Введение к работе
Туберкулез к концу XX века вновь стал одной из актуальных проблем мирового здравоохранения. В 1993 г. в связи с ухудшением эпидемической ситуации по туберкулезу в мире Всемирная Организация Здравоохранения объявила туберкулез глобальной опасностью.
В России подъем эндемии туберкулеза начался с середины 80-х годов. Основной причиной обострения эпидемической ситуации в России явилось ухудшение социально-экономических условий жизни населения [Кучеров А.Л., 1989; Хоменко А.Г., 1994; Литвинов В.И. и др., 2002; Сельцовский П.П. и др., 2004].
В Москве эпидемическая обстановка по туберкулезу более благоприятная, чем в России, но также остается напряженной [Литвинов В.И. и др., 2002; 2003]. В целях контроля за эпидемическим процессом туберкулеза в г.Москве внедряется система мониторинга туберкулеза, что предоставляет широкие возможности для оперативного и ретроспективного анализа эпидемической ситуации [Сон И.М. и др., 2000; Литвинов В.И. и др., 2002; Сельцовский П.П. и др., 2004]. Задача контроля эпидемического процесса туберкулеза не может быть решена без оперативного прогнозирования эпидемической ситуации. В связи с этим актуальным представляется краткосрочное прогнозирование эпидемиологических показателей по туберкулезу в г.Москве.
Прогнозирование эпидемического процесса основывается на выявлении и изучении закономерностей его течения. Для глубокого изучения закономерностей процесса необходимо применение системного анализа, одним из инструментов которого является математическое моделирование.
Применение методов математического моделирования в целях прогнозирования эпидемического процесса туберкулеза проводили ранее H.Waaler (1962); YAzuma (1976); В.В.Юхов (1975); САГаспарян и соавт. (1982); ТГ.Троицкая (1984); S.Blower и соавт. (1995); С.Мштау и соавт. (1998); C.Dye (1998). Разработанные ими компартментные математические модели, дающие долгосрочные прогнозы и удобные для исследовательских целей, имеют существенную ошибку при краткосрочном прогнозировании.
Для краткосрочных прогнозов эпидемиологических показателей по туберкулезу применялись методы регрессионного анализа [Горбач Н.А., 1988; Шафранский И.Л., 1992; Шилова М.В. и др., 1994; Гращенкова О.В. и др., 1995; Васильев А.В. и др., 1997; Овчинникова Е.Л., 1999; Хубаева Н.Г., 2002; Сельцовский П.П. и др., 2004]. Авторы давали прогнозы в виде сценариев развития событий, то есть предполагался определенный уровень одних параметров, а по ним с использованием математических моделей вычислялись другие. При этом не выявлялись с помощью кросскорреляционного анализа и не использовались для прогнозирования параметры, изменения в которых происходят раньше во времени (опережающие показатели).
В целях системного анализа значительный интерес представляют собой исследования параметров системы методом главных компонент. Этот метод по-
зависимых переменных в главные компоненты, что важно для выявления показателей, вносящих максимальную дисперсию в изучаемый процесс [Максимов Г.К. и др., 1983; Гамбаров Г.М. и др., 1990]. Метод главных компонент был применен В.М Ефимовым и соавт. (2001) для исследования показателя заболеваемости 30 районов Новосибирской области в 1965-1996 гг.
В доступной литературе отсутствуют данные об исследовании взаимосвязи эпидемиологических показателей по туберкулезу за длительный период (35 лет) с помощью методов как кросскорреляционного, так и регрессионного анализа и построении на их основе регрессионных уравнений для прогнозирования, а также данные об исследовании с помощью метода главных компонент структуры взаимосвязи нескольких показателей в динамике.
Цель исследования
Разработать математические модели взаимосвязи эпидемиологических показателей по туберкулезу для краткосрочного прогнозирования эпидемической ситуации.
Задачи исследования
1. Исследовать взаимосвязь эпидемиологических показателей по туберкулезу в
. динамике за период 1968-2002 гг. с помощью методов кросскорреляционного
и регрессионного анализа для г.Москвы.
На основе изучения кросскорреляции эпидемиологических показателей по туберкулезу в динамике и регрессионного анализа разработать математические модели взаимосвязи эпидемиологических показателей по туберкулезу и использовать их для прогноза изменений параметров эпидемического процесса на период 2003-2006 гг. для г.Москвы.
Исследовать структуру взаимосвязи эпидемиологических показателей по туберкулезу в динамике и выявить показатели, вносящие максимальную дисперсию в изучаемый процесс, методом главных компонент за период 1968-2002 гг. для г.Москвы.
