Методика расчета дополнительной заболеваемости и смертности на основе эволюционного моделирования риска здоровью населения
Автор: Кирьянов Д.А., Камалтдинов М.Р.
Журнал: Анализ риска здоровью @journal-fcrisk
Рубрика: Научно-методические подходы к анализу риска
Статья в выпуске: 1 (5), 2014 года.
Бесплатный доступ
Разработан алгоритм популяционных количественных оценок дополнительной заболеваемости и смертности, соответствующих риску нарушений функций органов и систем человеческого организма, рассчитанному на основе эволюционных моделей. На каждом этапе алгоритма подробно описаны источники необходимых данных, способы их обработки и получаемые промежуточные результаты, в методике учтены особенности возрастного распределения показателей здоровья с использованием показателя тяжести заболеваний. Апробация метода выполнена на примере комплексного воздействия разнородных факторов среды обитания на несколько критических органов и систем. Результаты расчетов показывают, что дополнительный риск заболеваемости и смертности по причине болезней практически всех классов и систем с возрастом увеличивается, принимая недопустимые значения в старшем трудоспособном возрасте. Кроме того, в структуре дополнительного риска наблюдается перевес состояний, связанных с нарушениями системы кровообращения. Результаты оценки риска по предложенному алгоритму могут служить основанием для проведения дополнительных исследований влияния факторов среды обитания на здоровье, организации проведения медико-профилактических и контрольно-надзорных мероприятий.
Оценка дополнительной заболеваемости и смертности, эволюционное моделирование, риск нарушения функций органов и систем
Короткий адрес: https://sciup.org/14237851
IDR: 14237851
Текст научной статьи Методика расчета дополнительной заболеваемости и смертности на основе эволюционного моделирования риска здоровью населения
разработка алгоритма популяционных количественных оценок дополнительной заболеваемости и смертности, соответствующих риску нарушений функций органов и систем человеческого организма, рассчитанному на основе эволюционных моделей.
Эволюционные модели опираются на понятие риска как комбинации тяжести вреда и вероятности возникновения этого вреда, применяемое в международной практике [1], и позволяют проводить динамические оценки риска функциональных нарушений органов и систем организма в связи с длительными переменными экспозициями различных факторов [3, 5]. При этом сам риск представляется безразмерной величиной в диапазоне [0; 1]. С одной стороны, значение риска, равное нулю ( R = 0), соответствует отсутствию функциональных нарушений в организме и, следовательно, отсутствию случаев заболеваний и смерти. С другой стороны, приближение значений риска к единице ( R -> 1) соответствует увеличению частоты тяжелых заболеваний и смертности.
Эволюционные модели, адаптированные к использованию при расчетах риска в виде рекуррентных соотношений, представлены в формуле (1):
R t + 1 = R t + (aR + £ A R f) C (1)
где R t + 1 - риск нарушений i -й системы организма в момент времени t + 1; R i - риск нарушений i -й системы организма в момент времени t ; a i - коэффициент, учитывающий эволюцию риска за счет естественных причин; С - временной эмпирический коэффициент, зависящий от периода осреднения.
В качестве показателя, характеризующего вклад факторов в эволюцию риска, используется величина дополнительного риска, обусловленного действием факторов среды обитания и определяемого как разность рисков в условиях экспозиции факторов и при их отсутствии в каждый момент времени:
AR t = R f - R f /ф , (2)
где t - возрастная группа с пятилетним интервалом; A R t - дополнительный риск нарушения i -й системы органов в возрасте t ; R t - риск нарушения i -й системы органов под воздействием факторов среды обитания в возрасте t ; Rlt / ф - риск нарушения i -й системы органов без воздействия факторов среды обитания в возрасте t .
Оценка индивидуального риска производится по разработанной шкале, приведенной в [5]. Шкала позволяет оценить риск по категориям от приемлемого до очень высокого. Вместе с тем для популяционных оценок важно определять не только категорию риска, но и количество дополнительных случаев нарушений здоровья, дифференцированных по тяжести (в виде заболеваний и смерти населения) на каждый момент времени.
Общий алгоритм количественной оценки дополнительных случаев заболеваемости и смертности, связанных с риском нарушений функций органов и систем организма, основан на анализе возрастного распределения показателей здоровья и заключается в последовательном выполнении нескольких этапов (рис. 1).
