Автореферат и диссертация по медицине (14.00.30) на тему:Компьютерно-имитационное моделирование визучении закономерностей распространения кори, ветряной оспы, краснухи и эпидемического паротитав детских дошкольных учреждениях

1" « £ ' : ¡0

ОМСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ ИНСТИТУТ им. М. И. КАЛИНИНА

На правах рукописи

МАРТЫНОВА Елена Альбертовна

Компьютерно-имитационное моделирование в изучении закономерностей распространения кори, ветряной оспы, краснухи и эпидемического паротита в детских дошкольных учреждениях

14.00.30 — эпидемиология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

ОМСК — 1992

Работа выполнена в Кемеровском государственном медицинском институте

Научные руководители —

действительный член АЕН РФ, академик, доктор медицинских наук, профессор М. Л. Лившиц

кандидат биологических наук, старший научный сотрудник В. М. Константинов

Официальные оппоненты:

доктор медицинских наук, старший научный сотрудник Ф. Ф. БУСЫГИН

кандидат медицинских наук И. В. БОРОВСКИЙ

Ведущее учреждение: Московская медицинская академия им. И. М. Сеченова.

Защита диссертации состоится «. И » сентября 1992 г.

л _(Л-- часов на заседании специализированного совета

(К 084.30.04) по присуждению ученой степени кандидата наук при Омском государственном медицинском институте им. М. И. Калинина. 644099, Омск, ул. Ленина, 12.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан августа 1992 г.

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат медицинских наук,

доцент р. Н. ГОТВАЛЬД

• - ' - 'В 3 Е Д Е Н И Е

Актуальность работы. Исторически сложившийся метод эпидемиологического исследования имеет в- своей основе эпидемиологическое наблюдение. Ечагодаря эпидемиологическому наблюдению к настоящему времени накоплен большой обьем данных. Эпидемиологическое наблюдение позволяет выявлять наиболее общие закономерности эпидемического' процесса, ко з ряде случаев возможности эпидемиологического наблюдения для последующих еыводов ограничены.

Учитывая специфику эпидемиологии использование прямого экспериментирования в ней практически исключено, а так называемое физическое "натурное" моделирование эпидемического процесса сопряжено с большими технический! трудностями, значительными временными' и-финансовыми затратами. Очевидно, что дальнеПаее изучение эпидемического процесса требует разработки и внедрения в практику ноксс ?<етадачазх:зс подходов.

Характерной особенность» лоелодак' 10-15 лат язллот^л интенсивное развитие ксипьзтгрнсй. газпюп, ез- прнмзкеки. з различных областя::' зи?ц«:Г.;- К срокен:*

- болы::ой оптя иапельгезанпл кг.со-^.гглчес^его иодолпрсгз:1".': " рлдз мбдникпен'.г.: спсциахыю^тг;:":, и тс». число :: з огг.:дз-числогии, что гсоззелилл иг/ля сг-эдо:;::;: об опиле-

¡нче-::'-м лгопоссо пои ряда зл^слесаинЛ (Ел- .

■.у.-.и 0.9..1977 :: ::г; 9.;го:дюЛ 3.1'., Гурс-зпч '.'.2. ,19:':'.: •..--.г: л ::.:; ¿.".,-гЛ~).

Особый интерес в этой связи представляет ыатод компьютерно-имитационного моделирования, при котором эпидемический процесс возможно имитировать как во времени так я з пространстве (Еогоколсша й.Г.,1939 к др; Гакдз A.C., IS9I и др; Константинов В Л'.,1939 и др.). Однако методические принципы применения таких моделей для задач злиде миологии практически не разработаны.

Анализ современной структуры и уровня заболеваемости выявил приоритетное значение инфекций с воздушно-капель-кым механизмом передачи, среди которых ведущее место занимают трипл и ОРВИ, а также так называемые "детские" инфекции вирусной этиологии - корь, ветряная осла, -краснуха и эпидемический паротит. Сравнительно еысокгя олвд< миологическая изученность последних инфекций по сравнен: с другими нозологическими формами обеспечивает максимал ные бозмокнсстк для формализации основных параметров эп демическсго процесса при математическом моделировании. Указанные инфекции удобны для исследования возможностей имитационного моделирования и в виду того, что представ ляют совершенно самостоятельные козологинвекие формы, к дая из которых незначительно вариабельна при проявлении реальных эпидемических условиях.

Цель и задачи исследования. "Целью настоящей работы явилась разработка новых методических подходов в иссле; вании закономерностей распространения воздушно-калельш инфекций вирусной этнологии б дошкольных учреждениях н: сснсгс компьютерно-имитационного моделирования.

