Автореферат и диссертация по медицине (14.02.02) на тему:Научное обоснование применения ГИС-технологий в эпидемиологическом надзоре за бруцеллезом (на примере Ставропольского края)

На правах/рукописи

Манин Евгений Анатольевич

Научное обоснование применения ГИС-технологий в эпидемиологическом надзоре за бруцеллёзом (на примере Ставропольского края)

14.02.02 - эпидемиология

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

2 О ДЕК 2012

Ставрополь - 2012

005047588

005047588

Работа выполнена в Федеральном казенном учреждении здравоохранения «Ставропольский научно-исследовательский противочумный институт» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека

Научный руководитель:

доктор медицинских наук, профессор Лямкин Геннадий Иванович

Официальные оппоненты:

Малецкая Ольга Викторовна, доктор медицинских наук, профессор, Федеральное казённое учреждение здравоохранения «Ставропольский научно-исследовательский противочумный институт» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека, заведующая лабораторией эпидемиологии

Желудков Михаил Михайлович, доктор медицинских наук, Федеральное государственное бюджетное учреждение «Научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии имени почетного академика Н.Ф.Гамапеи» Министерства здравоохранения Российской Федерации, заведующий лабораторией бруцеллеза

Ведущая организация: Федеральное казенное учреждение здравоохранения «Иркутский ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский противочумный институт Сибири и Дальнего Востока» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека

Защита состоится «27»декабря 2012 года в 13-00 часов на заседании диссертационного совета Д 208.109.01 при ФКУЗ Ставропольский противочумный институт Роспотребнадзора по адресу: 355035, г. Ставрополь, ул. Советская, 13-15.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФКУЗ Ставропольский противочумный институт Роспотребнадзора.

Автореферат разослан «У^ » ноября 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

доктор биологических наук

Жарникова Ирина Викторовна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы.Современные компьютерные технологии, в частности, географические информационные системы (ГИС), используемые в настоящее время в эпидемиологическом надзоре за инфекционными болезнями, позволяют пользователям в автоматическом режиме обрабатывать, отображать и анализировать эпидемиологическую информацию пространственно[Кутырев В.В. с соавт., 2012 г.; Кукпев Е.В. с соавт., 2012 г.].

Использование ГИС включает сбор информации, формирование электронных баз данных, послойное отображение баз данных на электронной карте административного субъекта (край, область, страна) [КирьяковаЛ.С. с соавт., 2004].

ГИС обеспечивают уникальные возможности ее применения для решения задач, связанных с анализом и прогнозом эпидемической обстановки, подготовке на их основе проектов управленческих решений [Хаксхолд В., 1991; Коновалова Н.В., КапраловЕ.Г., 1997; ЦветковВ.Я., 1998; БоевБ.В., 2001; СтруковД.Р., 2005; СафроновВ.А. с соавт., 2010].

Геоинформационные технологии успешно применялись для изучения закономерностей пространственно-временного распределения стационарно-неблагополучных по сибирской язве пунктов, приэпидемиологическом надзоре за чумой, холерой, геморрагической лихорадкой с почечным синдромом (ГЛПС) и брюшным тифом, при паспортизации очагов туляремии [Кирьякова JI.C., с соавт., 2003; Куклев Е.В. с соавт., 2005; ВодопьяновА.С. с соавт., 2005, 2009;Дубянский В.М., 2011; Бельчихина A.B., 2011].

Использование геоинформационных технологий позволяет быстро оценивать ретроспективные данные об активности эпидемических очагов инфекционных болезней на любой административной территории — от конкретного населенного пункта до региона (край, область) или страны в целом, сопоставлять их с оперативной эпидемиологической информацией, анализировать ситуацию и вырабатывать организационно-управленческие решения по проведению профилактических мероприятий [ЕфимовЕ.И. с соавт., 2009].

Сведения об использовании ГИС-технологий в эпидемиологическом надзоре за бруцеллезом в Российской Федерации в доступной специальной литературе отсутствуют.

Вместе с тем, существующая в настоящее время система эпидемиологического надзора за бруцеллезом в Российской Федерации нуждается в совершенствовании с использованием последних достижений науки и техники, новых информационных технологий.

Нами в качестве модели для применения ГИС в эпидемиологическом надзоре за бруцеллезом был выбран CK, являющийсяодной из самых неблагополучных по бруцеллезу административных территорий Российской Федерации. Эпидемическая обстановка по бруцеллезу в крае определяется наличием бруцеллеза среди сельскохозяйственных животных — мелкого и крупного рогатого скота, сосредоточенного большей частью в индивидуальных (личных подсобных) и крестьянских (фермерских) хозяйствах, в которых не обеспечивается соблюдение санитарно-ветеринарных требований к содержанию животных и производству животноводческой продукции [Онищенко Г.Г., 2004; Исаев А.Н., 2006; Желуд-

ков M.M. с соавт., 2009; Русанова Д.В., Лямкин Г.И., 2009; ЛямкинГ.И. с соавт., 2012].

Учитывая негативную тенденцию развития эпидемической обстановки по бруцеллезу на территории Ставропольского края, прямую зависимость уровня заболеваемости людей от эпизоотической обстановки, в том числе и в соседних регионах, ориентированных преимущественно на развитие животноводческой отрасли сельского хозяйства, низкую эффективность проводимых противобруц-еллезных мероприятий, представляется актуальным дальнейшее совершенствование системы эпидемиологического надзора за бруцеллезом с использованием географических информационных систем.

Цель исследования: совершенствование эпидемиологического надзора за бруцеллезом в Ставропольском крае на основе применения ГИС-технологий.

Основные задачи исследования:

1 .Проанализировать и оценить эпидемиологическую и эпизоотологиче-скую обстановку по бруцеллезу в Ставропольском крае с 2006по 2011 г.

2. Разработать структуру и сформировать базы эпидемиологических и эпи-зоотологических данных по бруцеллезу в Ставропольском крае за период с 2006 г. по 2011 г. для использования в среде ArcGIS 10.

3. Разработать алгоритм использования ГИС-технологий в эпидемиологическом надзоре за бруцеллезом.

4.Провести эпидемиологическое районирование территории Ставропольского края по риску инфицирования бруцеллезом с использованием функциональных возможностей программы ArcGIS 10.

Научная новизна работы. Впервые разработана структура и осуществлено наполнение двухбаз данных по бруцеллезу в Ставропольском крае, совместимых с программой ArcGIS 10. База данных «Эпидемиология бруцеллеза в Ставропольском крае» содержит 11 эпидемиологически значимых показателей (пол, возраст, дата выявления заболевания (число, месяц, год), место заболевания (район, населенный пункт) с географическими координатами, категория населения (сельское, городское), профессиональная принадлежность, клиническая форма заболевания,источник инфекции, факторы передачи инфекции).База данных «Эпизоотология бруцеллеза в Ставропольском крае» содержит семь эпизоотоло-гическихпоказателей(месяц и год регистрации заболевания, категория хозяйства, место заболевания (район, населенный пункт) с географическими координатами, вид животного (КРС, MPC), количество заболевших животных).

Впервые разработан алгоритм использования ГИС-технологий в эпидемиологическом надзоре за бруцеллезом в Ставропольском крае, заключающийся в последовательном выполнении следующих операций: сбор сведений о заболеваемости бруцеллезом, создание эпизоотолого-эпидемиологических баз данных по бруцеллезу (MicrosoftAccess), соединение баз данных с географическими объектами.

Впервые показана эффективность применения алгоритма использования ГИС в эпидемиологическом надзоре за бруцеллезом и баз данных по бруцеллезу с целью более оперативного и целенаправленного проведения постоянного эпидемиологического мониторинга в автоматическом режиме, обеспечения ретро-

спективного и оперативного эпидемиологического анализа, пополнения баз данных новыми сведениями, визуализации результатов эпидемиологического надзора.

Впервые с использованием функции программы АгсС18 10 «Распределение по квантильным группам» проведено эпидемиологическое районирование территории Ставропольского края по риску инфицирования бруцеллезом. Выделены четыре группы административных территорий с низкими, средними, высокими и очень высокими показателями РИБ, что целесообразно учитывать при осуществлении профилактических мероприятий по бруцеллезу на территории Ставропольского края.

Определены современные особенности эпидемических и эпизоотических проявлений бруцеллезной инфекции в Ставропольском крае.Заболеваемость людей бруцеллезом обусловлена наличием очагов бруцеллеза преимущественно в индивидуальных хозяйствах населения, интенсивностью эпизоотий среди основных носителей инфекции - крупный рогатый скот, степенью контакта человека с больными животными и продуктами животноводства.