Этап 1. Расчет риска нарушений функций органов и систем организма с учетом и без учета экспозиции факторов среды обитания ( R‘t , R t /ф ).
Этап 2. Оценка среднего популяционного показателя тяжести заболеваний g , с точки зрения нарушения функций органов и систем организма. Оценка тяжести заболеваний основана на сопоставлении данных, полученных с использованием экспертных оценок и сведений, предоставляемых территориальным фондом ОМС.
Этап 3. Расчет среднепопуляционного риска наруш е ния функций органов и систем организма ( R t ) на основе данных смертности и заболеваемости населения с учетом тяжести заболеваний.
Этап 4. Построение системы приведенных показателей заболеваемости z f ij и смертности s ti населения, соответствующих
Этап 1. Расчет риска нарушений функций органов и систем организма с учетом и без учета экспозиции факторов среды обитания и образа жизни ( R't, R't * )
Используемые данные: |
Результаты: |
экспозиция факторов |
возрастное распределение риска X r^, ^Ria |

Используемые данные:
-
— реестр случаев заболеваний ФОМС;
-
— экспертные оценки тяжести заболеваний
Используемые данные:
-
— реестр случаев заболеваний ФОМС;
-
— смертность населения (форма №С51);
-
— численность населения (таблица 2РН);
-
— тяжесть заболеваний g,
Используемые данные:
-
- возрастное распределение показателей риска ( R’ , R^' * );
-
- реестр случаев заболеваний ФОМС;
-
- смертность населения (форма № С51)
Результаты:
оценка тяжести заболеваний для всех нозологических форм g.
Результаты: возрастное распределение среднепопуляционного риска ( R't )
Результаты: возрастное распределение показателей ZtJ , S,

Используемые данные:
-
- возрастное распределение среднепопуляционного риска с учетом и без учета экспозиции факторов среды обитания
^ХЧ
-
- возрастное распределение показателей z‘J, S,
Используемые данные:
возрастное распределение приведенных и расчетных показателей заболеваемости
Z'* , z'7 и смертности ,8*,
Результаты: возрастное распределение показателей z'^ , S,
Результаты:
возрастное распределение показателей Az7, As1'7
Рис. 1. Общий алгоритм количественной оценки дополнительных случаев заболеваемости и смертности, связанных с риском нарушений функций органов и систем организма эволюционной кривой накопления риска здоровью без воздействия факторов среды обитания.
Этап 5. Построение системы расчетных показателей заболеваемости z t и смертности s t населения, соответствующих эволюционной кривой накопления риска здоровью под воздействием факторов среды обитания и образа жизни.
Этап 6. Расчет дополнительных случаев заболеваемости ( A z j ) и смертности ( A s i ) населения, связанных с риском накопления нарушений функций органов и систем организма.
Выполнение популяционных оценок нарушений здоровья производится с использованием показателя тяжести заболеваний, позволяющего сопоставлять отдельные нозологические формы и выступающего в качестве весового коэффициента при сложении частот случаев заболеваний и смерти [9]. Показатель тяжести заболеваний нормирован от 0 до 1, при этом легкие заболевания характеризуются значением коэффициента тяжести, близким к 0, а тяжелые - близким к 1. Среднепопуляционный показатель тяжести заболеваний оценивается на основе данных заболеваемости населения и экспертных оценок тяжести наиболее часто встречающихся (репрезентативных) заболеваний. Например, тяжесть ОРВИ оценивается как 0,1, неинфекционный гастроэнтерит и колит - как 0,35, стенокардии - 0,70, злокачественное новообразование головного мозга - 0,95. Следует отметить, что в качестве экспертов выбраны 10 практикующих врачей-терапевтов с опытом работы не менее 5 лет. Требования к экспертам продиктованы необходимостью максимально объективизировать оценку тяжести репрезентативных заболеваний.
Определение тяжести остальных заболеваний основано на сопоставлении с репрезентативным заболеванием по длительности лечения. При этом функция пересчета должна соответствовать следующим требованиям:
-
- тяжесть заболевания характеризуется длительностью лечения;
-
- отсутствие заболевания соответствует отсутствию тяжести;
-
- тяжесть заболеваний всегда меньше единицы.