Дня достижения поставленной цели резались следующие задачи:

1. Провести ретроспективный эпидемиологический анализ заболеваемости воздушно-капельными инфекциями в Куо •

с с г~

2. Изучить методологию моделирования эпидемического процесса и разработать методические принципы имитационного моделирования закономерностей распространения зсэ-душно-капельных инфекций вирусной этиологии во времени и з пространстве.

3. Изучить и систематизировать основное параметры эпидемического и инфекционного процессов кори, ве-ряно*. оспы, краснухи и эпидемического паротита.

4. Разработать методические принципы физического моделирования распространения возбудителей аэрогенных инфекций вирусной этиологии в относительно замкнутом прс— спзанстве.

5. Продемонстрировать экспериментально на ЗБМ возможность использования компьютерно-имигационнол лрогнос--тичсской модели для решения исследовательских и упраз-леггческих задач в области эпипемиологии профилактики зогдуиио-капельнкк инфекций.

Пт/чнпн призма работ определяется гзм, что впервые были рал-пботапи кокпег.тузльныз подходы кемпьатерко-нмитакконного педалирования плидемий "детских" зозду*2нс хапедьиш: кпфокциГ» вирусной .■этиологии. Модель воспроизводит часярсзтранзняа ууаяэшцзс ииФэкциП и пояполлет

прогнозировать развитие возможных эпидемий (вспышек) в условиях детского дошкольного учреждения.

Практическая ценность работы заключается в том, что предлагаемый подход компьютерно-имитационного моделирования в дополнении к традиционно используемым в эпидемиологической практике методам контроля, расширяет к по выдает прогностические возможности специалистов, снижая тем самый потери и затраты на проведение необходимых противоэпидемических мероприятий.

Методически практическая ценность универсальной им» тацио.лой модели состоит в возможности использования ее как в исследовательских целях для изучения влияния различных факторов на развитие эпидемического процесса, тг и в учебном процессе с целью повышения методического уровня и эффективности обучения.

Материалы диссертации использованы:

1. На кафедре эпидемиологии КГМИ в учебном процесс! со студентами медико-профилактического и педиатрическо: факультетов (справка ректора КГНИ № 709 от 05.06.92г.)

2. В противоэпидемической практике Центра санитарн эпидемиологического надзора г.Кемерово (справка главно врача Центра сьнэпиднадзора г.Кемерово № 839 от 16.06.

Аттробеция работы состоялась на межкафедральном эас дании гигиенических кафедр Кемеровского государственно медицинского института 12.06.92г,

Основные положения диссертации доложены и обсуждены:

1. Научной конференции кафедры эпидемиология I МИИ им.И.М.Сеченова 29.01.90г.

2. Конференции молодых ученых МКИИЗИ им.Г.Н.Габричевского 25.03.91г.

3. Болгаро-советском симпозиуме по вирусным инфекциям 10.10.90г. (г.Варна;.

Основные положения выносимые на зздкту:

1. Методические принципы компьютерно-имитационного моделирования эпидемического процесса аэрогенных инфекций

з относительно замкнутом пространстве.

2. Универсальность компьютерно-имитационной прогностической модели В11ШЛ

3. Возможность использования Д для решения исследовательских и управленческих задач в области эпидемиологии и профилактики воздушно-капельных иифекций.

Структура диссертации. Работа изложена на 185 страницах, состоит из введения, литературного обзора, 4 глаз собственных исследований, заключения, выводов, спкс.са литературы (179 отечественных и 50 зарубежных источников ), содержит 47 таблиц и 23 рисунка,

содержание; рашты

Материалы, методы и обьом исследования. Для опрэда-ления эпидемиологической ситуации проведен ретроспективный анализ заболеваемости "дстскхми" вирусным;: ан-фзкциями с воздупаю-калельким механизмом пэредачи пя

период с 1930 по 1989 гг. в Кузбассе по следующим основным параметрам;: структура и уровни заболеваемости; многолетняя динамика заболеваемости; внутригодовое распределение заболеваний; порзкенность отдельных возрастных групп и-контингентоЕ.

Были использованы коньюктурные обзоры воздушо-капел* иых инфекций б области за I930-I939 гг., информационные бюллетени о заболеваемости воэдулно-капельными инфекци-пли в Кузбассе и Российской Федерации в целом, а также годовые отчеты областного' Центра санитарно-эпидемиологического надзора по формам 85 и 86-за указанные 10 лет. Материалы по заболеваемости населения Кузбасса корью, ветряной оспой, краснухой и эпидемическим паротитом обрабатывались общепринятыми статистическими методами с помощью пакета прикладных программ " STAT GRAPHICS , на IBM К.

Расчет величин экономической значимости заболеваемос тк отдельными нозологическими формами выполнен экспресс методом согласно.методическим рекомендациям "О проведег нии социально-экономического анализа инфекционных Оо-лсзнзй'' (1937г.).