Практическая значимость работы.Результаты исследования использованы при разработке информационно-методических и плановых документов:

1. «Методические рекомендации по районированию территории Ставропольского края по бруцеллезу», одобрены Ученым советом и утверждены директором ФГУЗ «СтавНИПЧИ» Роспотребнадзора 16 апреля 2009 г. Методические рекомендации внедрены в практическую деятельность Управления Роспотребнадзорапо Ставропольскому краю (акт внедрения от 11 июня 2009 г.);

2. «Методические рекомендации по использованию географических информационных систем в эпидемиологическом надзоре за бруцеллезом в Ставропольском крае» одобрены Ученым советом и утверждены директором ФКУЗ Ставропольский противочумный институт Роспотребнадзора 21 ноября 2012 г.;

3 База данных «Эпидемиология бруцеллеза в Ставропольском крае» одобрена Ученым советом ФКУЗ Ставропольский противочумный институт Роспотребнадзора и утверждена директором института 21 ноября 2012 г.;

4. База данных «Эпизоотология бруцеллеза в Ставропольском крае» (одобрена Ученым советом ФКУЗ Ставропольский противочумный институт Роспотребнадзора и утверждена директором института 21 ноября 2012 г.;

5. «Комплексный план мероприятий по профилактике бруцеллеза на территории Ставропольского края на 2010 — 2014 годы» (утвержден заместителем председателя Правительства Ставропольского края 27 октября 2010 г.).

Научные и практическизначимые результаты работы используются в лекционном материале для слушателей курсов первичной специализации врачей и биологов по особо опасным инфекциям при ФКУЗ Ставропольский противочумный институт Роспотребнадзора.

Основные положения, выносимые на защиту:

1.Предложенный алгоритм использования ГИС-технологий в эпидемиологическом надзоре за бруцеллезом в Ставропольском крае, включает сбор эпизо-отологических и эпидемиологических сведений по бруцеллезу, создание баз данных по эпидемиологии и эпизоотологии бруцеллеза, их интеграцию в программ-

ный продукт АгсС18 10 с последующей визуализацией и анализом данных на карте Ставропольского края, включая районирование территории по риску инфицирования бруцеллезом.

2. Электронныебазы данных «Эпидемиология бруцеллеза в Ставропольском крае» и «Эпизоотология бруцеллеза в Ставропольском крае» совместимые с программой АгсвТЗ 10 позволяют обеспечить автоматизацию процессов хранения и обработки эпидемиологических и эпизоотологических данных по бруцеллезу в административных территориях края, сопоставлять их с оперативной эпидемиологической информацией для подготовки предложений по оптимизации профилактических противобруцеллезных мероприятий.

3.Применение алгоритма использования ГИС-технологий и разработанных баз данных («Эпизоотология бруцеллеза в Ставропольском крае» «Эпидемиология бруцеллеза в Ставропольском крае») в целях эпидемиологического надзора за бруцеллезом в Ставропольском крае позволило получить новые сведения о современных закономерностях эпидемического процесса при бруцеллезе: повышение уровня заболеваемости людей; рост заболеваемости сельского населения; отсутствие выраженной сезонности; преобладание лиц, занятых в животноводстве индивидуальных и фермерских хозяйств; увеличение количества случаев острых форм болезни.

4. Районирование территории Ставропольского края по риску инфицирования бруцеллезом проведенное с использованием функции программы АгсС18 10 «Распределение по квантильным группам» и введением в формулу расчета РИБ индекса эпизоотичности, учитывающего неблагополучие по заболеваемости бруцеллезом животных, позволиловыделить 4 группы административных территорий с низкими, средними, высокими и очень высокими показателями РИБ.

Апробация материалов диссертации. Материалы диссертации доложены на Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых и специа-листовучреждений Роспотребнадзора (п. Оболенск, 2010 г.); научно-практической конференции «Актуальные проблемы инфекций, общих для человека и животных» (г. Ставрополь, 2012 г.), а также на Итоговых конференциях ФКУЗ Ставропольский противочумный институт Роспотребнадзора (2009, 2010, 2011,2012 гг.).

Личный вклад соискателя. Диссертационная работа выполнена самостоятельно. Отдельные этапы работы были выполнены при частичном участии младшего научного сотрудника ФКУЗ Ставропольский противочумный институт Роспотребнадзора Русановой Д.В.

Публикации. Основное содержание диссертации изложено в 19 научных работах, пять из которых опубликованы в периодических изданиях,рекомендованных «Перечнем...» ВАК РФ.

Структура диссертации:

Диссертация состоит из введения, обзора литературы, 4глав собственных исследований, заключения и выводов. Работа изложена на 117 страницах компьютерного текста, включает 24 рисунка и 25 таблиц. Список литературы содержит 155источников, из них 124 — отечественных и 26 - зарубежных.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Материалы и методы исследований. Диссертационная работа выполнена в рамках плановых НИР ФКУЗ Ставропольский противочумный институт Ро-спотребнадзора «Изучение эпидемиологических особенностей бруцеллеза в Ставропольском крае в современных условиях» № ГР 01200700926, «Совершенствование эпидемиологического надзора за бруцеллезом в Северо-Кавказском федеральном округе Российской Федерации с применением ГИС-технологий» №ГР 01201169582.

При выполнении работы использовали статистические данные официальной регистрации заболеваемости бруцеллезом в Российской Федерации, Ставропольском крае за 2006 - 2011 гг.; статистические данные, отдельные документы и материалы об эпизоотической и эпидемической ситуации по бруцеллезу Управления Роспотребнадзора по Ставропольскому краю, ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии» в Ставропольском крае, Управления ветеринарии Правительства Ставропольского края, Управления Россельхознадзора по СК; статистические данные Территориального органа Федеральной службы государственной статистики по Ставропольскому краю по социально-экономической характеристике Ставропольского края за 2006-2011 гг.; электронную карту Российской Федерации; программу ArcGIS 10 фирмы ESRI.

В основу работы положен ретроспективный эпизоотолого-эпидемиологический анализ динамики и структуры заболеваемости бруцеллезом в Ставропольском крае в период с 2006 г. по 2011 г. Анализу подвергнуты данные о 347 лабораторно подтвержденных случаях заболевания бруцеллезом, а также информация о 414 неблагополучных по бруцеллезу пунктах животных (КРС и MPC).

С использованием эпидемиологического метода проводили ретроспективный анализ динамики эпизоотического и эпидемического процессов при бруцеллезе, анализ современных эпидемиологических особенностей бруцеллеза в СК.

Эпидемиологическое районирование территории по риску инфицирования населения бруцеллезом проводили с 2006 г. по 2011 г. с использованием картографического метода [Шаханина И.Л., Саравайская Л.И., 1970; ШаханинаИ.А. с соавт., 1990] с введением в формулу расчета РИБ индекса эпизоотичности (ИЭ), который применяется при оценке напряжённости эпизоотической ситуации и характеризует временное проявление инфекции:

п.----— ——,

Т Тж

где: А — интегрированный показатель риска инфицирования; ИЭ — индекс эпизоотичности;

X - средний интенсивный показатель заболеваемости; /— число лет регистрации бруцеллеза на конкретной территории; Т- продолжительность изучаемого периода;

^ - число лет регистрации заболеваемости животных на конкретной территории;

Тж - число лет наблюдения.

Для проведения группировки показателей РИБ и ранжирования территории СК использовали программу ArcGIS 1 (^«Распределение по квантильным группам».

Статистический анализ данных осуществляли с использованием программного продукта Microsoft Excel 2007 [Савилов Е.Д. с соавт., 2004]. При проведении статистического анализа критический уровень значимости принимался равным 0,05.

Текстовый и графический материал оформлен на персональном компьютере IBM Pentium IV в программе Microsoft Office 2007.

Основные результаты собственных исследований

Анализ динамики заболеваемости бруцеллезом людей в СК в период 2006 - 2011 гг. показал отсутствие тенденции к ее снижению (рисунок 1).

2,5

1,5

0,5

2005

2006

2007

2008

2009

2010

2011

2012

Годы

• Показатели заболеваемости в РФ

• Показатели заболеваемости в СК

Рисунок 1 - Динамика заболеваемости людей бруцеллезом в РФ и СК с 2006г. по 2011 г.

В результате анализа рядов динамики выявления больных бруцеллезом людей в Ставропольском крае в этот период установлено, что только в 2007 г. произошло снижение заболеваемости на 42,6 % по сравнению с 2006 г. Наибольшая интенсивность роста количества больных была зафиксирована в 2010 г., когда цепной и базисный темпы роста составили 128,6 % и 118,0 % соответственно. Показатели цепного и базисного темпов прироста в этом же году достигли 28,6 % и 18,0 % соответственно, в результате увеличения количества больных на 16 человек по сравнению с предыдущим годом (таблица 1).

Таблица 1 - Относительные показатели динамики выявления больных бруцеллезом в Ставропольском крае в период с 2006 г. по 2011 г.

Абсолютные Темпы роста, Темпы прироста,

приросты, чел. % %

Кол-во о и

Годы больных и 13 ж V 3 3 а V 3 ►Д Л

о X и X О

о Я я и> Я а Я Й

ю ю ю

2006 61 - - - 100 - 100

2007 35 -26 -26 57,4 57,4 -42,6 -42,6

2008 47 12 -14 134,3 77,0 34,3 -22,9

2009 56 9 -5 119,1 91,8 19,1 -8,2

2010 72 16 11 128,6 118,0 28,6 18,0

2011 76 4 15 105,5 124,6 5,5 24,6

Итого 347

Начиная с 2008 г., наблюдаетсяувеличениеколичества заболевших с 47 чел. до 76 чел. со среднегодовым темпом прироста 21,7 % (трендовая линия носит возрастающий характер) (рисунок 2).