Научная новизна состоит в том, что впервые
для изучения взаимосвязи эпидемиологических показателей по туберкулезу во времени применен метод кросскорреляционного и регрессионного анализа и выявлены те из них, изменения в которых происходят раньше на ряд лет по сравнению с другими показателями;
в целях прогнозирования эпидемиологических показателей по туберкулезу разработана методика построения прогностических моделей на основе результатов как кросскорреляционного, так и регрессионного анализа;
для прогнозирования изменений параметров эпидемического процесса туберкулеза построены математические модели взаимосвязи эпидемиологических показателей, учитывающие изменения опережающих показателей;
оценен вклад показателей заболеваемости, распространенности и смертности
в дисперсию изучаемого процесса методом главных компонент.
Практическая значимость исследования
разработанные математические модели, использующие данные статистической отчетности г.Москвы, могут быть применены для прогнозирования течения эпидемического процесса туберкулеза на ближайшие 14 года и для создания компьютерной системы оперативного слежения за тенденциями в динамике показателей, что будет способствовать оптимизации планирования противотуберкулезных мероприятий, определению приоритетности задач в деятельности противотуберкулезной службы города;
разработанная методика прогнозирования эпидемической ситуации по туберкулезу, учитывающая изменения опережающих показателей, может быть использована для моделирования и прогнозирования эпидемиологических показателей по туберкулезу в других регионах, а также для прогнозирования течения эпидемического процесса других инфекционных заболеваний.
Внедрение в практику
Результаты диссертационной работы использованы при подготовке методических рекомендаций Департамента здравоохранения города Москвы "Краткосрочное прогнозирование эпидемиологических показателей по туберкулезу методами кросскорреляционного и регрессионного анализа" (М.: МНПЦБТ,-2004 г.,26с), атакже в работе врачей МНПЦ борьбы с туберкулезом.
Публикации
По теме диссертации опубликовано 14 работ.
Апробация работы
Апробация работы состоялась на совместном заседании кафедры медицинской кибернетики и информатики РГМУ и МНПЦ борьбы с туберкулезом 21 сентября 2004 г.
Результаты исследований доложены:
на IV съезде научно-медицинской ассоциации фтизиатров (Йошкар-Ола,
1999);
на конференции молодых ученых (Москва, 2002);
на совместном заседании кафедры биологической и медицинской кибернетики и информатики и Проблемной научно-исследовательской лаборатории разработки медицинских информационных систем РГМУ (2003);
на ежегодном международном конгрессе Европейского Респираторного Общества (Вена, 2003 г., два доклада).
Основные положения, выносимые на защиту
За период 1968-2002 гг. изменились временные взаимоотношения эпидемиологических показателей по туберкулезу, выявляемые с помощью кросскорреляционного анализа: первая половина периода (1968-1985 гг.) характеризуется синхронными изменениями показателей; во второй половине периода (1986-2002 гг.) показатели изменяются асинхронно, что проявляется в колебаниях значений, когда часть из них убывает, а часть растет.
Изменениям эпидемиологических показателей заболеваемости, распространенности, смертности предшествуют на 1-2 года изменения в показателях, характеризующих тяжесть туберкулезного процесса у впервые выявленных
больных; а также отражающих число рецидивов среди больных неактивными формами туберкулеза и долю впервые выявленных больных при профосмот-рах, что позволяет рассматривать эти опережающие показатели в качестве индикаторов изменения динамики эпидемической ситуации по туберкулезу.
Предложенная методика прогнозирования течения эпидемического процесса туберкулеза на основе разработанных математических моделей с применением результатов кросскорреляционного и регрессионного анализа позволила прогнозировать эпидемиологические показатели сроком на 14 года с отклонением полученных прогнозных значений от фактических менее 10%.
В период подъема эндемии туберкулеза (1986-2002 гг.) по сравнению с периодом спада (1968-1985 гг.) изменилась структура временной взаимосвязи эпидемиологических показателей по туберкулезу, выявляемая методом главных компонент: показатели заболеваемости фиброзно-кавернозным туберкулезом и заболеваемости детей вносят больший вклад в дисперсию изучаемого процесса.
Структура и объем работы
Диссертация изложена на 157 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, 3 глав собственных исследований, заключения, выводов, практических рекомендаций и приложения. В тексте содержится 25 рисунков, 14 таблиц и 6 схем. Список литературы включает 201 источник литературы, из которых 112 отечественных и 89 зарубежных авторов.