При анализе многолетней динамики заболеваемости корь гетряной оспой, краснухой и эпидемическим паротитом оце кквелись: тенденция заболеваемости, наличие и выраженность периодов подъема и спада заболеваемости, размах (амплитуда) колебаний эпидемического процесса.

При исследовании знутригодового распределения заболеваемости определялись: выраженность и продолжительность сроки начала и окончания сезонных псдьемоз при рассматриваемых инфекциях.

Псраженность отдельных зозрастных групп и кентинген-тоз .анализировалась среди "организованных" и "неорганизованных" детей в возрасте от 0 до 14 лет, а тах~е взрослых. В группе"организозанных"детзЙ рассматривалась заболеваемость корью, ветряной оспой, краснухой и эпидемическим паротитом отдельно среди дошкольников -л школьников.

Шли изучены 680 историй развития ребенка (уч.ф " П2/у), 1700 медицинских карт ребенка (уч.ф..?025/у), журналы учета инфекционных заболеваний (уч.ф.'ГОбС/'у), журналы учета профилактических призивск (уч.ф.К54/у; за 1589г. з 17 дошкольных учреждениях г.Кемергэо, построенных по единого типовому проекту.

Указанные формы учета явились исходные материалом для определения эпидемиологической эффективности вакцинации и доли вакцинированных против корн и эпидемического паротита, а также для определения числа, ранее переболевших детей по наглой и? рпссмгтризас-лс» популяции ,

Б каздем доехольном учредили на сенезэ фахтичуз-ккх дашп-гх о наполняаиостл групп 'я обьзме группой: пемо^енн;'. ".?:зн;шдлась плотность размещения яэпуллхдш детеЛ я вз ссстзотсттлз санитатгно-гигчзничзсчйм

'V.!'.',Г,'Л.

' Разработанная компьютерно-имитационная модель реализо-г вана в виде алгоритмов, программ и инструкций для персональной ЭВМ типа 1ВМ ГС.

Необходимая информационная база для модели, включащая данные об эпидемиологии исследуемых инфекций, параметры, характеризующие макропопуляцию и условия ее размещения, была разработана и подготовлена нами. Программное обеспечение модели осуществлено к.б.н., заведующим лабораторией системных исследований ВГНКИ (г.Москва) В.V..Константиновым с нашим участием.

Для I гчисления необходимых параметров модели использовались методы теории распределений статистического анализа (Кендал М.Д., Стьюарт А.,1978; Хастингс Н., Пикок Др.,1980 Тек в модели принято гамма-распределение величин продол-пктелъности латентного, инфекционного, инкубационного периодов. Оценка значений продолжительности указанных периодов для каждого индивидуума проводилась на компьютере случайным обрал он с помощью генератора псевдослучайных . чисел. Колебания численности контингента исследуемого дошкольного учреждения (в единицу отсчета - сутки) задаются б модели средних', значением нормально распределенной случайной величины и се стандартным отклонением.

Расчет величин дыхательных коэффициентов, характеризующих легочную вентиляцию у детей дошкольного возраста от 2 до 7 лет проводился по материалам собственных исследований основных легочных характеристик детей дошкольного возраста, а также по литературным данным (Кузнецова Т.Д., Назарова Н.Е.,,197С; Кузнецова Т.Д.,1937).

Условия воздухообмена (вентиляционные характеристики) помещений дошкольного учреждения типового проекта оценивались согласно официально регламентируемым нормам, а также по результатам физического "натурного" моделирования процесса распространения инфе:ста в помещениях детского допксль нога учреждения .(ДЦУ).

Эксперименты по физическому моделирования процесса распространения возбудителя аэрогенных инфекций з воздухе помещений ДЦУ были поставлены при участии специалистов Центр; санэпиднадзора области и г.Кемерово, а также студентоз 5 курса медико-профилактического факультета КП,Ш.

В подготовительных физических экспериментах в качестзе индикатора, количественно определяемого з воздухе испслъзс. -вали 6% раствор аммиака, как высэколетучего соединения. Кон центрацию аммиака определяли фотометрическим и экспресс-методами согласно "Методическим указаниям по определение вредных веществ в воздухе" (1982г.) на база физико-хт.«'-ческой лаборатории областного Центра санэпиднадзора.

Эксперименты проводили в холодное время года, при условии обязательного отсутствия детей в ДЦУ. Зсзго било отобрано л наследовано 310 проб воздуха.