С учетом вышеизложенных требований для расчета значений тяжести заболеваний внутри подкласса используется следующее соотношение:
т lnd _ gM )
TiT gi =1 _ e M ,
где g M и T M - значение тяжести и средней длительности репрезентативного заболевания; g i и T i - расчетное значение тяжести и средняя длительность i -го заболевания.
С использованием коэффициента тяжести на основе распределения заболеваемости и смертности населения по возрасту определяется приведенная система популяционных показателей здоровья, которая представляет собой возрастное распределение популяционных показателей заболеваемости и смертности различной тяжести, соответствующих фоновой эволюционной кривой риска. При этом для каждой возрастной группы определяется показатель, соответствующий среднепопуляционному риску нарушений функций органов и систем, по соотношению:
_ 2 z i gj + st
R i = - j---------- t 1000
где t - возрастная группа с пятилетним интервалом, R - показатель, соответствующий среднепопуляционному риску нарушений функций i -й системы или органа в возрасте t ; z i - среднепопуляционная заболеваемость j -й болезни i -й системы или органа в возрасте t (сл./1000); st' - среднепопуляционная смертность от заболеваний i -й системы или органа в возрасте t (сл./1000); д - коэффициент тяжести.
По соотношению между показателями, соответствующими среднепопуляционному риску нарушений функций органов и систем, расчетному уровню риска при воздействии исследуемых факторов и фоновой эволюционной кривой риска, рассчитываются коэффициенты приведения:
i/ф i i Rt i Rt kt = Ri , lt = Ri/ф.
Приведенная и расчетная система популяционных показателей заболеваемости и смертности определяется по соотношениям:
zi = ztj ■ ki zt = zi li ijiji , ijiji , st st ^t st st tt
где ~ zt ij , zt ij – приведенная и расчетная заболеваемость j -й болезнью i -й системы в возрасте t ; ~ st ij , st ij – приведенная и расчетная смертность от j -й болезни i -й системы в возрасте t .
Дополнительная заболеваемость и смертность определяются как разность между расчетными и приведенными значениями:
Nz i = z tj - z i Ns tj = s tj — s i ,
где Nz tj - дополнительная заболеваемость j -й болезнью i -й системы в возрасте t ; N s tj -дополнительная смертность от j -й болезни i -й системы в возрасте t .
Апробация метода расчета дополнительных случаев заболеваемости и смертности, соответствующих риску нарушений функций органов и систем организма, выполнена на примере результатов эволюционного моделирования риска здоровью населения, находящегося под воздействием факторов среды обитания, которые задаются уровнями экспозиции, представленными в табл. 1.
Пример описывает ситуацию комплексного воздействия разнородных факторов на несколько критических органов и систем. Такая ситуация является типичной для населения, проживающего на урбанизированных территориях в зоне воздействия промышленных предприятий, а также характеризующе-ейся выраженными социальными проблемами. Результаты оценки риска, выполненной на основе эволюционного моделирования, представлены в табл. 2.
Дополнительный риск принимает недопустимые значения в возрастных группах старше 45 лет. При этом основные нарушения формируются в отношении функций сердечно-сосудистой системы. Недопустимый риск нарушений функций других систем начинает формироваться после 60 лет.
Полученным значениям дополнительного риска нарушений функций органов и систем соответствуют дополнительные случаи заболеваемости и смертности, представленные в табл. 3 и 4.
В таблицах содержатся значения расчетных уровней заболеваемости и смертности, соответствующие дполнительному риску нарушений функций отдельных систем организма. Так как основные воздействия факторов направлены на систему кровообращения, то и в структуре дополнительной заболеваемости и смертности наблюдается перевес состояний, связанных с нарушением сердечной деятельности. Динамика показателей дополнительной заболеваемости и смертности, обусловленной риском нарушений системы кровообращения, представлена на рис. 2.
