Шлапак В.Н., Лукьянов С.Г., Леднев М.Б^*

ФГУП «Научно-технический центр радиационной безопасности и гигиены» ФМБА, г. Москва,

^* ФГУ «7 Центральная поликлиника РВСН  МО РФ», г. Одинцово, Московская  обл., Россия

Задача снижения рисков, связанных с нарушением профессиональной надежности персонала, является составной частью общей задачи обеспечения безопасности производственной деятельности, относящейся к категории опасных в атомной отрасли, а также в деятельности различных военных структур. В настоящее время значение «человеческого фактора» в тандеме «техника - человек» исключительно высоко.

В соответствии с действующими  нормативными документами оценка актуального функционального состояния проводится в рамках предсменного контроля непосредственно перед заступлением работника на смену (дежурство). Во время же внутрисменной работы (несения боевого дежурства при выполнении работ повышенной сложности и опасности и т.п.) подобные оценки функционального состояния, направленные на своевременное выявление критических изменений, в нужном объеме не осуществляются, несмотря на очевидную важность проведения подобного контроля. Понимание важности и необходимости проблемы контроля за жизненно важными параметрами функционального состояния специалистов при выполнении ответственных и опасных работ (в дальнейшем - внутрисменного контроля) неоднократно отмечалось в литературе, на отраслевых конференциях атомной отрасли и совещаниях военно-медицинских специалистов.

Рассматривая в целом структуру проблемы внутрисменного контроля (научно-методического, технического, правового обеспечения и т.д.), необходимо отметить, что в настоящее время, как в гражданских, так и в военных ведомствах, отвечающих за безопасность производственной деятельности по «человеческому фактору», отсутствуют соответствующие нормативные документы (методика), регламентирующие проведение внутрисменного контроля. В связи с этим разработка методики и соответствующих технических средств является необходимым и обязательным этапом изменения этого положения.

Одной из основных причин отсутствия на вооружении упомянутой методики является непроработанность вопросов выбора критериев оценки текущего (актуального) функционального состояния в реальном масштабе времени в условиях воздействия различных по своему характеру и природе «нагрузок».

В дополнении к этому, до последнего времени определенным тормозом при создании средств проведения внутрисменного контроля было отсутствие удобных, не создающих затруднений в работе с повышенными требованиями к навыкам специалиста средств дистанционной регистрации биосигналов и их беспроводной передачи в персональный компьютер (ПК) для последующего анализа в реальном масштабе времени. Следует отметить, что за последние 3-5 лет разработаны и представлены на рынок несколько образцов беспроводных кардиорегистраторов, по своим тактико-техническим характеристикам удовлетворяющих минимальным требованиям, предъявляемым к беспроводным средствам оперативного  дистанционного контроля состояния сердечно-сосудистой системы.

Учитывая это и исходя из существующих представлений о том, что сердечно-сосудистая система рассматривается как индикатор адаптационных реакций целостного организма, в основу методики внутрисменного контроля были положены процедуры анализа вариабельности сердечного ритма (ВСР). При этом методология принятия решения о «продолжения/прекращения работы оператора», основанная на оценке его функционального состояния, может быть подобна той, которая применяется в настоящее время при проведении автоматизированного предсменного контроля, проводимого в условиях относительного покоя.

При применении вычислительных процедур, относящихся к методам анализа вариабельности сердечного ритма, регистрируемого в условиях штатной работы операторов, требуются определённые компромиссные решения, разрешающие противоречия между областью применимости метода ВСР и «реалиями» условий получения рядов кардиоинтервалов.  Кратко упомянем основные из них: 1) противоречие между требованием повторяемости результатов измерения и практической неповторимостью (эндо и экзогенных) условий регистрации кардиоинтервалов, 2) противоречие между математической корректностью, требующей увеличения размера выборки для обработки результатов, и физиологической корректностью, требующей уменьшения размера выборки для оценки текущего функционального состояния в реальном масштабе времени, 3) противоречие между общепризнанными положениями о наличии индивидуальных различий и необходимостью установления жёстких классификационных границ в признаковых пространствах на основе значений среднепопуляционных величин. 