Пр.рзд ггсозедзннзм з'лолориментсз з- каздом ДНУ ( з работу били ззягы аза досяельных учреждения типового г^сзкга) :пм<гр!ди лтносятзльну» влажность к температуру воздуха ^ групповых помещения::. Замзры проводились и оцзнивалисъ пп известной метоликз (Израэльсом З.'Л., Тарасенко К.Ю.,1931) 1 использозанисм псяхссмэтяч. Ассмшн*»

Пслучегшыс в экспериментах с аммиаком даяние обрабатывались статистически с немощью регрессионного и дисперсионного анализа, Были расчитаны и построены теоретически кривые динамики концентрации экспериментального аэрозоля (парсЕ аммиака) б воздухе помещений рассматриваемых Дф'.

Эксперименты по исследованию распространения вирусного аэрозелл с использованием в качестве модели коли-протей-нсгс фага проводили ч доскольнсм учреждении, планировка которого соответствует типу-учрездений, взятых в.подготовительных экспериментах. Литическая активность используемого фага определялась методом агаровых слоев по методике Грацна ¡Гольдфарб Д.М.,1961)'. Распыление фагесодержащего материала осуществляли с помощью струйного аэрозольного генератора ("САГ"-1). Для улавливания фаговых частиц из гс;-духа помещений использовали аппараты Кротова. Концентрацию фаговых частиц определяли е бактериологической лаборатории Центра санэпиднадзсра г.Кемерово по методике Грациа.

3 фагевем эксперименте было отобрано и исследовано IOS воздуха из пести' групповых помещений и коридора I этажа. ДДУ № 166 г.Кемеррво.

Пс результата.! гкеперикенга была проведена оценка ко-• оффпцчгнта вентиляции и коэффициентов матрицы связности помещений Д5? по вогдухоебмейу, которые используются i:r¿: периметры компьЕтгрноЙ модели.

Cíhcj.' гипелнедэтл: кселсдованкй приведен в таблице I.

Таблица. I Обьем проведенных исследований

. Исследуемый объект ! Количество

Кокьюктурныэ обзоры воэдупнэ-капелъ-

ных инфекций в Кузбассе 1С

Информационные бюллетени е заболеваемости зоздусно-калельными инфекциями в Кузбассе и R5 10

Годовые отчеты ОЦСЭН, форма $ 85 1С>

Годовые отчеты ОЦСЗН, форма $ 86 10

Истории развития ребенка уч.ф.№П2/у £80

Медицинские карты ребенка уч.ф..7025/у I7CC

Журналы учета инфекционных забзлзза-

ний уч.ф.ЯОбО/у 17

¡Журналы учета профилактических прививок уч.ф.064/у . 17

План-схемы JW типовых првектог 23

Частота дыхания у детей покой/нагрузка' 1200/1203

Концентрация паров аммиака в воздуха (количество исследованных проб):

фотометрическим методом £55

экспресс-методом 54

Концентрация фаговых частиц а зпз^ух-э

(количество исследованных проб) ICS.

Температура и влажность эоздуха

помещений исслздуемых ДНУ 117

Кэмпьютерно-имитацивнньм эксперименты 2£0

X f.

— It -

Для проведения компьютерно-имитационных экспериментов • т.о. изучению закономерностей распространения кори, ветряно! оспы, краснухи и эпкдем :ческого паротита в условиях до-иксльнсго учреждения типового проекта бил использован пакет ггрикладиых программ SIM В АД » разработанный совместно с лабораторией системных исследований ВГНКИ (r.IJoci ее.; .

Эксперименты на модели проводили на.персональной ЭВМ типа IBM FC. Всего было спланировано и проведено 360 комга :отернкх экспериментов - прогонов имитационной модели (четыре полных доухфактерных экспериментов с 10-кратной повторяемостью) по данным трех детских- дошкольных учреждений г.Кемерово.

Статистическая обработка полученных экспериментальных данных проводилась с помощью специально разработанной под программы STA TV/Л , в которую включены как общеприняты! у.етоды статистического анализа, так и методы дисперсионного анализа многофакторного эксперимента. Оценка достоверности выходных данных модели проводилась согласно Р -критерия.

Результаты исследования. Проблема "детских" воздушно-капельных инфекций вирусной этиологии сложна и многсобраз на. К настоящему времени отмечается обоснованный интерес :: дзучекио ее вопросов с использованием современных эпиде ■миологических, иммунологических и математических методов исследования (Еслотобсккй В.л!.,1920 и др; Гапочко К.Г., 19аз г. др; Д-у-лай A.C., 1933; Дрезден В.К., I9B7 и др.).

Зсобый интерес представляет испельзоэание имитационного моделирования и ЭВМ, что позволяет наиболее эффективна прогнозировать и управлять эпидемическим процессом.

