Одна из национальных целей развития Российской Федерации на период до 2030 г. и на перспективу до 2036 г. определена как «сохранение населения, укрепление здоровья и повышение благополучия людей, поддержка семьи», а для ее достижения предусмотрены «создание и запуск к 2030 г. цифровой платформы, способствующей формированию, поддержанию и сохранению здоровья человека на протяжении всей его жизни, на базе принципа управления на основе данных» [1].

Ключевой задачей создаваемой цифровой платформы является обеспечение надежного интуитивно понятного цифрового сервиса взаимодействия граждан с медицинскими работниками и медицинскими организациями, доступа к цифровому профилю здоровья, функционалу по вопросам самоконтроля и принятия решений по сохранению и укреплению здоровья.

Опыт разработки и эксплуатации сопоставимых по масштабу цифровых сервисов (портал государственных услуг, банковские приложения и др.) свидетельствует о доверии к ним граждан в части надежности и конфиденциальности сбора и обработки информации. Поэтому вопросы реализации консолидации персональных данных (в том числе информации о здоровье) пациентов из медицинских организаций любых форм собственности и самостоятельно получаемой информации на федеральном уровне в рамках разрабатываемой цифровой платформы являются потенциально решаемыми. Однако заслужить доверие граждан в части полезности создаваемой цифровой платформы для сохранения и укрепления здоровья еще предстоит.

Консолидация информации о здоровье граждан составляет основу для решения задач профилактической медицины — предупреждения возникновения заболеваний и травм, недопущения и устранения факторов риска их развития. Для решения таких задач необходима объективная информация о рисках здоровью [2–5]. Анализ накопленного опыта показывает, что задачи мониторинга рисков здоровью эффективно решают с использованием структурной (каскадной) схемы изменений профессионального здоровья в авиации [6].

Целью работы было обоснование предложений по применению структурной (каскадной) схемы изменений профессионального здоровья в авиации для решения задач мониторинга рисков при реализации цифровой платформы формирования, поддержания и сохранения здоровья человека.

Материалы и методы

Выполнен системный анализ структурной (каскадной) схемы изменений профессионального здоровья в авиации для определения возможностей обеспечения ее соответствия уровню развития цифровых технологий, принципу управления на основе данных и концепции 4П-медицины, основанной на принципах предупреждения и предотвращения заболеваний, персонализации и партисипативности медицинской помощи.

Структурная (каскадная) схема изменения здоровья

В процессе жизнедеятельности человек постоянно подвергается влиянию управляемых (поведенческих, метаболических, экологических) и неуправляемых (биологических, генетических, демографических) факторов риска здоровью. Влияние факторов риска на здоровье человека в значительной мере определяется его индивидуальными особенностями, объединяющими специфику компенсаторных реакций организма; предшествующее состояние; индивидуальную устойчивость к воздействию определенных факторов риска; мобилизацию резервов организма; психоэмоциональный, мотивационный и волевой настрой на деятельность и др. [7–9].

Изменения состояния человека, обусловленные текущим и кумулятивным воздействием неблагоприятных факторов, приводят к расходованию резервных возможностей организма, и, как следствие, к ухудшению здоровья [10–12]. Снижение эффективной дозы воздействия факторов требует комплексного решения разнонаправленных сверхзадач:

- сохранение здоровья и продление профессионального долголетия человека требуют снижения дозы и интенсивности воздействующих факторов риска;

- необходимость обеспечения жизнедеятельности в условиях повышения мощностей промышленного и бытового оборудования, увеличения интенсивности потоков профессионально значимой информации, сокращения временных затрат на поддержку принятия решений в процессе деятельности требует обеспечения жизнедеятельности в условиях увеличения интенсивности и времени экспозиции факторов риска здоровью [13, 14].

Целостную картину ближайших (острых) и отдаленных последствий таких изменений описывает каскадная схема изменения здоровья (рисунок), основанная на дозовом подходе к нормированию факторов [6]. Логика работы этой схемы, объединяющей блоки, относящиеся к одному из трех каскадов, заключается в следующем [6]:

- риски возникновения потенциально опасных состояний и снижения здоровья определяются дозой факторов риска в соответствии с первым каскадом;

- снижение дозы факторов риска возникновения неблагоприятных состояний и снижения здоровья достигается за счет блоков второго и третьего каскадов.