Количество больных бруцеллезом

-Линейная (Количество больных бруцеллезом)

Рисунок 2-Динамика заболеваемости людей бруцеллезом в СК (2006-2011гг.)

Заболеваемость детей бруцеллезом в СК в периоде 2006 г. по 2011 г. в 24 раза превышала среднероссийский уровень (рисунок 3).

о

2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012

Годы

> Показатели заболеваемости детей в РФ ^^^ Показатели заболеваемости детей в СК

РисунокЗ - Динамика заболеваемости детей бруцеллезом в РФ и СКс 2006 г. по 2011 г.

В структуре заболевших бруцеллезом в СК в данный период подавляющее большинство составляли мужчины (66,3 %). На долю женщин приходилось 33,7 % заболеваемости (таблица 2).

Таблица 2 - Структура заболеваемости бруцеллезом людей в СК за период с __2006 г. по 2011 г. по половому признаку_

Год Заболеваемость людей бруцеллезом

Всего заболело Мужчины (абс. число) Женщины (абс. число)

Абс. число Показатель на 100 тыс. населения

2006 61 2,25 40 21

2007 35 1,29 10 25

2008 47 1,74 30 17

2009 56 2,09 42 14

2010 72 2,69 48 24

2011 76 2,73 60 16

Всего 347 230 (66,3%) 117(33,7%)

Среди профессиональных групп самая высокая заболеваемость (50,0 "^регистрируется у ветеринарных специалистов. Несколько ниже заболеваемость

ь

X 5

чабанов (29,8 %) и работников, обслуживающих КРС (17,8 %). Единичные случаи заболевания выявлены у работников предприятий по переработке животного сырья (2,4 %).

В качестве источников инфекции за исследуемый период в 15,0 % слу-чаевзарегистрирован КРС (52 случая) и в 10,4 % - MPC (36 случаев).У 74,6 % заболевших бруцеллезом, источник заражения не установлен, что свидетельствует о недостатках в работепо эпидемиологическому расследованиюслучаев возникновения заболеваний людей бруцеллезом.

Случаи возникновения заболеваний людей бруцеллезом в СК отмечаются в течение всего календарного года, однако пик заболеваемости приходится на месяц август, когда регистрируется самая высокая средняя заболеваемость за 6 лет (9,2 чел/месяц) и самый высокий средний коэффициент сезонности - 1,8, самый низкий коэффициент наблюдается в ноябре - 0,4.

Согласно современным представлениям о развитии эпидемического процесса при зоонозных инфекциях, характер тенденции заболеваемости зависит прежде всего от эпизоотической обстановки на территории распространения инфекционной болезни. Нами изучено влияние количества неблагополучных пунктов по заболеваемости животных бруцеллезом на уровень заболеваемости бруцеллезом лю-дей.В результате установлено, что существует прямая, статистически значимая связь между заболеваемостью людей и количеством неблагополучных по бруцеллезу пунктов сельхозживотных (р = 0,860±0,25, с достоверностью > 96 %).

На основе изучения эпидемиологических карт больных бруцеллезом людей в СК в период2006-2011 гг. нами создана система хранения эпидемиологической информации по бруцеллезу в Ставропольском крае — электронная база данных «Эпидемиология бруцеллеза в Ставропольском крае», которая представлена в виде таблицы, содержащейсведения по 11 эпидемиологически значимым показателям — пол, возраст, дата выявления заболевания (число, месяц, год), место заболевания (район, населенный пункт), категория населения (сельское, городское), профессиональная принадлежность, тяжесть заболевания, источник инфекции и факторы передачи. Электронная база может использоваться как самостоятельный продукт, так и совместно с программой ArcGIS 10.

Период 2006 — 2011 гг. характеризовался существенными изменениями в социально-экономической сфере СК, которые повлияли на эпизоотологиче-скуюобстановку по бруцеллезу. Основные структурные преобразования сельскохозяйственного производства и животноводства в этот период состояли в состоявшемся разгосударствлении существовавших и формировании новых сельскохозяйственных структур (акционерные, индивидуальные, фермерские хозяйства). Следствием преобразований стало уменьшение численности сельскохозяйственных животных основных видов (КРС и MPC), имеющих основное значение в эпизоотологии бруцеллеза [Лямкин Г.И. с соавт., 2011].

К настоящему времени преобладающая часть (около 70 %) имеющегося в крае КРС (около 400 тыс. гол.) и MPC (около 2,2 млн. гол.) сосредоточена в индивидуальных хозяйствах, и лишь меньшая часть (около 30 %) в общественных сельскохозяйственных предприятиях(рисунки 4, 5).

^-1-^-1-^-1-^-1-^-1-

2006 2007 2008 2009 2010 2011

Годы

■ Сельскохозяйственные организации ■ Индивидуальные хозяйства

Рисунок 4-Доля поголовья КРС в сельскохозяйственных организациях и индивидуальных хозяйствах от общего поголовья, %

—I— —I— —I— —I— —I—

2006 2007 2008 2009 2010 2011

Годы

■ Сельскохозяйственные организации ■ Индивидуальные хозяйства

Рисунок 5-Доля поголовья MPC в сельскохозяйственных организациях от общего поголовья, %

Проведенный нами анализ рядов динамики выявления больного бруцеллезом поголовья КРС в Ставропольском крае показал, что за исследуемый период спад заболеваемости животных наблюдался только в 2009 г., когда произошло ее снижение на 22,5 % по сравнению с 2008 г. Наибольшая интенсивность роста количества больных животных была зарегистрирована в 2010 г., когда цепной и базисный темпы роста составили 252,1 % и 230,7 % соответственно. Показатели цепного и базисного темпов прироста в этом же году достигли 152,1 % и 130,7 % соответственно в результате увеличения количества животных заболевших бруцеллезом на 444 головы.

С 2006 г. по 2011 г. наблюдается возрастание уровня ИП заболеваемости КРС в CK (с 319 гол.до 830 гол.) со среднегодовым темпом прироста 34,2 % (трендовая линия носит возрастающий характер) (рисунок 6).

2008 2009 2010 2011 2012 Годы

—► Линейная (ИП заболеваемости КРС) Рисунок 6-Динамика заболеваемости бруцеллезом КРС в СК

В результате анализа динамики выявления в Ставропольском крае больного бруцеллезом поголовья MPC было отмеченоснижение заболеваемости животных в 2010 г., когда произошло значительное ее снижение на 37,7 % по сравнению с 2009 г. Наибольшая интенсивность роста количества больных животных была зарегистрирована в 2011 г., когда цепной и базисный темпы роста составили 385,9 % и 6850,0 % соответственно. Показатели цепного и базисного темпов прироста в этом же году достигли 285,9 % и 6750 % соответственно в результате увеличения поголовья заболевшего MPC на 203 животных относительно 2010 г.

Анализ ИП заболеваемости MPC в СК показал, что начиная с 2006 г. по 2011 г. наблюдается возрастание уровня (с 4 гол.до 274 гол.)со среднегодовым темпом прироста 221,6 %. (трендовая линия носит возрастающий характер) (рисунок 7).

2005

2006

2007

я S

■ ИП заболеваемости КРС

Рисунок 7 - Динамика показателя заболеваемости бруцеллезом MPC в СК

Расчет индекса неблагополучия (ИН), который характеризует распространенность болезни или широту ее территориального распространения по количеству неблагополучных по бруцеллезу пунктов показал, что в СК за исследуемый

период с 2006 г. по 2011г. в среднем данный показатель не опускался ниже 71,2 %. Самый низкий показатель пришёлся на 2007 год и составил 57,7 %, а самый высокий - на 2011 год, когда его величина достигла 84,6 %, т.е. в 2011 году бруцеллез среди животных был распространен на 84,6 % территории края.

Случаи выявления больного скота в СК приурочены к весенне-осеннему сезону (пик заболеваемости животных приходится на март, апрель, май, сентябрь и октябрь).Средняя заболеваемость зашести летний период составилав марте - 9,0 голов/месяц, в апреле - 18,5 голов/месяц, в мае - 6,0 голов/месяц; в сентябре -6,67 голов/месяц, в октябре - 5,83 голов/месяц. Средний коэффициент сезонности в этот период соответствовал в марте - 1,57, в апреле - 3,22, в мае - 1,04; в сентябре- 1,16, в октябре - 1,01.

Для повышения эффективности проводимых профилактических мероприятий, основанных на ретроспективном анализе эпизоотических данных по 414 неблагополучных пунктах, нами создана база данных «Эпизоотология бруцеллеза в Ставропольском крае» структура которой представлена в виде таблицы и содержит семь эпизоотологически значимых показателей: дату регистрации заболевания; район, населенный пункт, где было зарегистрировано заболевание; координаты населенных пунктов; категория хозяйства; вид заболевших животных; количество заболевших животных.