В первой главе диссертация предстазлена эпидемиологическая характеристика кори, ветряной оспы, краснухи и зп:*-З-змическогэ паротита, а такте дан обзэр по математическому иоделлрозаш по распространен."!." эпидемий указанных инэетаай зо времени и з пространстве. Несмотря на сложность моделирования эпидемического процесса необходимость поиска новых средств управления ими•стимулирует исследования в этой области, о чем свидетельствует значительное число публикаций отечественных и зарубежных азтороз по моделирование эпидемий кори, ветряной оспы, краснухи и эпидемичеикогэ паротита. Однако большинство описанных в литературе математических моделей вогдухно-капельных инфекций разработав: для изучения распространения инфекций на достаточна боль^^.-с территориях, среди больших групп населения.

Проведенный ретроспективный анализ заболеваемости г, Кузбассе за период с 1930 по 1569 гг. (глава 2) ппяазад, что наиболее уязвимой в отношении "дзтеких" ньо: инфекций вирусной этиологии является группа дст?й дехкольного гсзраста, песещагли;: детские учреждения.

"читызал фактическую эпидемиологическую ситу-ац:«, ел-:— жавшуюся з эпидемиологии кори, гетриной эс:ты, краснухи :: эпидемического паротита, а тагга» та., что эта группа .ч'лЛ яздяэтея определяющей з структуре, зеей инф^хцясннэй озбелазааусстл (яехточая грипп и СГВИ), очевидна целее?*1?-

- ¿Ь -

разность и своевременность пеиска и разработки новых подходов в изучении закономерностей распространения вездупш капельных инфекций в условиях относительно замкнутых коллективов (детских дошкольных учреждениях).

Представленная в- работе компьютерно-имитационная модель $1МЕАД (глава 4) ориентирована на решение аналитических и прогностических задач в области эпидемиологии и профилактики актропснозных инфекций с воздузно-к&-лельным механизмом передачи заразного начала. Модель про; ставлена алгоритмически; ее структура такова, что имитировать .эпидемию возможно многократно,.за счет изменения входных параметров, характеризующих основные элементы эт демического процесса.

При разработке имитационной модели использован основней принцип теории эпидемий: модель должна адекв&тнв отражать реальную ситуации, то есть основная входная и выходная информация должна соответствовать реальноиу эпиде-ъжчегкеиу процессу.

- Блок-схема к структура модели представлены на рисунке I.

Разработанная модель имеет следующие характеристики:

енг. является прогностической, так как позволяет прсг-ко&иреЕ^ть хсд эпидемического процесса в исследуемой пе-гулядик,".

мвдель ПрОСТргНСТЕегГИО-ДКНЕЖЧССКЕЯ, поскольку учкты: васт характер распространения кнфеклкк -и не вихляет мссль-_пгвать эпидемию в пространстве к «о .кременк;

-í í-

гйс.1 Ьяок-схема -модели

ыодель вероятностная, так как учитывает особенности и вероятностный характер эпидемического процесса;

она является имитационной, поскольку дает возможность имитировать эпидемический процесс на ЭВМ при различных входных параметрах, характеризующих конкретную болезнь;

модель универсальна, так как моясрт быть использована для изучения закономерностей эпидемического процесса любых инфекций с воздушно-капельным механизмом передачи. При разработке модели приняты следующие допущения: популяция замкнута, то есть восприимчивые индивидуумы в период эпидемии в популяцию не вводятся;

учитывается удаление (изоляция) индивидуумов по клиническим признакам в период эпидемии, а также динамика убыли по неспецифическиы для исследуемой болезни причинам;

популяция размещена в замкнутом пространстве с заданной начальной плотностью размещения;

эпидемия з популяции может начаться с заражения одного или нескольких индивидуумов в любом участке занимаемого популяцией пространства;

калдый и}1дивидуум характеризуется продолжительностью латентного, инкубационного и инфекционного периодов, а также заданным уровней ишунной защиты;

динамика эпидемии дискретна по времени. Особенностью разработанной модели является ее мобильность, то есть возможность при незначительных изменениях структур» расширять информационную базу и исследовать влияние Бзздекньк дополнительных факторе;; на ход г>пидпрецесса.

Модель реализовала программно; пакет прикладных программ зазработан совместно с лабораторией системных исследований ЯШИ (г.Москва) для ЭВМ типа В!.! РС.

Основные факторы, характеризущие исследуомув систему:

1. Информация о размещении и условиях пребывания кнди-¡идуумов в относительно замкнутом пространстве;

2. ¿акторы, характеризующие болезнь (продолжительность •.атентного, инкубационного, заразного периодов, количество :нфекта, выделяемого заразным индивидуумом в единицу вре-:еш и т.д.);

3. Информация о возбудителе - инфекционная доза;

4. Популяционный иммунитет (уровень напряженности нмму-итета по популяции);

5. Информация, учитывающая динамику убыли индивидуумов з популяции.