Линии на схеме показывают взаимосвязи блоков каскадов (рисунок), различные шаблоны линий выбраны только из соображений лучшей читаемости рисунка.

Перед каждым блоком расположен дозиметр факторов (на рисунке обозначены двойными линиями) — модуль (блок, устройство), осуществляющий расчет фактической дозы факторов риска (D_i ), определяющих риски здоровью (R_i ) для каждого i -го блока каскада. Таким образом, в терминах цифровых технологий можно сказать, что каждый i -й блок центрального каскада осуществляет преобразование дозы факторов риска D_i , поступающей на его вход, в оценку риска здоровью R_i :

R_i = f_i (D_i ),

где f_i  — функциональная зависимость, связывающая дозу факторов риска и риски здоровью. Построение (структурная и параметрическая идентификация) функциональной зависимости f_i  для конкретных факторов риска, конкретных нарушений здоровья и конкретных социо-профессиональных групп населения является сложной задачей, для решения которой необходима совместная работа врачей и инженеров (математиков). Однако при этом необходимо обеспечить «прозрачность» методического подхода, обеспечивающую доверие к получаемым оценкам риска, — это, в частности, исключает возможность использования для расчета оценок риска здоровью нейросетевых технологий. Методы и примеры эффективного решения задач синтеза функциональных зависимостей, связывающих дозу факторов риска и оценки риска здоровью, представлены, в частности, в работах [15–21].

Дозы факторов риска на входе в дозиметр факторов по сути являются экспозиционными дозами, а дозы на выходе дозиметра факторов представляют собой поглощенные (эффективные) дозы. Очевидно, что в отношении доз факторов риска справедливо следующее соотношение:

D₁ ³ D₂ ³ D₃ ³ D₄ ³ D₅ ³ D₆ ³ D₇,

причем знак равенства возможен только в случае неэффективного функционирования всех блоков, соединенных с соответствующим дозиметром фактора.

В отношении рисков здоровью справедливо аналогичное соотношение:

R₁ ³ R₂ ³ R₃ ³ R₄ ³ R₅ ³ R₆ ³ R₇,

причем знак равенства возможен только в случае неэффективного функционирования соответствующего блока каскада.

Теоретически возможные ситуации, когда блок каскада приводит не к снижению, а к увеличению доз факторов и рисков здоровью, не рассматриваются — принимается аксиома о добросовестности разработчиков мероприятий, указанных в соответствующих блоках.

Три взаимосвязанных постоянно взаимодействующих каскада, образующих каскадную схему изменения здоровья (рисунок), объединяют блоки, решающие специфические задачи [6].

Первый (центральный, стержневой) каскад — это каскад изменений здоровья, вокруг которого формируется система противодействия отрицательному влиянию факторов риска на здоровье и минимизации эффектов такого влияния. Он описывает  последовательность формирования и проявления рисков здоровью и включает в себя звенья рассматриваемых воздействий, каждому из которых соответствует блок этого каскада. Многоаспектным исследованием блоков первого каскада занимаются специалисты многих отраслей науки, а прогресс таких исследований связывают с учетом все большего количества блоков каскада, характеризующих различные аспекты и составляющие здоровья человека. На рисунке первый каскад включает шесть последовательно связанных блоков.

1. Организм человека в конкретных условиях жизнедеятельности — определяет риски здоровью (R₁ ) на основе индивидуальных особенностей организма, экспозиции и дозы воздействующих факторов риска здоровью.
2. Ближайшие (острые и ранние) проявления ухудшения здоровья — определяет риски здоровью (R₂ ), проявляющиеся в период до месяца с момента прекращения воздействия факторов риска.
3. Отдаленные проявления ухудшения здоровья — определяет риски здоровью (R₃ ), проявляющиеся в период более месяца с момента прекращения воздействия факторов риска, а также риски, обусловленные длительным кумулятивным воздействием таких факторов.
4. Снижение профессионального здоровья — определяет риски здоровью (R₄ ), характеризующиеся неспособностью организма сохранять компенсаторные и защитные свойства, обеспечивающие работоспособность и надежность деятельности человека в любых условиях выполнения профессиональной деятельности.
5. Уменьшение профессионального долголетия — определяет риски здоровью (R₅ ), характеризующиеся неспособностью человека сохранять профессиональную трудоспособность, то есть неспособностью на требуемом уровне (с требуемым качеством) решать профессиональные задачи на протяжении отведенного социумом периода трудовой деятельности.
6. Генетические последствия — определяет риски здоровью (R₆ ), вызывающие патологические изменения в организме, передающиеся последующему поколению.