Сохраняющаяся напряженная эпидемическая обстановка по бруцеллезу в Ставропольском крае обуславливает необходимость дальнейшего совершенствования эпидемиологического надзора за данной инфекцией с целью повышения эффективности проводимых профилактических мероприятий. Нами предложена схема использования ГИС - технологий (Агс015 10) в эпидемиологическом надзоре за бруцеллезом, которая включает три основных этапа, представленных блоками последовательно выполняемых действий (рисунок 8).

На первом этапе (подготовительном) - анализируютсяэпидемиологиче-ские и эпизоотологические сведения по бруцеллезу в СК, проводится их упорядочение в табличные формы баз данных «Эпидемиология бруцеллеза в Ставропольском крае» и «Эпизоотология бруцеллеза в Ставропольском крае», созданные на платформе программного продукта МюгозойАссезБ. Сформированные базы данных используютсяикак самостоятельная единица, и в виде рабочего компонента программы Агсв 18 10.

На втором этапе работынепосредственно в среде АгсС18 10 проводится визуализация информации, находящейся в базах данных на карте СК и районирование территории СК по риску инфицирования бруцеллезом.

На третьем этапе осуществляется интеграция полученных ранее данных для подготовки предложений по совершенствованию профилактических мероприятий по бруцеллезу на основе проведенного анализа.

Анвш сияний по эпикомолопм к этиихжтопш бруцггаим попучгнкых чл Угр1Ел»ккя Ро:потрг6>шиор1 по СК и Упругим Еетерюирик в СК

£

гч

Рисунок 8 - Блок-схема последовательности действий при использовании ГИС-технологий (АгсС18 10) в эпидемиологическом надзоре за бруцеллезом

вСК

Для наглядного отображения современной эпизоотолого-эпидемиологической обстановки по бруцеллезу в СК используется метод привязки данных по географическим координатам. В результате на карте СК с административным делением, информация, содержащаяся в базах данных «Эпидемиология бруцеллеза в Ставропольском крае» и «Эпизоотология бруцеллеза в Ставропольском крае», отображается в виде точек, соответствующих каждому случаю заболевания людей бруцеллезом (рисунок 9) и каждому неблагополучному пункту по заболеваемости бруцеллезом животных (рисунок 10).

• ■

Ап^сЛковсккй

Красногвардейский • игшоостй

• • . •

ноеоале^Адровский Тр.ужяс'»в , ТурШенс,ий

Иэобильненский п • . *

0 Петровский - • Арзгирскии

• 1 • *«

тп гСтаивполь Грачвевсет1и # Благодарящий Левокумский

Шпаков<*ий ^ • • •

* Алек^дрлс»»^БуденноЛкий •

ЧППАГЛИЙ • ^1е^|Аумсгий

•ветский « 9 щ щ Степновский # •

Обозначения тт пЦ|го»$к кир#вс*и* • •• # ••

• Заболвэемость лкадей тпг К^&ВООС* •

Рисунок 9 - Пункты районов СК, в которых зарегистрированы заболевания бруцеллезом людей в период с 2006 г. по 2011 г.

Шиокий I _■ г**-1 Ш

^ г , 'V

ВМКПМТ>Г.Н«»1ПК0ЫЫСС> А /^¡СМДРОК!

Андропове «и и А

Гкксуъктй

~ 4

> л

с »я питан д Будтмовоив _ _ __Ч1фтмуис1ий

А 4 Ч^* Т—А 4

* А V ГГ ^ ^ А

Л----* ' А А . А 4.

СТ«ПИ^рс«ИЙ ^

\j~K-/

Кирок ий

Обозначения тЕЖЕ^пНЕГ""' * ^»-^Ма1'^-^ *

Пункты неблагополучные ■ ^

по заболеваемости бруцеллезом животных "' ^М11 ^ ^'грещ

Рисунок 10 - Неблагополучные пункты районов СК по заболеваемости бруцеллезом животных в период с 2006 г. по 2011 г.

Для дальнейшего анализа полученных данных нами использовалась функция 80Ь-запросов, которая позволяет из всего массива используемых данных выбрать только те, которые в данный момент интересуют пользователя.

Каждая точка, нанесенная на карту СК, несет в себе информацию о заболевшем бруцеллезом человеке, либо о неблагополучном пункте по бруцеллезу животных. Эта информация полностью отражает ту, что занесена в базу данных. Визуализации любой информации, находящейся в базах данных осуществляется по средствам функции «Идентификация», которая является встроенной функцией программы АгсС15 10 (рисунок 11).

О Бм ткнн • АиШр - АнМо К»®

•Ынл Прми бнд )1мад|н Слип выгори Гмоораоот Нктроть От» Сприи

Рисунок 11 - Идентификация эпидемиологического (эпизоотологиче-ского) объекта на карте СК

Использование ГИС в эпидемиологическом надзоре за бруцеллезом позволяет осуществлять быструю оценку всего объема информации, которая представлена для анализа. С помощью программы АгсИБ 10 можно оценивать также ретроспективные эпидемиологические данные(рисунок 12).

Оэ

Группы населения

• Дети

О Работоспособное население О Пенсионеры

о _

"""'" о

М&мамолси* Гмрлмсо* " О.

~ - ©

о

ч

и

о

Рисунок 12 - Возрастная структура больных бруцеллезом в Ставропольском крае (информация нанесена градуированными символами)

С использованием функций программы возможно отображение на карте нескольких атрибутивных величин с помощью диаграмм (столбчатых или круговых), что является более нагляднымметодом в сравнении с точечным нанесение-минформации (рисунок 13).

Показатели

| Родо1оу*_КРС_у_до1 | Родок*»в_КРС_у_сЛа»1_*«ск>(е | Р0А0к)У|е_КРС_1егтеп

Рисунок 13 - Количество поголовья КРС в хозяйствах СК разных форм собственности

При проведении районирования территории СК по риску инфицирования бруцеллезом нами предложено использовать функцию программы АгсС18 10 «Распределение по квантильным группам», которая осуществляет распределение заболеваемости по группам в автоматическом режиме. Для этого для каждого

района СКрассчитывается величина показателя степени риска инфицирования населения бруцеллезом с поправкой на показатель индекса эпизоотичности. Индекс эпизоотичности представляет собой отношение числа лет, в течение которых на конкретной территории регистрировалась заболеваемость животных, к числу наблюдаемых лет и используется при оценке напряжённости эпизоотической ситуации и характеризует временное проявление болезни [Сидорчук A.A. с соавт., 2004]. Нами индекс эпизоотичности предложено использовать как поправочный коэффициент для корректировки показателя РИБ на основе сведений о неблагополучии по бруцеллезу животных.

В результате проведенного районирования с использованием программы ArcGIS 10 территория края была разделена на четыре группы административных районов с различными показателями РИБ и соответственно с различной степенью эпидемической опасности (рисунок 14).

Рисунок 14 - Эпидемиологическое районирование территории CK по бруцеллезу с использованием ArcGIS 10

1 группа - районы с низкой степенью опасности (семь районов), показатели РИБ от 0 до 0,35 включительно (VI степень): Грачевский, Кировский, Кочубе-евский, Красногвардейский, Новоалександровский, Советский и Труновский.

2 группа - районы со средней степенью опасности (семь районов), показатели РИБ от 0,35 до 1,12 включительно (III степень): Александровский, Изобиль-ненский, Ипатовский, Минераловодский, Петровский, Предгорный, Шпаковский.

3 группа - районы с высокой степенью опасности (шесть районов), показатели РИБ от 1,12 до 3,63 (II степень): Андроповский, Апанасенковский, Благо-дарненский, Буденновский, Георгиевский и Курский.

4 группа - районы с очень высокой степенью опасности (6 районов), показатели РИБ от 3,63 до 17,69 (I степень): Арзгирский, Левокумский, Нефтекум-ский, Новоселецкий, Степновский и Туркменский.

Использование данных полученных в результате проведенного районирования территории СК позволяет осуществлять дифференцированный подход к проведению профилактических мероприятий.

выводы

1. Впервые разработаны электронные базы данных по бруцеллезу в Ставропольском крае «Эпидемиология бруцеллеза в Ставропольском крае» и «Эпизоотология бруцеллеза в Ставропольском крае», совместимые с программой Arc GIS 10. Базы данных включают сведения по основным 11 эпидемиологическим и семи эпизоотологическим показателям за 2006 - 2011 гг. и позволяют осуществлять ретроспективный и оперативный эпидемиологический анализ.

2. Впервые разработан алгоритм использования ГИС-технологий в эпидемиологическом надзоре за бруцеллезом в Ставропольском крае, включающий сбор сведений о заболеваемости бруцеллезом, создание эпизоотолого-эпидемиологических баз данных по бруцеллезу (Microsoft Access), совмещение баз данных с географическими объектами на карте Ставропольского края в среде ArcGIS 10.

3. Разработка алгоритма использования ГИС в эпидемиологическом надзоре за бруцеллезом и баз данных по бруцеллезу позволяет более эффективно, оперативно и целенаправленно проводить постоянный эпидемиологический мониторинг за бруцеллезом в автоматическом режиме, обеспечивать ретроспективный и оперативный эпидемиологический анализ, пополнять базы данных новыми сведениями, визуализировать результаты эпидемиологического надзора.