Таблица 1
Диапазон значений уровня экспозиции факторов среды обитания
Фактор |
Параметры факторов |
Допустимый уровень |
Диоксид азота в атмосферном воздухе, мг/м3 |
0,022–0,127 |
0,04 |
Оксид углерода в атмосферном воздухе, мг/м3 |
3,5–5,33 |
3,0 |
Кадмий в питьевой воде, мг/дм3 |
0,00038–0,00041 |
0,00002 |
Шум, дБА |
55,72 |
50 |
Курение, мг никотина/сут. |
0–10 |
0,1 |
Употребление алкоголя, г/неделя |
0–50 |
30 |
Физическая активность, мин/неделя |
200–60 |
Не менее 200 |
Таблица 2
Дополнительный риск нарушений органов и систем человека, обусловленный действием факторов среды обитания
Возраст, лет |
Болезни мочевыделительной системы |
Болезни центральной нервной системы |
Болезни органов дыхания |
Болезни органов пищеварения |
Болезни системы кровообращения |
Болезни уха и сосцевидного отростка |
Болезни эндокринной системы |
От 20 до 24 |
0,001 |
0,003 |
0,001 |
0,001 |
0,004 |
0,004 |
0,002 |
От 25 до 29 |
0,001 |
0,003 |
0,002 |
0,002 |
0,008 |
0,004 |
0,003 |
От 30 до 34 |
0,002 |
0,006 |
0,004 |
0,003 |
0,012 |
0,006 |
0,005 |
От 35 до 39 |
0,003 |
0,009 |
0,007 |
0,006 |
0,022 |
0,007 |
0,008 |
От 40 до 44 |
0,008 |
0,015 |
0,01 |
0,013 |
0,042 |
0,009 |
0,016 |
От 45 до 49 |
0,015 |
0,026 |
0,014 |
0,026 |
0,077 |
0,011 |
0,028 |
От 50 до 54 |
0,021 |
0,037 |
0,017 |
0,041 |
0,131 |
0,012 |
0,045 |
От 55 до 59 |
0,029 |
0,049 |
0,022 |
0,057 |
0,213 |
0,015 |
0,068 |
От 60 до 64 |
0,036 |
0,061 |
0,027 |
0,074 |
0,338 |
0,018 |
0,096 |
От 65 до 69 |
0,043 |
0,074 |
0,033 |
0,093 |
0,527 |
0,021 |
0,136 |
От 70 до 74 |
0,051 |
0,087 |
0,04 |
0,114 |
0,478 |
0,024 |
0,189 |
75 и старше |
0,059 |
0,102 |
0,047 |
0,137 |
0,209 |
0,028 |
0,26 |
Таблица 3
Дополнительная заболеваемость по классам, соответствующим основным органам и системам человека (количество случаев на 1000 населения)
Возраст, лет |
Болезни мочевыделительной системы |
Болезни центральной нервной системы |
Болезни органов дыхания |
Болезни органов пищеварения |
Болезни системы кровообращения |
Болезни уха и сосцевидного отростка |
Болезни эндокринной системы |
От 20 до 24 |
1,100 |
5,439 |
8,130 |
5,814 |
7,868 |
14,919 |
6,720 |
От 25 до 29 |
2,393 |
8,686 |
16,718 |
12,803 |
13,474 |
18,872 |
11,302 |
От 30 до 34 |
4,451 |
13,012 |
28,395 |
22,821 |
23,290 |
23,600 |
19,622 |
От 35 до 39 |
7,410 |
19,292 |
42,817 |
35,387 |
40,017 |
28,993 |
32,214 |
От 40 до 44 |
16,294 |
33,837 |
53,431 |
83,637 |
74,395 |
32,918 |
60,165 |
От 45 до 49 |
31,504 |
56,094 |
63,399 |
159,187 |
136,497 |
36,872 |
107,370 |
От 50 до 54 |
47,113 |
80,762 |
73,005 |
233,773 |
229,765 |
41,816 |
168,711 |
От 55 до 59 |
62,712 |
109,388 |
78,743 |
308,362 |
366,589 |
46,605 |
248,464 |
От 60 до 64 |
78,063 |
135,221 |
87,266 |
393,629 |
576,665 |
55,014 |
353,359 |
От 65 до 69 |
91,873 |
157,646 |
100,359 |
493,202 |
886,424 |
59,313 |
495,415 |
От 70 до 74 |
107,419 |
181,616 |
115,645 |
594,794 |
1052,728 |
65,513 |
684,385 |
75 и старше |
124,309 |
224,206 |
135,220 |
648,903 |
549,218 |
63,479 |
932,231 |
Таблица 4
Дополнительная смертность по классам причин смерти, соответствующим основным органам и системам (количество случаев на 1000 населения)

Рис. 2. Возрастное распределение популяционного риска смертности по причине болезней системы кровообращения ( а ) и заболеваемости болезнями системы кровообращения ( б ) в условиях разнородных факторов среды обитания и образа жизни
Из рисунка видно, что возрастное распределение количественных показателей риска соответствует основным закономерностям нарушений здоровья населения, связанным с возрастом. Результаты расчетов показывают, что дополнительный риск заболеваемости и смертности по причине болезней практически всех классов и систем с возрастом увеличивается.
