума ведёт к высокому риску тугоухости. На следующем этапе система объединяет результаты всех правил и выдаёт конкретное число — индивидуальный индекс риска развития заболевания от 0 до 1. Чтобы этот расчёт был понятным, система автоматически переводит число в одну из пяти категорий, которые заранее установили учёные: от «пренебрежимо малого» до «очень высокого» риска. Для наглядности программа строит 3D-график, который служит инструментом для проверки логики. Он помогает врачу или специалисту по охране труда убедиться, что риск для здоровья логично возрастает с увеличением вредных факторов, а также выявить «болевые точки» в условиях труда всего цеха или предприятия, — объяснила изданию Naked Science академик РАН, доктор медицинских наук, профессор, научный руководитель ФБУН «ФНЦ медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения» Нина Зайцева.
Основные заболевания сердечно-сосудистой системы металлургов:
- гипертоническая болезнь: повышение артериального давления, связанное с хроническим стрессом, физическими перегрузками и воздействием вредных веществ;
- ишемическая болезнь сердца: недостаточное кровоснабжение сердечной мышцы, вызванное атеросклерозом коронарных артерий; факторами риска являются шум, вибрация, стресс.
В основе разработки лежит не обычный искусственный интеллект, а специальная адаптивная нейро-нечёткая сеть. Её ключевое преимущество — способность работать с неполной и неточной информацией. Одна часть программы — это математическая модель, которая обучается на разных данных и находит в них сложные закономерности. Это важно, потому что профессиональные заболевания редко возникают от одной причины, обычно это результат множества факторов. Вторая часть программы позволяет системе «мыслить» не только цифрами, но и качественными понятиями. Это значит, что она понимает значение фраз «высокий шум» или «средний риск», даже если границы этих терминов размыты.
Обучение системы проводилось на уникальной базе данных. В качестве «учебного материала» учёные использовали архивные сведения о работниках подземной добычи медно-никелевых руд с реальными, установленными диагнозами. База включала 175 000 показателей: точные условия труда (уровни шума, вибрации, концентрации химических веществ), личные медицинские показатели работников (результаты анализов крови, функциональной диагностики) и окончательные диагнозы профессиональных заболеваний.
Нейросенсорная тугоухость профессионального генеза занимает первое место в списке профзаболеваний от воздействия физических факторов на производстве
Всю эту информацию разделили: 80% составили обучающую выборку, а оставшиеся 20% — контрольную. Сначала нейросеть в течение 100 циклов искала сложные взаимосвязи между вредными факторами, состоянием здоровья человека и развитием у него конкретных болезней. После каждого цикла поиска программа сверяла свои прогнозы с реальными сведениями, вычисляла ошибку и автоматически корректировала внутренние параметры.
Перед запуском модель прошла тесты, в ходе которых система корректно оценила групповые риски здоровью, подтвердив, например, что сочетание длительного воздействия промышленной пыли и аэрозолей формирует наиболее высокие шансы развития хронических болезней лёгких, таких как пневмокониоз. Далее учёные тестировали её на полностью независимой выборке — данных о бурильщиках шпур.
Программа спрогнозировала их профессиональные риски для здоровья, а последующее углублённое медицинское обследование работников подтвердило наличие установленных заболеваний у 87–89% работников, что стало прямым доказательством эффективности разработки.
«Наш инструмент решает главную проблему традиционных методов — переход от усреднённых групповых оценок к индивидуальному прогнозу. Теперь для конкретного работника можно рассчитать его уникальный риск для здоровья, понять, какие именно комбинации факторов (например, стаж + определённый уровень шума + индивидуальные показатели анализов) его формируют. Система заранее идентифицирует тех, кто находится в зоне повышенного риска. Это позволяет врачам назначать персонализированные профилактические мероприятия именно тем, кто в них нуждается», — поделилась с Naked Science старший преподаватель кафедры «Высшая математика» ПНИПУ Анна Савочкина.
Егор Петров