4. С использованием ГИС подтверждены и дополнены полученные ранее данные об эпидемиологии бруцеллеза в Ставропольском крае в период с 2006 г. по 2011 г. К ним относятся: ведущая роль КРС в качестве источника инфекции, преобладание контактного и алиментарного путей передачи инфекции, преобладание в структуре заболеваемости сельского населения имеющего личные подсобные хозяйства.

5. Впервые с использованием функции программы ArcGIS 10 «Распределение по квантильным группам» проведено эпидемиологическое районирование территории Ставропольского края по риску инфицирования бруцеллезом. Выделены 4 группы административных территорий с низким, средним, высоким и очень высоким показателями РИБ, что необходимо учитывать при проведении профилактических противобруцеллезных мероприятий на территории Ставропольского края.

Список научных работ, опубликованных по теме диссертации

1.Манин Е.А., Лямкин Г.И., Тихенко Н.И., Вилинская С.В., Головне-ва С.И., Русанова Д.В.К вопросу внедрения ГИС-технологий в эпидемиологический надзор за бруцеллезом // Проблемы современной эпидемиологии. Перспективные средства и методы лабораторной диагностики и профилактики актуальных инфекций - СПб, 2009. - С. 242.

2.Лямкин Г.И., Тихенко Н.И., Манин Е.А., Вилинская С.В., Головне-ва С.И., Русанова Д.В.Эпидемиологическая обстановка по бруцеллезу в Южном Федеральном округе // Проблемы современной эпидемиологии. Перспективные средства и методы лабораторной диагностики и профилактики актуальных инфекций - СПб, 2009. - С. 242.

3. Лямкин Г.И., Тихенко Н.И., Манин Е.А., Куличенко А.Н. Эпиде-

миологическая обстановка по бруцеллезу в Российской Федерации в 2009 г. и прогноз на 2010 г.// Здоровье населения и среда обитания. - 2010. - №. 5. - С. 20-34 (из перечня ВАК ведущих рецензируемых научных журналов и изданий).

4. Манин Е.А., Лямкин Г.И. Бруцеллез в Южном федеральном округе: современная эпидемиологическая обстановка и перспективы использования ГИС в эпидемиологическом надзоре за бруцеллезом //Современные технологии обеспечения биологической безопасности: материалы научно-практической школы-конференции молодых ученых и специалистов научно-исследовательских организаций Роспотребнадзора (27-27 мая 2010, Оболенск, Московская область). - Оболенск, 2010. - С. 367-369.

5.Лямкин Г.И., Тихенко Н.И., Манин Е.А., Вилинская C.B., Головне-ва С.И., Русанова Д.В. Эпизоотолого-эпидемиологическая обстановка по бруцеллезу в Южном федеральном округе Российской Федерации в 2006-2009 гг. // Проблемы особо опасных инфекций. - 2010. - Вып. 105. - С. 31-34 (из перечня ВАК ведущих рецензируемых научных журналов и изданий).

6.Манин Е.А., Лямкин Г.И., Тихенко Н.И., Русанова Д.В., Вилинская C.B., Головнева С.И. К вопросу использования ГИС - технологий в эпидемиологическом надзоре за бруцеллезом в Ставропольском крае // Актуальные проблемы предупреждения и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций в области санитарно-эпидемиологического благополучия населения государств-участников СНГ: материалы X Межгосударственной научно-практической конференции государств-участников СНГ (5-6 октября, 2010 г., Ставрополь). - Ставрополь, 2010. - С. 82-83.

7.ЛямкинГ.И.,Манин Е.А., Вилинская C.B., Головнева С.И., Русанова Д.В., Тихенко Н.И. Бруцеллез в Северо-Кавказском федеральном округе // Актуальные проблемы предупреждения и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций в области санитарно-эпидемиологического благополучия населения государств-участников СНГ: материалы X Межгосударственной научно-практической конференции государств-участников СНГ (5-6 октября, 2010 г., Ставрополь). - Ставрополь, 2010. - С. 76-77.

8. Лямкин Г.И., Ковальчук И.В., Манин Е.А., Вилинская C.B., Головнева С.И., Тихенко Н.И., Герасименко A.A., Латыпова М.С., Сазонов A.B., Поздняков П.М.Бруцеллез в Ставропольском крае // Материалы научно-практической конференции «Здоровье населения и среда обитания. 14-я Ежегодная Неделя медицины Ставрополья». - Ставрополь, 2010. - С. 120-124.

9.Лямкин Г.И., Тихенко Н.И., Манин Е.А., Вилинская C.B., Головнева С.И., Русанова Д.В., Куличенко А.Н. Эпизоотолого-эпидемиологическая обстановка по бруцеллезу в Российской Федерации в 2010 г. и прогноз на 2011 г. // Проблемы особо опасных инфекций. - 2011. - Вып. 1 (107). - С. 20-23 (из перечня ВАК ведущих рецензируемых научных журналов и изданий).

10.Манин Е.А., Лямкин Г.И., Тихенко Н.И. К вопросу использования ГИС-технологий в эпидемиологическом надзоре за бруцеллезом //Современные технологии обеспечения биологической безопасности: материалы 111 научно-практической школы-конференции молодых ученых и специалистов научно-исследовательских организаций Роспотребнадзора (31 мая-2 июня 2011,

Оболенск, Московская область). - Оболенск, 2011. - С. 44-46.

11. Лямкин Г.И., Тихенко Н.И., Манин Е.А., Русанова Д.В., Головне-ва С.И., Вилинская C.B., Куличенко А.Н. Об эпидемической ситуации и заболеваемости бруцеллезом в Российской Федерации в 2011 году и прогнозе на 2012 год // Проблемы особо опасных инфекций. - 2012. - Вып. 1 (111). - С 26-29 (из перечня ВАК ведущих рецензируемых научных журналов и изданий).

12. Лямкин Г.И., Тихенко Н.И., Манин Е.А., Русанова Д.В., Головне-ва С.И., Вилинская C.B. О заболеваемости бруцеллезом в Российской Федерации // Инфекция и иммунитет: материалы X съезда ВНПОЭМП (12-13 апреля, 2012 г., Москва). - Москва, 2012. - С. 166-167.

13. Манин Е.А., Лямкин Г.И., Тихенко Н.И., Русанова Д.В. Геоинформационные технологии при эпидемиологическом надзоре за бруцеллезом в Ставропольском крае // Инфекция и иммунитет: материалы X съезда ВНПОЭМП (12-13 апреля, 2012 г., Москва). - Москва, 2012. - С. 169-170.

14.Русанова Д.В., Лямкин Г.И., Тихенко Н.И., Манин Е.А., Головне-ва С.И., Вилинская C.B. Эпидемическая ситуация по бруцеллезу в Ставропольском крае // Инфекция и иммунитет: материалы X съезда ВНПОЭМП (12-13 апреля, 2012 г., Москва). - Москва, 2012. - С. 190.

15. Лямкин Г.И., Тихенко Н.И., Русанова Д.В., Манин Е.А. Современная эпидемическая обстановка по бруцеллезу в Российской Федерации //Актуальные проблемы инфекций, общих для человека и животных: материалы Всероссийской научно-практической конференции с международным участием (2324 мая, 2012 г., Ставрополь). - Ставрополь, 2012. - С. 51-52.

16. Русанова Д.В., Лямкин Г.И., Манин Е.А., Тихенко Н.И. Совершенствование эпидемиологического надзора за бруцеллезом в Ставропольском крае на основе определения риска инфицирования бруцеллезом // Актуальные проблемы инфекций, общих для человека и животных: материалы Всероссийской научно-практической конференции с международным участием (23-24 мая, 2012 г., Ставрополь). - Ставрополь, 2012. - С. 64-65.

17. Манин Е.А., Лямкин Г.И., Тихенко Н.И., Русанова Д.В. Использование ГИС-технологий в эпидемиологическом надзоре за бруцеллезом в Ставропольском крае // Актуальные проблемы инфекций, общих для человека и животных: материалы Всероссийской научно-практической конференции с международным участием (23-24 мая, 2012 г., Ставрополь). - Ставрополь, 2012.-С. 155-156.

18. Лямкин Г.И., Ковальчук И.В., Тихенко Н.И., Русанова Д.В., Манин Е.А., Головнева С.И., Герасименко A.A., Сазонов A.B. Бруцеллез в Ставропольском крае в 2009 - 2011 гг. // Материалы научно-практической конференции «Здоровье населения и среда обитания. 16-я Ежегодная Неделя медицины Ставрополья». - Ставрополь, 2012. - С. 166-171.

19. Манин Е.А., Лямкин Г.И., Тихенко Н.И., Русанова Д.В., Антонен-ко А.Д., Брюханова Г.Д. Совершенствование эпидемиологического надзора за бруцеллезом с использованием ГИС - технологий// Проблемы особо опасных инфекций. - 2012. - Вып. 114. - С. 32-36 (из перечня ВАК ведущих рецензируемых научных журналов и изданий).