Наш опыт подсказывает, что в качестве основы для компромиссных решений можно использовать: «скользящее окно» для поиска достаточно представительных стационарных участков в рядах кардиоинтервалов и методологию индивидуальной нормы, в том числе, и для установления границ разделения классификационных классов.  состояний. 

Рассматривая в целом проблему повышения надежности по человеческому фактору, представляется обоснованным реализация двух ключевых моментов контроля:

1. Автоматизированного предсменного контроля, проводимого по утвержденной Методике в соответствующем порядке,

2. Собственно внутрисменного контроля по методике, основанной на оценке актуального функционального состояния оператора, базирующейся на анализе в реальном масштабе времени значимости сдвигов показателей, определяющих текущий уровень функционального состояния, относительно: 

- уровней их индивидуальной нормы, предварительно определенной по результатам предыдущих обследований для каждого из операторов в условиях их штатной работы и

- уровней их индивидуальной нормы на момент прохождения операторами предсменного контроля.

В качестве критериев оценки функционального состояния здесь используются направленность и уровни отклонений этих показателей от установленных возрастно-половых нормативных данных. Окончательное заключение строится на основе экспертной оценки, основанной на анализе значимости выявляемых отклонений.

Что касается технических средств дистанционной регистрации кардиоинтервалов и их беспроводной передачи в ПК, то наиболее оптимальными являются технические решения, построенные на основе беспроводной технологии ZigBee, позволяющих построить недорогую и надежную систему с малым энергопотреблением. Ячеистая структура сети ZigBee показана на рис. 1. Она включает три типа узлов: координатор, маршрутизаторы и конечные узлы (спящие и мобильные). Уникальной функцией координатора, подключаемого к ПК, является задача образования сети, которая заключается в сканировании эфира и выборе наименее загруженного частотного канала. Маршрутизаторы ретранслируют пакеты данных от других узлов и сами могут быть источниками информации. Конечные узлы, в нашем случае кардиодатчики,  не ретранслируют сообщений, а передают с заданной периодичностью и в определённое время кардиоинформацию конкретного оператора, после чего переходят  в режимы пониженного энергопотребления. Конечные узлы общаются со всей сетью через свой «родительский» маршрутизатор. Выбор «родителя» осуществляется автоматически во время образования сети. Если впоследствии «родительский» узел по каким-либо причинам перестанет функционировать или оператор вышел из зоны его уверенного приёма, то «дочерний» конечный узел найдет себе другой «родительский» маршрутизатор. Для передачи сообщения сеть автоматически находит наиболее короткий маршрут с удовлетворительным качеством связи в обоих направлениях. Сеть автоматически осуществляет поиск нового оптимального маршрута.

В качестве радио-кардиодатчика нами используются нагрудные кардиодатчики фирмы Polar, в качестве конечного узла изготовленные по нашему техническому заданию устройства, состоящие из модема ETRX2 компании Telegesis и приёмника обеспечивающего устойчивую связь с кардиодатчиком. Опытные образцы такой системы успешно прошли испытания. Система обеспечивает точность регистрации кардиоинтервалов порядка 1мс., максимальная зона устойчивой связи определяется количеством маршрутизаторов, расстояние от маршрутизатора до конечного узла до - 30 м. Используемый протокол обмена позволяет одновременно проводить регистрацию кардиоинтервалов 12-ти операторов. 

На рис. 2 в качестве примера приведён результат одновременной регистрации кардиоинтервалов стандартным компьютерным электрокардиографом и разработанной системой беспроводной регистрации.

На этом же рисунке показана величина относительного отклонения величин кардиоинтервалов, регистрируемых этими системами, при их попарном сравнении. Максимальная величина относительного отклонения не превышает 2,5%.

                     Рис.1. Упрощенная структура беспроводной сети по технологии ZigBee

Рис. 2. Относительное отклонение величин кардиоинтервалов, регистрируемых стандартным компьютерным электрокардиографом и разработанной системой беспроводной регистрации кардиоинтервалов при их попарном сравнении,  .

В заключении отметим, что изложенные выше результаты послужили базовой основой для разработанного методического обеспечения и беспроводных средств оперативного дистанционного контроля функционального состояния оператора опасных технологий. На основе разработанных медико-технических требований создан опытный образец устройства регистрации кардиоинформации и её беспроводной передачи в персональный компьютер для последующего анализа.