Второй каскад — это каскад априорных мер, направленных на минимизацию рисков развития неблагоприятных изменений здоровья. Он объединяет медицинский и профессиональный отбор, прогнозирование (с фенотипированием) устойчивости организма человека, донозологическую диагностику, медицинский контроль и медицинскую экспертизу. На рисунке второй каскад включает четыре независимых блока.

1. Медицинский (профессиональный) отбор — система мероприятий, направленных на минимизацию рисков осуществления человеком трудовой деятельности, не соответствующей уровню его здоровья и физического развития.
2. Донозологическая диагностика — система мероприятий, направленных на минимизацию рисков невыявления неблагоприятных изменений в организме, не оформленных как диагноз (донозологических дисфункций организма).
3. Медицинский контроль — система мероприятий, направленных на минимизацию рисков здоровью за счет систематического наблюдения за состоянием здоровья, соблюдения санитарно-гигиенических и противоэпидемиологических норм и правил.
4. Медицинская экспертиза — система мероприятий, направленных на минимизацию рисков допуска к выполнению деятельности граждан, не способных к ее выполнению по текущему состоянию здоровья.

Третий каскад — это каскад профилактики развивающихся нарушений здоровья. Он характеризует многоуровневую систему медико-биологических и психофизиологических «препятствий» действию факторов риска. На рисунке третий каскад включает шесть независимых блоков.

1. Нормирование факторов риска и улучшение эргономики рабочих мест — система мероприятий, направленных на минимизацию рисков здоровью, обусловленных превышением факторами риска приемлемых (допустимых) величин и дискомфортными условиями выполнения задач деятельности.
2. Средства индивидуальной и коллективной защиты — средства, предназначенные для предотвращения или снижения воздействия вредных и опасных производственных факторов, а также для защиты от загрязненной окружающей среды.
3. Развитие профессионально важных психофизиологических качеств — система мероприятий, направленных на минимизацию рисков здоровью, обусловленных неспособностью человека к саморегуляции психофизиологического состояния в процессе деятельности.
4. Повышение устойчивости и переносимости факторов риска — система мероприятий, направленных на минимизацию рисков здоровью, обусловленных воздействием сверхнормативных факторов риска.
5. Коррекция неблагоприятных изменений здоровья — система мероприятий, направленных на минимизацию рисков здоровью, обусловленных развитием нарушений, выявленных на ранних стадиях, и не требующих отстранения работника от деятельности по состоянию здоровья.
6. Восстановление и реабилитация — система мероприятий, направленных на минимизацию рисков здоровью, обусловленных сниженными функциональными возможностями организма человека.

Вполне очевидно, что чем больше блоков второго и третьего каскада подключено к первому каскаду, тем меньше вероятность развития и степень выраженности неблагоприятных изменений здоровья вследствие воздействия факторов риска (тем меньше соответствующие величины D_i  и R_i ). Поэтому одним из приоритетных направлений управления рисками здоровью является развитие средств и методов определения вклада каждого блока второго и третьего каскадов в рискометрию здоровья в единицах снижения эффективной дозы каждого фактора риска или уменьшения риска неблагоприятных последствий воздействия каждого фактора риска по критерию «стоимость–выгода» или «затраты–польза».

Каскадная схема имеет фундаментальный характер и принципиально применима для мониторинга здоровья представителей любых социо-профессиональных групп населения. Однако к настоящему времени она в наибольшей степени адаптирована для мониторинга здоровья летчиков и космонавтов [15, 18, 20, 22]. Основную причину этого составляют централизованность, системность и непрерывность медицинского обеспечения летчиков и космонавтов.

В настоящее время благодаря цифровизации здравоохранения имеет место централизованность и системность медицинского обеспечения представителей любых социо-профессиональных групп населения, что открывает новые масштабы применения каскадной схемы [23–28].

Управление здоровьем на основе данных

Следует подчеркнуть, что создаваемая цифровая платформа формирования, поддержания и сохранения здоровья человека на протяжении всей его жизни будет построена в соответствии с принципами управления на основе данных (data-driven management — DDM), что будет способствовать эффективному практическому применению каскадной схемы в цифровом здравоохранении.