В процессе разработки модели были проведены физические натурные) эксперимент^ по оценке характеристик динамики аспространения вирусного аэрозоля в воздухе помещений довольного учреждения.

Полученные в экспериментах данные были «е только нсполь-эваны для обоснования соответствующих параметров модели, 5 л позволили утвергздать о возмогности применения разрабо-знного подхода в физической имитации распространения 'сь-к частиц в воздухе помещений.

Эксперимент?! на имитационной «одели втшк глава 5.'.

В.-Ш1 проведены компьютерно-имитационные эксперименты на Ш РС. Исследовались возможности использования коипьптернр-ттзционной модели длч изучения влияния разхтвпл: факторов

на эпидемический процесс кори, ветряной оспы, краснухи и эпидемического паротита в условиях относительно замкнутой по.уляции ДфГ, а также степень адекватности модели (ее выходных данных) реальной ситуации при вспышках в конкретны; дошкольных учреждениях.

При формировании информационной базы модели для рассма' риваемых инфекций эпидемиологические и иммунологические характеристики получены из литературных источников и из результатов собственных исследований.

Для проведения имитационных экспериментов были использованы данные геометрии ДЦУ единого типового проекта, каждое из которых представлено двухэтажным зданием, на.1и 2 этажах"которых расположены групповые помещения соответс венно для детей млащних (2 группы) и старших (4 группы) возрастов.

Демонстрационные эксперименты на модели по оценке ее адекватности реальным данный были поставлены для каздой из исследуемых инфекций в 10 компьютерных реализациях.

Эксперимент "эпидемия" начинался с заражения одного индивидуума, причем в каждой из 10 имитаций на компьютере "источник" выбирался случайным образом из числа восприимчивых детей той группы, где в реальных условиях был зарегистрировангарвый заболевший ребенок.

3 результате проведения компьютерно-имитационных экспериментов и статистической оценки выходных параметров по казана адекватность модели реальный данным зля вспышек кори, ветряной оспы, краснухи и эпидемического паротита в конкретных дсахольных учреждениях.

— &-<• —

Наиболее иллюстративные материалы были получены ка могли ветрзкой оспы.

В реальной вспышке ветряной оспы, имевшей место з ДЦУ-22, заболело 26 детей. Максимальное число заболезетпг зтей (18 человек) и непосредственный источник инфекции ¿та зарегистрированы в младшей группе. Распределение ссыльного числа заболевших ветряной оспой детей выглядело гедусцим образом: I больной ребенок в ясельной группе № 2. - з ясельной группе №*1, 6 больных ветряной оспой было ¿явлено в средней группе.

Динамика заболеваемости ветряной оспой, полученная при ¿итацик вспышки ка компьютере, приведена на рисунке 2. Как дао из графика компьютерная вспышка ветряной оспой носит -х волковый характер, причем вторая волна подьема забо-;ваемостн в исследуемой популяции начинается через отре-;к времени, укладывающийся в продолжительность иккуба-юнного периода рассматриваемой инфекции. Это вполне соот-:тствует теоретическим и практическим представлениям о тактере течения вспышек воздушно-капельных инфекций.

Среднее число заболевших за вспышку, полученное в 10 штвцикх на компьютере составило 27,2 при махскмалыюк ¡ачэнии 35, минимальном - 18 дбтзй и стандартном отклсне-:и 5,53. Практически полное совпадение произошло с дсн-л'.к рэ^-льной вспышки в отношении распределения заболев-IX дгтсй по группе». Так, з младшей группе среднее число 1болевш!!х составило 20,2 (максимум 25 детей, минимум 15 стандартней отклонении 3,01), а в резльких услогкях «гяжзрй гг-угло 18 д<?тей. Аналогичнюе редутьтатк.

I \

Г\

\

/Л

10

10

20

¿о

30 ¿¡я

Рис.2 Динамика заболеваемости ветряной оспой. Экспериментальные данныз по ДНУ 23-.

- fco -

идетельствугацие о хорошем соответствия отклика модели альнкм данным были получены и по остальным грушам.

Таким образом, проведенные эксперимента на моделях идемий "детских" вирусных воздушно-капельных инфекций называют адекватность разработанной имитационной моли реальной ситуации и возможность ее практического пользования для прогнозирования распространения кори, тряной оспы, краснухи и эпидемического паротита в ДНУ.

Для исследования возможности использования разра-такной модели в изучении влияния различных факторов эпидемический процесс инфекций с воздушно-капельным ханизмом передачи было проведено 320 компьютерно-ими-ционных экспериментов.

