Автореферат и диссертация по медицине (14.00.30) на тему:Прогнозирование эпидемии ВИЧ-инфекции среди потребителей внутривенных наркотиков

Актуальность исследований. Эпидемия ВИЧ-инфекции является мощнейшим геополитическим фактором, оказывающим пагубное воздействие на все человечество [68]. В последнее десятилетие отмечаются высокие темпы распространения ВИЧ-инфекции среди населения на всей территории России. Стремительный рост числа случаев ВИЧ-инфекции с 1996 г. обусловлен активным вовлечением в эпидемический процесс лиц, потребляющих наркотики внутривенно [24, 60]. К началу 2004 года общее количество зарегистрированных ВИЧ-инфицированных граждан РФ достигло 271 тысяч человек, при этом их реальное число на территории страны оценивается акад. В.В.Покровским более 1 млн. человек.

В целом процессы становления и развития эпидемии ВИЧ-инфекции в России можно охарактеризовать несколькими периодами: 1) начальный период - появление первых ВИЧ-инфицированных в 1987 г. и медленное распространение ВИЧ в нескольких группах риска до 1995 г.; 2) период эпидемического подъема с 1996 по 2001 гг., когда в течение первых 5 лет наблюдался быстрый рост числа ВИЧ-инфицированных среди потребителей внутривенных наркотиков; 3) период временной стабилизации эпидемии (с 2002 г. по настоящее время) с постепенным «заносом» ВИЧ в другие группы населения, преимущественно за счет половых контактов.

Негативные тенденции наркомании в России, на фоне усиления процессов миграции населения, обусловили широкое распространение социально-значимых заболеваний: ВИЧ-инфекции, вирусных гепатитов, туберкулеза и инфекций, передаваемых половым путем [10, 38, 39, 56, 62, 79, 86]. За период с 1992 по 2003 г. распространение наркомании в России характеризовалось ростом заболеваемости, увеличением доли больных наркоманиями среди подростков, расширением спектра потребляемых наркотиков с преобладанием героина, который употребляется преимущественно внутривенно [46]. На конец 2003 года в наркологической службе РФ было зарегистрировано около 495 тыс. человек: 343 тыс. -больных наркоманией и 152 тыс. - злоупотребляющих наркотическими веществами. Однако экспертные оценки реального числа потребителей наркотиков в РФ превышают официальные данные в 3-7 раз для разных регионов страны [38, 46].

Таким образом, сообщество наркоманов с 1996 года была главным звеном и движущей силой развития эпидемии ВИЧ-инфекции в России, т.к. «занос» ВИЧ в этот период (период максимальной скорости распространения и потребления наркотиков) в быстро расширяющееся сообщество наркоманов положило начало процессам становления и укоренения ВИЧ-инфекции на многих территориях страны. В настоящее время внутривенное введение наркотиков остается доминирующим фактором риска заражения ВИЧ среди установленных случаев ВИЧ-инфекции в России. Несмотря на снижение количества новых случаев ВИЧ-инфекции среди наркоманов в 2002-2003 гг., потенциальный контингент для распространения ВИЧ среди потребителей наркотиков, по мнению экспертов, достаточно велик [24].

Наиболее пораженной категорией населения России среди потребителей наркотиков и ВИЧ-инфицированных являются мужчины в возрасте 15-29 лет. В последнее время отмечается тенденция к росту числа женщин, как в сообществе наркоманов, так и среди ВИЧ-инфицированных лиц [24, 46]. Затрагивая социально-активную часть населения, проблемы наркомании и ВИЧ-инфекции представляют реальную угрозу социально-экономическому развитию, а также национальной безопасности страны [55, 58, 60].

Учитывая возрастные особенности ВИЧ-инфицированных потребителей внутривенных наркотиков, существует высокий риск распространения ВИЧ-инфекции среди основного населения страны за счет половых контактов. По данным Российского Федерального научно-методического центра по профилактике и борьбе со СПИДом в 2001-2003 гг. во многих регионах страны отмечается возрастание значимости полового пути передачи ВИЧ [24].

В этих условиях исследование закономерностей развития сопряженных процессов распространения наркомании и ВИЧ-инфекции (среди потребителей внутривенных наркотиков и активных гетеросексуалов) является чрезвычайно актуальной как научной, так и практической задачей. Изучение сложного сочетания двух масштабных процессов на основе единого эпидемиологического подхода с помощью методов компьютерного моделирования до настоящего времени не проводилось.