Манин Евгений Анатольевич

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

Сдано в набор 24.11.12. Подписано в печать 24.11.12. Формат 60x84 '/16 Бумага типогр. № 2. Печать офсетная. Гарнитура офсетная. Усл. печ. 1,0. Уч.-изд. л. 1,2. Заказ 2055. Тираж 100 экз.

ГБУЗ СКСКЦЛФКиСМ

«Ставропольский краевой центр лечебной и спортивной медицины» г. Ставрополь, ул. Комсомольская 89.

Актуальность проблемы

Современные компьютерные технологии, в частности, географические информационные системы (ГИС), используемые в настоящее время в эпидемиологическом надзоре за инфекционными болезнями, позволяют пользователям в автоматическом режиме обрабатывать, отображать и анализировать информацию пространственно [Кутырев В.В. с соавт., 2012; КуклевЕ.В. с соавт., 2012].

Использование ГИС происходит поэтапно и включает сбор информации, формирование электронных баз данных; послойное отображение баз данных на электронной карте административного субъекта (край, область, страна) [Кирьякова JI.C. с соавт., 2004].

ГИС обеспечивают уникальные возможности ее применения для решения задач, связанных с анализом и прогнозом эпидемической обстановки, подготовки на их основе проектов управленческих решений [Хакс-холдВ., 1991; Коновалова Н.В., Капралов Е.Г., 1997; Цветков В.Я., 1998; Боев Б.В., 2001; Струков Д.Р., 2005; Сафронов В.А. с соавт., 2010].

ГИС успешно применялись для изучения закономерностей пространственно-временного распределения стационарно-неблагополучных по сибирской язве пунктов, при эпидемиологическом надзоре за чумой, холерой, геморрагической лихорадкой с почечным синдромом (ГЛПС) и брюшным тифом в Саратовской области, при паспортизации очагов туляремии [Кирьякова JI.С. с соавт., 2003; Куклев Е.В. с соавт., 2005; Водопьянов A.C. с соавт., 2005, 2009; Дубянский В.М., 2011; Бельчихина A.B., 2011].

Использование геоинформационных технологий позволяет быстро оценивать ретроспективные данные об активности эпидемических очагов инфекционных болезней на любой административной территории - от конкретного населенного пункта до региона в целом (край, область) или страны, сопоставлять их с оперативной эпидемиологической информацией, анализировать и вырабатывать организационно-управленческие решения по проведению профилактических мероприятий [Ефимов Е.И. с соавт., 2009].

Сведения об использовании ГИС-технологий в эпидемиологическом надзоре за бруцеллезом в Российской Федерации в доступной специальной литературе отсутствуют.

Вместе с тем, существующая в настоящее время система эпидемиологического надзора за бруцеллезом в Российской Федерации нуждается в совершенствовании с использованием последних достижений науки и техники, новых информационных технологий.

Нами в качестве модели для применения ГИС в эпидемиологическом надзоре за бруцеллезом был выбран Ставропольский край (СК), являющийся одним из самых неблагополучных по бруцеллезу субъектов Российской Федерации. Эпидемиологическая обстановка по бруцеллезу в крае определяется наличием бруцеллеза среди сельскохозяйственных животных - мелкого и крупного рогатого скота (MPC и КРС), сосредоточенного большей частью в индивидуальных (личных подсобных) и крестьянских (фермерских) хозяйствах, в которых не обеспечивается соблюдение санитарно-ветеринарных требований к содержанию животных и производству животноводческой продукции [Онищенко Г.Г., 2004; Исаев А.Н., 2006; Желудков М.М. с соавт., 2009; Русанова Д.В., Лямкин Г.И., 2009; Лямкин Г.И. с соавт., 2012].

Учитывая негативную тенденцию развития эпидемического процесса бруцеллеза на территории СК, прямую зависимость уровня заболеваемости людей от эпизоотической обстановки, в том числе и в соседних регионах, ориентированных преимущественно на развитие животноводческой отрасли сельского хозяйства, малую эффективность проводимых противобруцеллез-ных мероприятий, представляется актуальным дальнейшее совершенствование системы эпидемиологического надзора за бруцеллезом с использованием ГИС-технологий.

Основные задачи исследования

1. Проанализировать и оценить эпидемиологическую и эпизоотологи-ческую обстановку по бруцеллезу в Ставропольском крае с 2006 по 2011 г.

2. Разработать структуру и сформировать базы эпидемиологических и эпизоотологических данных по бруцеллезу в Ставропольском крае за период с 2006 г. по 2011 г. для использования в среде Arc GIS 10.

3. Разработать алгоритм использования ГИС-технологий в эпидемиологическом надзоре за бруцеллезом.

4. Провести эпидемиологическое районирование территории Ставропольского края по риску инфицирования бруцеллезом с использованием функциональных возможностей программы Arc GIS 10.

Научная новизна работы

- Впервые разработана структура и осуществлено наполнение двух баз данных по бруцеллезу в Ставропольском крае, совместимых с программой Arc GIS 10. База данных «Эпидемиология бруцеллеза в Ставропольском крае» содержит 11 эпидемиологически значимых показателей (пол, возраст, дата выявления заболевания (число, месяц, год), место заболевания (район, населенный пункт) с географическими координатами, категория населения (сельское, городское), профессиональная принадлежность, клиническая форма заболевания, источник инфекции, факторы передачи инфекции). База данных «Эпизоотология бруцеллеза в Ставропольском крае» содержит семь эпизоотологических показателей (месяц и год регистрации заболевания, категория хозяйства, место заболевания (район, населенный пункт) с географическими координатами, вид животного (КРС, MPC), количество заболевших животных).

- Впервые разработан алгоритм использования ГИС-технологий в эпидемиологическом надзоре за бруцеллезом в Ставропольском крае, заклю8 чающийся в последовательном выполнении следующих операций: сбор сведений о заболеваемости бруцеллезом, создание эпизоотолого-эпидемиологических баз данных по бруцеллезу (Microsoft Access), соединение баз данных с географическими объектами.

- Впервые показана эффективность применения алгоритма использования ГИС в эпидемиологическом надзоре за бруцеллезом и баз данных по бруцеллезу с целью более оперативного и целенаправленного проведения постоянного эпидемиологического мониторинга в автоматическом режиме, обеспечения ретроспективного и оперативного эпидемиологического анализа, пополнения баз данных новыми сведениями, визуализации результатов эпидемиологического надзора.

- Впервые с использованием функции программы Arc GIS 10 «Распределение по квантильным группам» проведено эпидемиологическое районирование территории Ставропольского края по риску инфицирования бруцеллезом. Выделены четыре группы административных территорий с низкими, средними, высокими и очень высокими показателями РИБ, что целесообразно учитывать при осуществлении профилактических мероприятий по бруцеллезу на территории Ставропольского края.

Определены современные особенности эпидемических и эпизоотических проявлений бруцеллезной инфекции в Ставропольском крае. Заболеваемость людей бруцеллезом обусловлена наличием очагов бруцеллеза преимущественно в индивидуальных хозяйствах населения, интенсивностью эпизо-отий среди основных носителей инфекции (крупный рогатый скот), степенью контакта человека с больными животными и продуктами животноводства.

Практическая значимость работы

Результаты исследования использованы при разработке информационно-методических и плановых документов:

1. «Методические рекомендации по районированию территории Ставропольского края по бруцеллезу», одобрены Ученым советом и утверждены директором ФГУЗ «СтавНИПЧИ» Роспотребнадзора 16 апреля 2009 г. Мето9 дические рекомендации внедрены в практическую деятельность Управления Роспотребнадзора по Ставропольскому краю (акт внедрения от 11 июня 2009 г.);

2. «Методические рекомендации по использованию географических информационных систем в эпидемиологическом надзоре за бруцеллезом в Ставропольском крае», одобрены Ученым советом и утверждены директором ФКУЗ Ставропольский противочумный институт Роспотребнадзора 21 ноября 2012 г.;

3. База данных «Эпидемиология бруцеллеза в Ставропольском крае», одобрена Ученым советом ФКУЗ Ставропольский противочумный институт Роспотребнадзора и утверждена директором института 21 ноября 2012 г.;

4. База данных «Эпизоотология бруцеллеза в Ставропольском крае», одобрена Ученым советом ФКУЗ Ставропольский противочумный институт Роспотребнадзора и утверждена директором института 21 ноября 2012 г.;

5. «Комплексный план мероприятий по профилактике бруцеллеза на территории Ставропольского края на 2010 - 2014 годы», утвержден заместителем председателя Правительства Ставропольского края 27 октября 2010 г.

Научные и практически значимые результаты работы используются в лекционном материале для слушателей курсов первичной специализации врачей и биологов по особо опасным инфекциям при ФКУЗ Ставропольский противочумный институт Роспотребнадзора.

Апробация работы

Материалы диссертации доложены на Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых и специалистов учреждений Роспотребнадзора (п. Оболенск, 2010 г.); научно-практической конференции «Актуальные проблемы инфекций, общих для человека и животных» (г. Ставрополь, 2012 г.), а также на итоговых конференциях ФКУЗ Ставропольский противочумный институт Роспотребнадзора (2009, 2010, 2011, 2012 гг.).

