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.

Еще

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 , (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 ).

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

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 0,000 0,000 0,001 0,001 0,029 0,000 0,002 От 25 до 29 0,001 0,000 0,013 0,006 0,151 0,000 0,000 От 30 до 34 0,002 0,000 0,032 0,019 0,386 0,000 0,007 От 35 до 39 0,007 0,000 0,042 0,039 0,613 0,005 0,014 От 40 до 44 0,025 0,000 0,078 0,124 0,944 0,000 0,006 От 45 до 49 0,033 0,000 0,142 0,238 1,547 0,000 0,034 От 50 до 54 0,069 0,000 0,141 0,490 2,404 0,000 0,036 От 55 до 59 0,104 0,000 0,211 0,786 3,737 0,004 0,060 От 60 до 64 0,207 0,000 0,271 1,080 6,073 0,000 0,131 От 65 до 69 0,198 0,000 0,406 1,392 11,282 0,000 0,184 От 70 до 74 0,276 0,000 0,556 1,758 15,000 0,000 0,388 75 и старше 0,405 0,000 0,827 2,945 11,079 0,000 0,640 эволюционных моделей прогнозом числа дополнительных случаев заболеваний и смерти, связанных с воздействием факторов среды обитания. Кроме того, полученные результаты могут служить основанием для организации углубленных исследований влияния факторов среды обитания на здоровье, проведения медикопрофилактических мероприятий. Использо-

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.
Еще
Статья научная