Согласно общим принципам эпидемиологии [7] ограничение и подавление эпидемии ВИЧ-инфекции может быть достигнуто при реализации комплекса мер противодействия, которые должны быть направлены: 1) на последовательное уменьшение численности групп высокого риска заражения ВИЧ среди населения; 2) на «разрыв» механизма передачи ВИЧ в группах риска; 3) на выявление и эффективный контроль за ВИЧ-инфицированными. О потенциальной эффективности этих и других мер противодействия эпидемии ВИЧ-инфекции сегодня свидетельствуют процессы «торможения» национальных эпидемий на территории промышленно-развитых стран мира: США, стран Северной и Центральной Европы, Канады и Австралии [28, 110, 126].

Для планирования рациональной стратегии противодействия эпидемии ВИЧ/СПИД на территории России органы здравоохранения страны должны иметь опережающую (прогнозную) информацию по возможным сценариям развития эпидемий на среднесрочную перспективу с учетом мер противодействия, направленных на предупреждение распространения наркомании и ВИЧ-инфекции одновременно. Поэтому необходимость анализа и прогнозирования масштабов и динамики эпидемии наркомании и ВИЧ-инфекции с учетом мер противодействия эпидемии достаточно очевидна.

Цель работы. На основе современной методологии математического и компьютерного моделирования составить прогнозы распространения наркомании и развития эпидемии ВИЧ-инфекции на территории России до 2010 года с учетом реализации возможных мер противодействия.

Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи:

1. Провести ретроспективный анализ процессов распространения наркомании и развития ВИЧ-инфекции на территории России.

2. Разработать концепцию и прогностические модели для изучения сложного (сопряженного) процесса распространения наркомании и ВИЧ-инфекции с применением современной методологии математического и компьютерного моделирования.

3. На основе прогностических моделей и системы сценариев провести вычислительные эксперименты по анализу и прогнозу процессов распространения наркомании и ВИЧ-инфекции на территории России до 2010 года в зависимости от реализации основных мер противодействия.

4. Согласно прогнозам оценить масштабы и интенсивность распространения наркомании и ВИЧ-инфекции на территории России до 2010 года и составить оценки уровня защищенности населения от ВИЧ-инфекции.

Научная новизна. Предложен новый подход к анализу и прогнозированию динамики развития сопряженных процессов наркомании и ВИЧ-инфекции, основанный на современной методологии математического и компьютерного моделирования эпидемий.

Впервые была реализована система прогностических (математических) моделей для изучения процессов распространения наркомании и ВИЧ-инфекции на территории России среди потребителей внутривенных наркотиков и активных гетеросексуалов с учетом реализации возможных мер противодействия наркомании и ВИЧ-инфекции.

Получены научно-обоснованные прогнозы развития эпидемии наркомании и ВИЧ-инфекции на территории России на период до 2010 года.

Практическая значимость.

1. Система прогностических (математических) моделей процессов распространения наркомании и развития эпидемии ВИЧ-инфекции рекомендуется для изучения процессов распространения инфекционных и неинфекционных заболеваний типа SEIF (S - восприимчивые; Е — лица в инкубации; I - больные; F - умершие).

2. Комплекс программ по наркомании и ВИЧ-инфекции целесообразно применять при создании компьютерного тренажера по обучению специалистов современным методам решения прогнозно-аналитических задач и задач противодействия наркомании и ВИЧ-инфекции на территории России.

3. Прогностические оценки (масштабы и интенсивности) наркомании и эпидемии ВИЧ-инфекции, полученные с помощью компьютерного моделирования, рекомендуется использовать для подготовки прогнозноаналитических материалов по мерам противодействия наркомании и эпидемии ВИЧ-инфекции (страна в целом, федеральные округа, субъекты федерации и крупные города России).

Внедрение результатов диссертационной работы в практику.

Прогностические модели эпидемии ВИЧ-инфекции были использованы в методических рекомендациях по планированию мер противодействия эпидемии ВИЧ-инфекции среди внутривенных наркоманов в ГУ НИИЭМ им. Н.Ф. Гамалеи РАМН (при участии д.м.н., проф. Т.А. Семененко).

Научный инструментарий (математические модели и компьютерные программы) для изучения различных эпидемий применялся при выполнении следующих научно-исследовательских работ:

1) «Математическое моделирование и прогнозирование сценариев развития эпидемий и эпизоотий в чрезвычайных ситуациях природного и техногенного характера» (в рамках Федеральной целевой программы "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники" на 2002-2006 годы).