Публикации

Основное содержание диссертации изложено в 19 научных работах, пять из которых опубликованы в периодических изданиях, рекомендованных «Перечнем.» ВАК РФ.

Структура диссертации

Диссертация состоит из введения, обзора литературы, четырех глав собственных исследований, заключения и выводов. Работа изложена на 117 страницах компьютерного текста, включает 24 рисунка и 25 таблиц. Список литературы содержит 155 источников, из них 129 - отечественных и 26 - зарубежных.

выводы

1. Впервые разработаны электронные базы данных по бруцеллезу в Ставропольском крае «Эпидемиология бруцеллеза в Ставропольском крае» и «Эпизоотология бруцеллеза в Ставропольском крае», совместимые с программой Arc GIS 10. Базы данных включают сведения по основным 11 эпидемиологическим и семи эпизоотологическим показателям за 2006 - 2011 гг. и позволяют осуществлять ретроспективный и оперативный эпидемиологический анализ.

2. Впервые разработан алгоритм использования ГИС-технологий в эпидемиологическом надзоре за бруцеллезом в Ставропольском крае, включающий сбор сведений о заболеваемости бруцеллезом, создание эпизоотоло-го-эпидемиологических баз данных по бруцеллезу (Microsoft Access), совмещение баз данных с географическими объектами на карте Ставропольского края в среде Arc GIS 10.

3. Разработка алгоритма использования ГИС в эпидемиологическом надзоре за бруцеллезом и баз данных по бруцеллезу позволяет более эффективно, оперативно и целенаправленно проводить постоянный эпидемиологический мониторинг за бруцеллезом в автоматическом режиме, обеспечивать ретроспективный и оперативный эпидемиологический анализ, пополнять базы данных новыми сведениями, визуализировать результаты эпидемиологического надзора.

4. С использованием ГИС подтверждены и дополнены полученные ранее данные об эпидемиологии бруцеллеза в Ставропольском крае в период с 2006 г. по 2011 г. К ним относятся: ведущая роль КРС в качестве источника инфекции, преобладание контактного и алиментарного путей передачи инфекции, преобладание в структуре заболеваемости сельского населения имеющего личные подсобные хозяйства.

5. Впервые с использованием функции программы Arc GIS 10 «Распределение по квантильным группам» проведено эпидемиологическое районирование территории Ставропольского края по риску инфицирования бруцеллезом. Выделены 4 группы административных территорий с низким, средним, высоким и очень высоким показателями РИБ, что необходимо учитывать при проведении профилактических противобруцеллезных мероприятий на территории Ставропольского края.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Современные компьютерные технологии, в частности географические информационные системы, используемые в настоящее время в эпидемиологическом надзоре за инфекционными болезнями, позволяют пользователям в автоматическом режиме обрабатывать, отображать и анализировать информацию пространственно.

ГИС успешно применялись для изучения закономерностей пространственно-временного распределения стационарно неблагополучных по сибирской язве пунктов, при эпидемиологическом надзоре за чумой, холерой, геморрагической лихорадкой с почечным синдромом и брюшным тифом, при паспортизации очагов туляремии. Сведения о использовании ГИС в эпидемиологическом надзоре за бруцеллезом на территории Российской Федерации отсутствуют.

Вместе с тем, существующая в настоящее время система эпидемиологического надзора за бруцеллезом в Российской Федерации нуждается в совершенствовании с использованием последних достижений науки и техники, новых информационных технологий.

Нами в качестве модели для применения ГИС-технологий в эпидемиологическом надзоре за бруцеллезом был выбран Ставропольский край, являющийся одним из самых неблагополучных по бруцеллезу субъектов Российской Федерации.

Анализ заболеваемости бруцеллезом КРС и MPC показал, что за период с 2006 г. по 2011 г. наблюдается ухудшение эпизоотической ситуации в СК.

С 2006 г. по 2011 г. произошло увеличение уровня заболеваемости КРС с 319 гол. до 830 гол. при среднегодовом темпе прироста 34,2 %, а также возрос уровень заболеваемости MPC с 4 до 274 гол. при среднегодовом темпе прироста 221,6 %.

Анализ рядов динамики выявления больного бруцеллезом поголовья MPC в Ставропольском крае показал, что за исследуемый период спад заболеваемости животных наблюдался в 2010 г., когда она снизилась на 37,7 % по сравнению с 2009 г. Наибольшая интенсивность роста заболеваемости животных была зарегистрирована в 2011 г., когда цепной и базисный темпы роста составили 385,9 % и 6850,0 % соответственно. Показатели темпов цепного прироста в этом же году достигли 285,9 %, а базисного прироста 6750,0 % в результате увеличения поголовья заболевшего MPC на 203 животных.

Проведенный анализ рядов динамики выявления больного бруцеллезом поголовья КРС в Ставропольском крае показал, что за исследуемый период спад заболеваемости животных наблюдался в 2009 г., когда заболеваемость снизилась на 22,5 % по сравнению с 2008 г., а наибольшая интенсивность роста заболеваемости КРС была отмечена в 2010 г., когда цепной и базисный темпы роста составили 252,1 % и 230,7 % соответственно. Показатели темпов цепного прироста в этом же году достигли 152,1 %, а базисного прироста 130,7 % в результате увеличения на 444 головы количества животных, заболевших бруцеллезом.

Анализ заболеваемости животных бруцеллезом в крае показывает, что она имеет выраженную весенне-осеннюю сезонность. Случаи заболеваемости животных преимущественно регистрируются в марте, апреле, мае, сентябре и октябре. Средняя заболеваемость за шесть лет (2006 г. - 2011 г.) составила в марте - 9,0 голов/месяц, в апреле - 18,5 голов/месяц, в мае - 6,0 голов/месяц; в сентябре - 6,67 голов/месяц, в октябре - 5,83 голов/месяц. Самые высокие средние коэффициенты сезонности составили в марте - 1,57, в апреле - 3,22, в мае - 1,04; в сентябре - 1,16, в октябре -1,01.

Для повышения эффективности профилактических мероприятий, основанных на оперативном анализе эпизоотических данных, нами создана база данных «Эпизоотология бруцеллеза в Ставропольском крае», структура которой представлена в виде таблицы и содержит семь эпизоотически значимых показателей: дату регистрации заболевания; район, населенный пункт, где было зарегистрировано заболевание; координаты населенных пунктов; категория хозяйства; вид заболевших животных; количество заболевших животных. База данных может использоваться как самостоятельный продукт, так и интегрироваться в среду Are GIS 10.

Заболеваемость людей бруцеллезом в СК в период с 2006 г. по 2011 г. имеет тенденцию к повышению. Так, в 2006 г. был зарегистрирован 61 больной бруцеллезом (ИП — 2,25). В 2007 г. произошло снижение заболеваемости до 35 человек (ИП - 1,29). Однако в 2008 г. заболеваемость вновь увеличилась на 25 % (ИП - 1,74) по сравнению с 2007 г. В 2009 г. заболело 56 человек (ИП - 2,09). В 2010 г. заболело бруцеллезом 72 человека (ИП - 2,69), что превысило заболеваемость бруцеллезом в 2009 г. на 28,7 %. В 2011 г. заболело на 2 человека больше чем в 2010 г., количество заболевших людей при этом составило 76 человек (ИП -2,76).

В результате анализа рядов динамики выявления больных бруцеллезом людей в Ставропольском крае установлено, что в 2007 г. произошло снижение заболеваемости на 42,6 % по сравнению с 2006 г., а наибольшая интенсивность роста количества больных была зарегистрирована в 2010 г., когда цепной и базисный темпы роста составили 128,6 % и 118,0 % соответственно. Показатели темпов цепного прироста в этом же году достигли 28,6 %, а базисного прироста 18,0 % в результате увеличения количества больных на 16 человек.

Показатель заболеваемости детей бруцеллезом в СК в период с 2006 г. по 2011 г. в 2 - 4 раз превышал среднероссийский.

При анализе заболеваемости бруцеллезом по половому признаку выявлено, что более половины заболевших составляют мужчины (66,3 %). На долю женщин пришлось - 33,7 % случаев заболеваемости.

Характерным для эпидемиологических проявлений бруцеллеза в крае является преимущественное поражение этой инфекцией определенных категорий населения. Основная часть (56,2 %) заболевших бруцеллезом - это люди профессионально не связанные с животноводством. В группу лиц профессионально связанных с животноводством входит 24,2 % от общего числа заболевших. Следующую группу составляют владельцы индивидуального скота, на долю которых приходится 19,6 % всех случаев заболеваемости людей бруцеллезом.

По нашему мнению, это связано с сокращением поголовья животных в общественном секторе животноводства и увеличением поголовья скота в частном секторе, а также неконтролируемым процессом реализации мясомолочной продукции на стихийных рынках.

При анализе профессионального состава заболевших наиболее высокая заболеваемость выявлена у ветеринарных специалистов - 50,0 %, среди обслуживающих MPC - 29,8 %, обслуживающих КРС - 17,8 % от общего количества заболевших. Единичные случаи заболевания установлены у работников предприятий по переработке животного сырья (2,4 %). В последние годы наблюдается тенденция к снижению доли профессиональных групп с одновременным ростом удельного веса владельцев личного скота.