Реализация цифровой платформы в соответствии с принципами управления на основе данных предполагает, что информация о здоровье человека используется не только для однократной (или периодической) поддержки принятия решений по формированию, сохранению и восстановлению здоровья человека, но и для непрерывной поддержки принятия таких решений в течение всей жизни человека (в том числе в перинатальном периоде). Решение таких задач осуществляется как реализация бизнес-процессов (совокупностей взаимосвязанных задач и мероприятий, направленных на достижение определенной цели или результата в рамках цифровой платформы) по требованию потребителей (on-demand) для потоковой передачи данных (streaming), являющейся результатом сетевых коммуникаций участников цифровой платформы в интересах выполнения определенных действий именно в те моменты, когда это действительно необходимо (реализация концепции «экономика по требованию») [29].

Управление формированием, сохранением и восстановлением здоровья человека на основе данных представляет собой циклический процесс: информация о здоровье из множества источников постоянно собирается на серверах; собираемая информация автоматически обрабатывается и анализируется, результаты предоставляются пользователям в онлайн-режиме в соответствии с политикой доступа к информации. Эффективность управления в значительной мере зависит от организации работы с данными, предполагающей обеспечение сбора данных, хранения данных, анализа (обработки) данных, обмена данными, коммуникации участников процессов и многое другое. При этом необходимо обеспечивать [30]:

- системность: все процессы сбора и обработки информации, программные приложения и хранилища данных должны составлять единую непрерывно функционирующую систему, архитектура которой должна быть универсальной;

- гибкость: управленческие процессы должны быть реализованы на основе agile-технологий с обеспечением быстрого реагирования на изменения «внешней среды», оперативной адаптации услуг к потребностям пользователей, непрерывного мониторинга внутренних процессов функционирования цифровой платформы в интересах их постоянной оптимизации;

- прозрачность: обеспечение возможности отслеживания информации в любой момент времени с применением технологий больших данных и технологий распределенных реестров (блокчейн-технологий), непрерывный мониторинг затрат и ресурсов с обеспечением доступности результатов любому пользователю в соответствии с политикой разграничения доступа к информации;

- бережливость: единое информационное пространство цифровой платформы должно обеспечивать многократное использование накопленных данных для решения различных прикладных задач, минимизируя затраты на поиск и обработку данных;

- эффективность: обеспечение максимального удовлетворения потребностей всех пользователей цифровой платформы с непрерывным увеличением количества пользователей и количества решаемых задач при непрерывной минимизации затрат, необходимых для оперативного достижения значимых результатов.

Особенности применения каскадной схемы изменений здоровья

Применение каскадной схемы изменений здоровья в полной мере соответствует концепции 4П-медицины, обеспечивая:

- предупреждение и предотвращение заболеваний за счет реализации мониторинга рисков здоровью и обеспечения возможности управления рисками с помощью предваряющей минимизации рисков (второй каскад схемы) и минимизации эффектов факторов риска (третий каскад схемы);

- персонализацию медицинской помощи за счет возможности индивидуального мониторинга изменений здоровья;

- партисипативность медицинской помощи за счет обеспечения возможности непосредственного участия пациента в управлении изменениями здоровья с помощью информирования о рисках здоровью и способах (методах, технологиях) их минимизации.

Применение каскадной схемы изменений здоровья в полной мере соответствует принципу управления на основе данных, позволяя:

- реализовать непрерывный мониторинг рисков здоровью представителей любых социо-профессиональных групп на основе объединения результатов мониторинга здоровья на индивидуальном и популяционном уровне;

- обеспечить априорно высокую потенциальную эффективность реализации мероприятий по сохранению и укреплению здоровья за счет возможности рассчитать дозы факторов риска и риски здоровью, «подключая», «отключая» и изменяя характеристики блоков второго и третьего каскадов схемы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведенное исследование продемонстрировало целесообразность применения каскадной схемы изменений профессионального здоровья для решения задач мониторинга рисков здоровью при реализации цифровой платформы формирования, поддержания и сохранения здоровья человека. Для этого необходимо расширение набора блоков каскада минимизации рисков здоровью и каскада минимизации эффектов факторов риска в интересах учета всех потенциальных возможностей минимизации рисков здоровью, а также развитие методического обеспечения расчета доз факторов риска и рисков здоровью в интересах охвата большего количества социо-профессиональных групп населения.