Predicting the risk of developing silicosis in refractory workers

We conducted a study of refractory workers exposed to multiple occupational hazards, the most important of which being dust aerosols of predominantly fibrogenic action. Our objective was to identify the spectrum of predictors of the occupational disease in refractory workers and to build a predictive mathematical model using multivariate analysis to assess the likelihood of developing silicosis. Materials and methods: The case reports of 172 refractory production workers were analyzed. The main group consisted of 75 silicosis patients and the control cohort consisted of 97 experienced workers without this occupational disease. The groups were comparable in gender (p = 0.052), dust exposure (p = 0.862), and the severity of the work process (p = 0.147). We assessed a wide specter of factors related to refractory workers' health and occupational conditions significantly affecting the timing of developing occupational pulmonary fibrosis. Results: In the silicosis patients, arterial hypertension (p = 0.005), left ventricular myocardial hypertrophy (p = 0.002), coronary heart disease (p = 0.010), chronic circulatory depression (p = 0.010), low hemoglobin level (p = 0.022), and low speed and volume criteria of external respiration function were significantly more prevalent. We established four important independent factors associated with the development of silicosis in refractory workers including age, time-weighted average and maximum one-time dust concentrations, and the forced expiratory volume in the first second. Conclusions: We observed a medium work-relatedness of hypertension, a strong work-relatedness of left ventricular myocardial hypertrophy, sinus node tachycardia syndrome and obesity, and a very strong work-relatedness of impaired fasting glycemia. Using a logistic regression, we built a silicosis development predictive model having high predictive ability (82.8 %), sufficient sensitivity (85.2 %) and specificity (80.0 %). The model was tested and verified on clinical examples and can be used to predict the probability of silicosis in refractory workers.

fibrogenic dust, silicosis, occupational hazards, mathematical modeling, logistic regression

1. Монаенкова А.М. Пневмокониозы. В кн.: Профессиональные заболевания. Руководство для врачей. М.: Медицина; 1996. Т. 2. С. 19-101.

2. Профессиональная патология: национальное руководство / Под ред. Измерова Н.Ф. М.: ГЭОТАР-Медиа, 2011. 784 с.

3. Профессиональные заболевания органов дыхания: Национальное руководство / Под ред. Измерова Н.Ф., Чучалина А.Г. М.: ГЭОТАР-Медиа, 2015. 792 с.

4. Величковский Б.Т. Экологическая пульмонология. Роль свободнорадикальных процессов. Екатеринбург, 2003. 140 с.

5. Горблянский Ю.Ю., Подмогильная К.В., Федякина В.В. и др. Бремя профессиональных заболеваний органов дыхания. В сб.: Профессиональное здоровье и трудовое долголетие: материалы Международной научно-практической конференции, г. Шахты, 5-6 июля 2018 года. Ростов-на-Дону: ООО «Фонд науки и образования», 2018. С. 46-48.

6. Кузьмина Л.П. Биохимические и молекулярно-генетические механизмы развития профессиональной бронхолегочной патологии // Пульмонология. 2008. № 4. С. 107-110.

7. Алексеев В.Б., Шляпников Д.М., Власова Е.М. и др. Оценка риска и профилактика патологии органов дыхания у работников титаномагниевых производств // Гигиена и санитария. 2016. Т. 95. № 1. С. 37-41. DOI: 10.18821/0016-9900-2016-95-1-37-41

8. Сальников А.А., Шиндяев А.В., Фещенко О.Н. и др. Концепция системного подхода в оценке профессиональных рисков и разработке профилактических мер // Медицина труда и промышленная экология. 2015. № 9. С. 128-129.

9. Будаш Д.С. Системный подход к ранней диагностике и прогнозированию течения пылевых заболеваний легких: Автореф. дис.. канд. мед. наук. Самара, 2017. 19 с.

10. Бабанов С.А., Будаш Д.С. Доказательность, профессиональные риски и биологические маркеры при профессиональных заболеваниях легких // Медицина труда и экология человека. 2018. № 1. С. 34-43.

11. Бабанов С.А., Будаш Д.С. Оценка и прогнозирование состояния дыхательной системы при профессиональных заболеваниях легких // Русский медицинский журнал. Медицинское обозрение. 2016. Т. 24, № 3. С. 136-139.

12. Бабанов С.А., Будаш Д.С. Профессиональные заболевания легких: статистические показатели, оценка рисков и биологические маркеры // Медицина неотложных состояний. 2018. № 1 (88). С. 142-150.

13. Величковский Б.Т. Патогенез профессиональных заболеваний легких пылевой этиологии // Медицина труда и промышленная экология. 1994. № 4-5. С. 1-8.

14. Величковский Б.Т. Патогенез и классификация пневмокониозов // Медицина труда и промышленная экология. 2003. № 7. С. 8-13.

15. Бугаева М.С., Михайлова Н.Н., Бондарев О.И. и др. Патогенез морфологических изменений при пневмокониозе у работников угольной и горнорудной промышленности // Медицина труда и промышленная экология. 2018. № 6. С. 43-48. DOI: 10.31089/1026-9428-2018-6-43-48.

16. Кацнельсон Б.А., Алексеева О.Г., Привалова Л.И. и др. Пневмокониозы: патогенез и биологическая профилактика. Екатеринбург: Изд-во УрО РАН, 1995. 327 с.

17. Litow F.K., Petsonk E.L., Bohnker B.K., et al. Occupational interstitial lung diseases. J Occup Environ Med. 2015; 57(11):1250-1254. DOI: https://doi.org/10.1097/JOM.0000000000000608

18. American Thoracic Society/European Respiratory Society International Multidisciplinary Consensus Classification of the Idiopathic Interstitial Pneumonias. This joint statement of the American Thoracic Society (ATS), and the European Respiratory Society (ERS) was adopted by the ATS board of directors, June 2001 and by the ERS Executive Committee, June 2001. Am J Respir Crit Care Med. 2002; 165(2):277-304. DOI: https://doi.org/10.1164/ajrccm.165.2.ats01

19. Travis W.D., Costabel U., Hansell D.M., et al. An official American Thoracic Society/European Respiratory Society statement: Update of the international multidisciplinary classification of the idiopathic interstitial pneumonias. Am J Respir Crit Care Med. 2013; 188(6): 733-748. DOI: https://doi.org/10.1164/rccm.201308-1483ST

20. Yang H.-Y. Prediction of pneumoconiosis by serum and urinary biomarkers in workers exposed to asbestos-contaminated minerals. PLoS One. 2019; 14(4):e0214808. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0214808

21. Bühl A., Zöfel P. SPSS Methoden für die Markt- und Meinungsforschung. München: Addison-Wesley Publ., 2000. 421 p. (In German).

22. Hosmer D.W., Lemeshow S. Applied logistic regression. New York: John Wiley and Sons, Inc. 2000.