В старших возрастах дополнительные риски заболеваемости и смертности существенно выше соответствующих показателей в трудоспособном возрасте.
Выводы. Таким образом, разработанный алгоритм количественной оценки популяционных показателей риска здоровью населения позволяет дополнить оценку индивидуального риска с использованием
вание предложенного подхода в деятельности органов и учреждений Федеральной службы по защите прав потребителей и благополучия человека может являться источником аргументов для формирования доказательной базы воздействия источников загрязнения объектов среды обитания на здоровье и основанием для проведения контрольно-надзорных мероприятий.
Список литературы Методика расчета дополнительной заболеваемости и смертности на основе эволюционного моделирования риска здоровью населения
- Зайцева Н.В., Шур П.З. Актуальные вопросы методической поддержки оценки риска для здоровья населения при обеспечении безопасности продукции: мировой зарубежный опыт и практика таможенного союза//Анализ риска здоровью. -2013. -№ 4. -С. 4-16.
- К оценке дополнительного риска заболеваний желудочно-кишечного тракта, ассоциированных с дисбиозом кишечной микрофлоры вследствие воздействия остаточных концентраций тетрациклина в пищевых продуктах/Н.В. Зайцева, П.З. Шур, А.И. Аминова, Д.А. Кирьянов, М.Р. Камалтдинов//Здоровье населения и среда обитания. -2012. -№ 7. -С. 46-48.
- Количественная оценка неканцерогенного риска для здоровья населения/Н.В. Зайцева, П.З. Шур, Д.А. Кирьянов, В.Б. Алексеев, А.С. Сбоев, О.П. Волк-Леонович//Гигиена и санитария. 2008. -№ 6. -С. 64-67.
- Математическая модель эволюции функциональных нарушений в организме человека с учетом внешнесредовых факторов/П.В. Трусов, Н.В. Зайцева, Д.А. Кирьянов, М.Р. Камалтдинов, М.Ю. Цинкер, В.М. Чигвинцев, Д.В. Ланин [Электронный ресурс]//Математическая биология и биоинформатика. -2012. -№ 2. -С. 589-610. -URL: http://www.matbio.org/2012/Trusov_7_589.pdf (дата обращения: 05.12.2012).
- Методические подходы к оценке интегрального риска здоровью населения на основе эволюционных математических моделей/Н.В. Зайцева, П.З. Шур, И.В. Май, Д.А. Кирьянов//Здоровье населения и среда обитания. -2011. -№ 10. -С. 6-9.
- Методические подходы к оценке популяционного риска здоровью на основе эволюционных моделей/Н.В. Зайцева, П.З. Шур, Д.А. Кирьянов, М.Р. Камалтдинов, М.Ю. Цинкер//Здоровье населения и среда обитания. -2013. -№ 1 (238). -С. 4-6.
- Методические подходы к оценке риска воздействия разнородных факторов среды обитания на здоровье населения на основе эволюционных моделей/Н.В. Зайцева, П.В. Трусов, П.З. Шур, Д.А. Кирьянов, В.М. Чигвинцев, М.Ю. Цинкер//Анализ риска здоровью. -2013. -№ 1. -С. 15-23.
- МР 2.1.10.0062-12. Количественная оценка неканцерогенного риска при воздействии химических веществ на основе построения эволюционных моделей. -М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2012. -36 с.
- Цинкер М.Ю., Кирьянов Д.А., Камалтдинов М.Р. Применение комплексного индекса нарушения здоровья населения для оценки популяционного здоровья в Пермском крае//Известия Самарского научного центра Российской академии наук. -2013. -Т. 15, № 3-6. -С. 1988-1992.