Исследовали влияние плотности популяции (фактор А) уровня популяционной иммунной защити (фактор В) на твнсивность эпидемического процесса кори и паротита, ачения фактора А варьировали на двух уровнях Aj и А*,: м3/чел и 8 м3/чел. Значения плотности принят одина-вкми для всех групп. Значения фактора В также варьк-вали на двух уровнях Bj и Bgi 90% вакцинкрованных и

% вакцинированных. Проводился' полный двухфакторный эк> .

еримент, где каждый фактор был представлен на двух сенях, т.е. всего сочетаний уровней факторов четыре, ело имитаций на компьютере для каждого сочетания факсов К-£0 (всего 80 имитаций). "Источник" инфекции для ждой имитации эпидемии выбирался случайным образом кг ей популяции восприимчивых. В качестве "отклика" моли взят логарифм интенсивности jL .

-гч-

Роэультаты дисперсионного анализа полученных экспериментальных данных по кори показывают, что эффект фактора А -

• А

плотности популяции значим (F - оценка равна 6.490) с вероятностью ошибки менее 0.025 (Fq q25-i-75=~'23) ' а факт фактора В - уровня популяционной иммунной защиты (в интервале 80-90%) не значим на уровне 0.050 (Fq О50'т-7г= -3.97), оценка F равна 3.103. Взаимодействие фактороз Л и 3 (А*В) также не значимо на уровне значимости F = =0.050. F - оценка равна 3.919 (но близка к границе значимости ).

Таким образом, из результатов- эксперимента очевидно, что в условиях обычной популяции детского коллектива (по-пуляционный иммунитет '80-90$) фактор плотности размещения является превалирующим из двух рассмотренных факторов во влиянии на интенсивность вспышки кори. Высокая манифестност кори дает большую возможность для своевременного выявления всех ааболевших и их изоляции. Однако разница в продолжительности ыекду инкубационным и латентным периодами обеспечивает в более высокой по плотности популяции и более высокую вероятность заражения восприимчивых, что и подтверждав? результата компьютерных экспериментов. Следовательно, фактор плотности является фактором управления в условиях обычной специфической профилактики коревой инфекции.

Результаты дисперсионного анализа выходных данньг<, полученных в полном двухфакторном эксперименте на модели эпидемий паротита привэдены в таолшдэ 2.

Таблица 2

Дисперсиошшй анализ двухфакторнего эксперимента с моделью эпидемического паротита

точняк Степени Сумма Средний F '

сперсии свободы 1 квадратов квадрат отношение

\

А I 0.51504 0.5150 3.549

В I I.362II • 0.3621 9.339

А»В I , 0.2Э597 0.2960 2.040

ибга 76 11.0300 C.I45I

лная . 79 13.2000

Содержательный вывод по результатам дисперсионного ана-иза можно сформулировать следующим образом: ведущим управ-якхцим фактором при распространении эпидемического паротита в условиях эксперимента) является уровень популяционной ммунной защиты. При этом фактором плотности популяции при анном пороговом значении коллективного иммунитета (80-90%) окно пренебречь. Данный выв.од из ■ эксперимента объясняет оропую управляемость эпидемической ситуации (вакцинация) по пидемическому паротиту в реальных условиях.

Б двухфакторных экспериментах с моделью ветряной оспы к раснухи исследовали влияние на эпидемический процесс фак-ора плотности популяции (фактор А) и фактора'относительной лажностк воздуха (фактор В). Значения фактора А варьирова-и на двух уровнях: Aj - 15 м3/чел и Ag - 8 м3/чел. Фактор также варьировал на двух уровнях: Bj30% к В£40%. ■

В компьютерных экспериментах с моделью ветряной оспы и раснухи проводили полные двухфакторныэ эксперименты, сценка езультатоэ которых осуществлена с помсщью дисперсионного

H ИЗ îi, «

-29В качестве вкведов по результатам двухфакторного экспе риманта на модели эпидемии ветряной оспа и краснухи можно резашровать: на интенсивнесть эпидемического процесса эч инфекций существенное влияние оказывают как фактор плотности популяции, так и фактор относительной влажности во: духа в помещении. Если влияние первого вполне понятно, тс влияние второго четко объясняет тенденцию ветряной оспы I краснухи к проявлению в "отопительный период", т,е. ксгдг относительная влажность воздуха внутри помещений падает I .следовательно растет "выживаемость" в аэрозоле вирусов данных воздушно-капельных инфекций.

Таким образом, на основе проведенных-компьютерных экс; рнментов можно утверждать о перспективности использовани имитационной модели $1МЩЩ и о ее высокой информатив ностк в изучении влияния различных факторов и их сочетал на эпидемический процесс кори, ветряной оспы, краснухи и эпидемического паротита в условиях ДЦУ.

