Введение к работе
Актуальность проблемы. Математические методы анализа различной медико-биологической и клинической информации, современные информационные и компьютерные технологии в настоящее время не получили должного использования в изучении онкологической патологии, на исследования которой, согласно обзору европейских менеджеров исследования рака, в Европе ежегодно расходуется 63,2 миллиарда евро при 38 % увеличении в последние два года (Smyth J.F., 2008). Онкологические заболевания в последние десятилетия в большинстве индустриальных стран занимают второе место в структуре смертности населения и к 2020 г. в мире прогнозируется смертность в 16 миллионов человек (Давыдов М. и др., 2006). Наблюдается устойчивая тенденция к неуклонному росту злокачественных новообразований (ЗНО) в европейских странах к 2012 г. (Colonna M. et al, 2008; Ezendam N.P.M. et al, 2008), в США (Gralow J., Ozols R., 2008) и в Российской Федерации (Бухарбаева Л.Я. и др., 2004; Нидюлин В.А., 2006; Мерабишвили В.М., 2008). В нашей стране ежегодно регистрируется более 125 000 новых случаев ЗНО желудочно-кишечного тракта, составляющих 27 % от всех форм рака (Мерабишвили В.М., 2007).
Распространённость ЗНО может значительно различаться по отдельным территориальным системам. Знание территориальных особенностей заболеваемости ЗНО органов желудочно-кишечного тракта имеет практическое значение, так как при дефиците материальных средств позволяет выделить приоритеты в проведении профилактических мероприятий, направленных на устранение факторов онкологического риска и улучшение специализированной медицинской помощи населению, проживающему в неблагополучных районах (Волкотруб Л.П. и др., 2001).
Одним из информативных методов изучения пространственного распределения ЗНО желудочно-кишечного тракта считается математико-картографический анализ, позволяющий определить количественные и качественные особенности эпидемиологической ситуации территорий как по уровню, так и структуре онкопатологии, превалированию отдельных локализаций. В предшествующих исследованиях (Мень Т.Х., 1997; Левит М.Л., 2004; Maso L.D. et al, 2008; Wingo P.A. et al, 2008) картографический анализ ЗНО проводился в Италии по числу случаев рака среди мужчин и женщин, в США и России по величине интенсивного показателя заболеваемости и без учёта параметров временных рядов. Однако характеристика онкологической ситуации без оценки временных изменений показателей не позволяет получить адекватное отображение процессов в математическом описании. Кроме того, для выявления степени риска территориальных систем не рассматривались показатели медицинской деятельности, смертности населения от ЗНО желудочно-кишечного тракта. При классификации территорий не применялись математико-картографическое моделирование, кластерный анализ и результаты краткосрочного прогнозирования.
Прогнозирование же численности онкологических больных в регионе необходимо для эффективного управления онкологической службой, обоснования профилактических мероприятий и планирования ресурсов (Бухарбаева Л.Я. и др., 2004; Кадагидзе З.Г., Шелепова В.М., 2008). Для прогнозирования злокачественных опухолей и раннего выявления в группах повышенного риска предлагается использовать определение в крови экспрессии опухолевых маркёров (Шелепова В.М. и др., 2008). Однако лишь единичные работы посвящены исследованию сывороточных опухолевых маркёров у больных со ЗНО желудочно-кишечного тракта (Саркисян Г.П. и др., 2005; Скворцов С.В., 2006). Нуждаются в уточнении взаимосвязи, параметры информативности и прогностической значимости различных биологических маркёров больных раком органов желудочно-кишечного тракта, необходимые для выполнения индивидуального прогнозирования.
Работа выполнена в соответствии с НИР ГОУ ВПО «Юго-Западный государственный университет» «Моделирование информационных технологий» и региональной программой «Онкология».
Цель исследования – выявление онкологического риска ЗНО органов желудочно-кишечного тракта на основе математико-картографического моделирования и многоуровневого прогнозирования.
Для достижения цели исследования необходимо решить следующие задачи:
-
Научно обосновать необходимость использования методов математико-картографического моделирования, кластерного анализа и прогнозирования для классификации территорий по степени риска ЗНО желудочно-кишечного тракта.
-
Провести математико-картографическое моделирование распространённости заболеваемости ЗНО желудочно-кишечного тракта в различных территориальных системах области на основе обработки ретроспективной информации в Белгородской области.
-
Осуществить математико-картографическое моделирование динамики заболеваемости основных нозологических форм ЗНО желудочно-кишечного тракта по районам области.