Источником заражения людей бруцеллезом в 52 (15,0 %) случаях являлся КРС, в 36 (10,4 %) случаях - MPC. У 259 (74,6 %) больных бруцеллезом, источник заражения не установлен, что свидетельствует о серьезных недостатках в работе по эпидемиологическому расследованию случаев возникновения заболеваний людей бруцеллезом.

Анализ сезонности заболеваемости людей бруцеллезом в СК показал, что случаи заболеваний отмечаются в течение всего календарного года, однако максимум заболевших приходится на август, когда средняя заболеваемость (за 6 лет) составила 9,2 чел/месяц, а средний коэффициент сезонности -1,8.

Основные механизмы передачи инфекции - контактный и алиментарный.

Согласно современным представлениям о развитии эпидемического процесса при зоонозных инфекциях, характер тенденции заболеваемости зависит прежде всего от эпизоотической обстановки на территории распространения инфекционной болезни. Нами изучено влияние количества неблагополучных пунктов по заболеваемости животных бруцеллезом на уровень заболеваемости бруцеллезом людей. В результате установлено, что существует прямая, статистически значимая связь между заболеваемостью людей и количеством неблагополучных по бруцеллезу пунктов сельхозживотных (р = 0,860±0,25, с достоверностью > 96 %).

На основе изучения заболеваемости бруцеллезом людей в СК в период с 2006 г. по 2011 г. нами создана система хранения информации по эпидемиологическим показателям бруцеллеза в Ставропольском крае - электронная база данных программного продукта Microsoft Office Access. Структура базы данных «Эпидемиология бруцеллеза в Ставропольском крае» представлена в виде таблицы и содержит 11 эпидемиологически значимых показателей - пол, возраст, дату выявления заболевания (число, месяц, год), место заболевания (район, населенный пункт), категория населения (сельское, городское), профессиональная принадлежность, тяжесть заболевания, источник инфекции и факторы передачи.

Сохраняющаяся напряженная эпидемическая обстановка по бруцеллезу в Ставропольском крае обуславливает необходимость дальнейшего совершенствования эпидемиологического надзора за данной инфекцией с целью повышения эффективности проводимых профилактических мероприятий. Решение данной проблемы во многом зависит от внедрения новых методов, позволяющих оценивать эпизоото-эпидемическое состояние по бруцеллезу на основе современных информационных технологий - ГИС.

Выбор ГИС определяется возможностью информативно отображать как исходные, так и результирующие данные, получаемые при выполнении на электронных картах аналитических работ. Визуализация показателей заболеваемости населения, как правило, ограничивается использованием базовой географической карты с административно-территориальным делением, отображающей эпидемиологическое и эпизоотологическое состояние территории, при этом все данные наносятся вручную. Недостатком этого метода отображения информации является высокая трудоемкость обработки большого объема разнородной информации, одностороннее рассмотрение опера-ционно-территориальных единиц в административных границах, что снижает оперативность и полноту получения результатов.

Нами в качестве модели для использования современных ГИС в эпидемиологическом надзоре за бруцеллезом взята территория СК. Геоинформационное моделирование на основе программного продукта Arc GIS 10 фирмы ESRI, использующее в комплексе эпидемиологические и эпизоотологические данные, позволяет определить риск инфицирования населения бруцеллезом. Становится реальной не только визуализация отдельных показателей, влияющих на распространение болезни, потенциальной опасности инфицирования бруцеллезом на исследуемой территории и статистической информации о заболеваемости населения, но и их интеграция. В результате создается объективная оценка сложившейся эпизоото-эпидемической ситуации и риска инфицирования людей бруцеллезом.

Нами предложен алгоритм использования геоинформационной системы (Arc GIS 10) в эпидемиологическом надзоре за бруцеллезом, который включает три основные этапа, представленные блоками последовательно выполняемых действий (рисунок 13):

Первый этап - подготовительный - включает анализ сведений по эпидемиологии и эпизоотологии бруцеллеза в СК и их упорядочение в базы данных «Эпидемиология бруцеллеза в Ставропольском крае» и «Эпизоотология бруцеллеза в Ставропольском крае», созданные на платформе программного продукта Microsoft Access. Сформированные базы данных могут использоваться как самостоятельный продукт, так и в виде рабочего компонента программы Arc GIS 10.

Второй этап — работа в среде Arc GIS 10 - представлен определенным порядком последовательно выполняемых действий при работе с Arc GIS 10. На данном этапе проводится визуализация информации, находящейся в базахданных на карте СК, и районирование территории СК по риску инфицирования бруцеллезом.

Третий этап - выработка предложений для принятия управленческих решений. На данном этапе осуществляется подготовка предложений по совершенствованию профилактических мероприятий по бруцеллезу на основе проведенного анализа.

В результате проведенной работы нами разработаны алгоритм использования ГИС-технологий в эпидемиологическом надзоре за бруцеллезом и порядок работы в среде Are GIS 10 с базами данных «Эпидемиология бруцеллеза в Ставропольском крае» и «Эпизоотология бруцеллеза в Ставропольском крае», подготовлены и утверждены директором института «Методические рекомендации по использованию географических информационных систем (ГИС) в эпидемиологическом надзоре за бруцеллезом в Ставропольском крае», предназначенные для использования в работе эпидемиологов ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Ставропольском крае».

Для проведения районирования территории СК нами предложено использовать функцию программы Are GIS 10 «Распределение по квантильным группам», которая осуществляет распределение заболеваемости по группам в автоматическом режиме.

Для каждого района СК была рассчитана величина РИБ с поправкой на показатель индекса эпизоотичности, что позволило нам объединить выделенные группы территорий по степени эпидемической опасности.

В результате проведенного районирования с использованием программы Are GIS 10 территория края была разделена на четыре группы, в которые вошли административные районы края с различными показателями РИБ и соответственно с различной степенью эпидемической опасности.

1 группа - районы с низкой степенью опасности (семь районов), в которых показатели РИБ от 0 до 0,35 включительно (IV степень): Грачевский, Кировский, Кочубеевский, Красногвардейский, Новоалександровский, Советский и Труновский.

2 группа - районы со средней степенью опасности (семь районов), в которых показатели РИБ от 0,36 до 1,12 включительно (III степень): Александровский, Изобильненский, Ипатовский, Минераловодский, Петровский, Предгорный, Шпаковский.

3 группа — районы с высокой степенью опасности (шесть районов), в которых показатели РИБ от 1,13 до 3,63 (И степень): Андроповский, Апана-сенковский, Благодарненский, Буденновский, Георгиевский и Курский.

4 группа - районы с очень высокой степенью опасности (шесть районов), в которых показатели РИБ от 3,64 до 17,69 (I степень): Арзгирский, Левокумский, Нефтекумский, Новоселицкий, Степновский и Туркменский.

Результаты проведенного нами ранжирования территории CK с использованием Are GIS 10 показали, что наибольший РИБ отмечается в районах, граничащих на востоке с Республиками Калмыкия и Дагестан (Арзгирский, Левокумский, Нефтекумский). Максимальный РИБ отмечается в Нефтекум-ском (17,69) районе CK, прилегающем к Республике Дагестан, где установлен самый высокий уровень заболеваемости бруцеллезом в СКФО, а так же в Арзгирском (6,86) и Левокумском (7,33) районах, граничащих с Республикой Калмыкия, где регистрируется наибольший уровень заболеваемости в ЮФО. Высокие показатели РИБ также отмечаются в Новоселицком (11,71) Степ-новском (12,77), Туркменском районе (5,14), что, на наш взгляд, связано с неконтролируемыми миграционными процессами сельскохозяйственных животных из близлежащих районов - Курского и Нефтекумского (рисунок 24).

Административные территории, имеющие III - 1Устепень опасности по РИБ, находятся в центральной и северной частях края, которые граничат с Краснодарским краем и Ростовской областью, и южной части, граничащей с Кабардино-Балкарской и Карачаево-Черкесской республиками, где отмечаются низкие уровни заболеваемости по сравнению с другими субъектами РФ.

Причиной такого распределения степени опасности и риска инфицирования населения бруцеллезом, на наш взгляд, является длительное неблагополучие по бруцеллезу этих территорий в виду постоянного пополнения поголовья MPC и КРС неучтенным поголовьем из Республики Дагестан и Республики Калмыкия, которое осуществляется без карантинизации и соблюдения ветеринарных норм и правил. В последующем это приводит к заражению здорового поголовья MPC и КРС и, как следствие, к заражению людей.

Таким образом, разработанный нами алгоритм использования программного продукта Arc GIS 10 в эпидемиологическом надзоре за бруцеллезом способствует совершенствованию эпидемиологического надзора за бруцеллезом в Ставропольском крае, его использование позволит осуществлять эпидемиологический мониторинг за бруцеллезом в автоматическом режиме. Имеется возможность пополнения эпидемиологических и эпизоотологичес-ких баз данных по бруцеллезу новыми сведениями, визуализации результатов эпидемиологического анализа на конкретной административной территории СК.