ВЫВОДЫ

1. Разработаны методические принципы компьютерно-имитационного моделирования эпидемического процесса кори, ветряной оспы, краснухи и апидемичсского паротита в услс ■иях детского дешкольного учреждения. Модель имитирует £ роятностный характер эпидемического процесса, что соотв* ствует реальной эпидемической ситуации.

2. Прямое экспериментирование в эпидемиологии практически невозможно. Разработанная модоль позволяет многократно имитировать эпидемический процесс- при одних н те:

- -¿/ -

з и измененных параметрах, причем продолжительность шифруемых эпидемий (затраты компьютерного времени)значитель-з короче, чем продолжительность любого реального апиде-тевскего процесса.

3. Разработаны метода оценки реальных параметре» тяпо-зх помещений (коэффициенты связи помещений пв воздухвоб-жу) в физическом эксперименте для адаптации имитацивнных >делей распространения ввздушне-капельных инфекций к фах-гаеской обстановке.

4. Для физической имитации распространения инфекционных ютиц - возбудителей воздушно-капельных инфекций в помаще-[ях показана возможность использования кели-протейного фага высокодисперсном азрозолв.

5. Результаты компьютерно-имитационных экспериментов попали возможность максимально полного имитирования реально эпидемического процесса кори, ветряной.оспы, краснухи эпидемического паротита в условиях ДЦУ.

6. В 320 компьютерно-имитационных експериментах на модели :следовано влияние управляемых (уровень иммунной защиты, ютность размещения детей) и неуправляемых факторов (фак-|ры относительной стабильности вирусов в мадухе помещений) I характер эпидпроцесса при рассматриваемых воздушно-ка-¡льных инфекциях. Доказана возможность осуществления на дели контроля и прогнозирования эпидемий (вспшек) с ис-»льзованием различных сочетаний факторов.

7. По результатам имитационных экспериментов "модельной" [фекцией с воздушно-капельным механизмом передачи может улить ветряная сспа. Ее распространение не' ограничено

управлением фактора вакцинации, а ее регистрация практически адекватна реальным данным (~100% манифестность).

Список работ» опубликованию: по теме диссертации

1. Универсальная прогностическая имитационная модель эпидемического процесса аэрогенных: инфекций в замкнутой популяции - 51МОАЦ .//Острый инфекции и инвазии человека: Тез.докл.науч.практ.конф.-Кемерово,1989. -С .6-8.

(В соавт.М.Г.Богомолова, В.М.Константинов, М.Л.Ливаиц, М.Г.Тарпис).

2. Универсальная имитационная математическая модель кг современный метод изучения распространения и прогноэирог ния эпидпроцвсса инфекционных болезней с аэрогенным меха низмом передачи.//Материалы рабочего совещания заведуют» эпидотделама республиканских (АССР), краевых, областных СЭС.-Казань,1990.-С.45-48.(В соавт. М.Л.Лившиц, С.В.Неез ров, Г.ВДысенко, Л.Е.Ловецкова, В.Ф.Слесарчук, Л.И.Галг тионова).

3. Компьютерно-имитационное моделирование эпидемий ао{ генных инфекций.//Материглы болгаро-советского симпозиум по вирусным инфекциям.-Варна,1990.-С.162-163.(В соавт. & Лившиц, В.А.Зснков, В.М.Константинов, М.Г.Богомолова).

4. Теория и практика обучения врача-эпидемиолога.//Пу повышения организационно-ыатодического обеспечения учебг го процесса в современных условиях: Тез.докл.науч.практ, конф.-Кемерово,1990.-С.119-120.(3 соавт. М.Д.Ливпкц, Л.1 Кузьиннская).

5. Компьютерно-имитационное модзяирвпаяйз эпццемий рогенных инфекций.//Вопросы региональной гигиены, сана-рии и эпидемиологии: Тез.докл.науи.практ.конф.-Якутск, 90.-С.102-103.

6. Компьютерно-имитационное моделирование в изучении кономерностой распространения кори, ветряной оспы, крас-хи и эпидемического паротита в детских дошкольных учрва-ниях.//Тез.докл.У1 Всероссийского съезда микробиологов, идемиологов и паразитологов.-Нижний Новгород,1991.- С. -39.(В соавт.М.ЛДившиц, В.М.Константинов, В.А.Зенков).

7. Универсальная прогностическая модель эпидемического оцесса аэрогенных инфекций в замкнутой популяции 5ШЕАЦ 'Актуальные вопросы гигиены и эпидемиологии в Белоруссии, .териалы УШ обьединенного сьезда гигиенистов, микробио-гов, эпидемиологов и паразитологов.-Минск,1991.-Т.2.- ■ 53-55.(В соавт. М.Л.Лившиц, В.А.Зенков, В.М.Константинов, Г.Богомолова).