-
Выполнить многокритериальный анализ развития онкологической ситуации в Белгородской области и прогнозирование рассматриваемой патологии в неблагополучных районах.
-
Определить информативность и взаимосвязи биологических маркёров рака желудочно-кишечного тракта.
-
Оценить прогностическое значение репрезентативных биомаркёров развития рака органов желудочно-кишечного тракта.
Научная новизна результатов работы.
Впервые разработана методология и алгоритм определения территориального и индивидуального риска заболеваемости ЗНО желудочно-кишечного тракта, отличающиеся математико-картографическим моделированием по показателям статики, динамики и медицинской деятельности, прогностичностью биологических маркёров различной модальности.
Выполнены математико-картографический анализ и классификация территориальных систем по уровню онкологического риска для основных нозологий рака желудочно-кишечного тракта.
Осуществлено краткосрочное прогнозирование и построены картографические модели заболеваемости ЗНО органов желудочно-кишечного тракта.
Определены количественные параметры заболеваемости, абсолютного прироста, темпа прироста, выявляемости, пятилетней выживаемости, смертности по четырём нозологиям рака желудочно-кишечного тракта для территорий высокого, среднего и низкого риска.
Разработаны корреляционные модели биологических маркёров ЗНО желудочно-кишечного тракта, отличающиеся включением аланинаминотрансферазы, аспартатаминотрансферазы, глутатионтрансферазы, глутатионпероксидазы и неоптерина, показывающие взаимосвязи и системность сдвигов при развитии данной онкопатологии.
Установлена информативность различных биомаркёров при раке органов желудочно-кишечного тракта.
Создана процедура индивидуального прогнозирования ЗНО желудочно-кишечного тракта, отличающаяся учётом сывороточных интерлейкинов, ферментов антиоксидантной системы в эритроцитах, неоптерина в крови.
Научно-практическое значение диссертации.
Разработанные математические подходы и алгоритмы к анализу заболеваемости населения ЗНО желудочно-кишечного тракта обеспечивают совершенствование системы выявляемости и ранней диагностики данной онкопатологии. Показано значение математико-картографического моделирования и кластерного анализа в определении территориального риска заболеваемости раком органов желудочно-кишечного тракта.
По комплексу статических показателей выявлены неблагополучные районы по распространённости ЗНО желудочно-кишечного тракта в области. Определены математические параметры территорий высокого, среднего и низкого онкологического риска рака органов желудочно-кишечного тракта.
Установлены информативность и прогностические коэффициенты биологических маркёров ЗНО желудочно-кишечного тракта, что имеет практическое значение для раннего их выявления, рационального использования диагностических методов и индивидуального прогнозирования.
Внедрение результатов работы.
Результаты исследования внедрены в практическую деятельность ОГУЗ «Белгородский онкологический диспансер», МУЗ «Городская больница № 2 г.Белгорода», в учебный процесс Юго-Западного государственного университета, Тверской государственной медицинской академии.
Апробация материалов работы.
Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на: Межрегиональной научно-практической конференции «Информационные технологии в медицинских и педагогических исследованиях» (Курск, 2008 г.), Всероссийской конференции «Клеточные исследования и технологии в современной медицине» (Тула, 2009 г.), Межрегиональной научно-практической конференции «Информационные образовательные программы и качество профессиональной подготовки специалистов» (Старый Оскол, 2010 г.), Четырнадцатой республиканской научно-практической конференции с международным участием «Социально-гигиенический мониторинг здоровья населения» (Рязань, 2010 г.), Тринадцатой международной научно-технической конференции «Медико-экологические информационные технологии - 2010» (Курск, 2010 г.), Межрегиональной научно-практической конференции «Современные технологии в медицине и педагогике» (Курск, 2010 г.).
Публикации. По материалам исследования опубликовано 11 научных работ, в том числе 3 – в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, и 1 монография.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения, выводов, практических рекомендаций, списка литературы, включающего 130 отечественных и 64 иностранных источников, приложения. Работа изложена на 194 страницах, иллюстрирована 30 таблицами и 31 рисунком.
Основные положения, выносимые на защиту.
-
Математико-картографическое моделирование как современный метод интеграции пространственных, нозологических и временных характеристик заболеваемости ЗНО желудочно-кишечного тракта.
-
Кластерный и многокритериальный статический анализ заболеваемости раком органов желудочно-кишечного тракта позволяют осуществлять классификацию территорий по степени их риска.
-
Определение информативности и прогностичности разнотипных биологических маркёров на основе единого математического аппарата обеспечивает адекватность индивидуального прогнозирования по совокупности признаков.