2) «Разработка прогностических моделей процессов распространения наркомании на территории России» (в рамках Договора о научно-техническом сотрудничестве между ГУ НИИЭМ им. Н.Ф. Гамалеи РАМН и Национальным научным центром наркологии МЗ РФ, г. Москва).

3) «Математическое моделирование и прогнозирование сценариев развития эпидемий в чрезвычайных ситуациях природного и техногенного характера» (в рамках Договора по НИР№60(5) между ГУ НИИЭМ им. Н.Ф. Гамалеи РАМН и РосНИПЧИ «Микроб» МЗ РФ, г. Саратов).

Прогностические модели сопряженных процессов наркомании и ВИЧ-инфекции вошли в коллекцию моделей эпидемий социальнозначимых заболеваний лаборатории эпидемиологической кибернетики ГУ НИИЭМ им. Н.Ф. Гамалеи РАМН (руководитель - д.т.н. Б.В.Боев).

Апробация работы. Материалы диссертации были доложены:

1) на заседании Московского отделения Всероссийского научно-практического общества эпидемиологов, микробиологов и паразитологов, октябрь 2001 г.;

2) на двух конференциях пользователей программных продуктов ESRI&ERDAS в России и странах СНГ, октябрь 2001 г., октябрь 2004 г., Голицыно (Московская обл.);

3) на научной конференции с международным участием «Достижения отечественной эпидемиологии в XX веке. Взгляд в будущее», ноябрь 2001 г., Санкт-Петербург;

4) на научно-практической конференции «Социальная информатика -2002», апрель 2002 г., Москва;

5) на VII съезде Всероссийского общества эпидемиологов, микробиологов и паразитологов, март 2002 г., Москва;

6) на научно-практической конференции с международным участием «Вирусный гепатит В - диагностика, лечение и профилактика (к 40-летию открытия HBsAg)», май 2004 г., Москва.

Апробация диссертации состоялась 29 мая 2003 года на научной конференции отдела эпидемиологии ГУ НИИЭМ им. Н.Ф. Гамалеи РАМН. Публикации. По материалам диссертации опубликовано 5 научных работ.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

ВЫВОДЫ

1. Ретроспективный анализ распространения наркомании и развития эпидемии ВИЧ-инфекции на территории России показал, что для решения задач прогнозирования наркомании и ВИЧ-инфекции целесообразно использовать эпидемиологические модели. Исходные статистические данные отражают эпидемический характер распространения наркомании в период с 1992 по 2003 гг. со средним временем удвоения числа наркоманов - 2.92 года, а ВИЧ-инфекции среди потребителей внутривенных наркотиков в период с 1996 по 2003 гг. со средним временем удвоения - 1.04 года.

2. Разработана концепция моделирования и прогнозирования сопряженных процессов распространения наркомании и ВИЧ-инфекции на основе последовательного изучения 3-х составляющих объекта прогнозирования: 1) распространения наркомании на территории России; 2) распространения ВИЧ-инфекции среди потребителей внутривенных наркотиков; 3) распространения ВИЧ-инфекции среди активных гетеросексуалов.

3. Впервые установлена функциональная зависимость с высокой степенью статистической значимости (R =0.97) численности ВИЧ-инфицированных лиц в группе с неустановленным фактором заражения от численности двух групп с установленным фактором заражения ВИЧ: внутривенное введение наркотиков (коэффициент влияния - 0.43) и гетеросексуальный контакт (коэффициент влияния - 4.06).

4. Реализованы прогностические модели процессов распространения ВИЧ-инфекции на территории России среди потребителей наркотиков, активных гетеросексуалов и группы с неустановленным фактором передачи, которые отражают сложный эпидемический процесс с адекватностью в 97%.

5. Вычислительные эксперименты по оценке масштабов и интенсивности развития эпидемий наркомании и ВИЧ-инфекции на территории России до 2010 года по сценарию без мер противодействия показали, что:

- при сохранении существующих тенденций распространения наркомании количество потребителей внутривенных наркотиков к 2010 году будет составлять порядка 228 тыс. человек;

- в период 2004-2010 гг. действующая тенденция к снижению количества потребителей внутривенных наркотиков приведет к уменьшению числа ВИЧ-инфицированных среди них; масштабы ВИЧ-инфекции к 2010 году среди активных гетеросексуалов и лиц с неустановленным фактором заражения ВИЧ зависят от численности ВИЧ-инфицированных среди потребителей внутривенных наркотиков;

- общее число ВИЧ-инфицированных в трех группах к концу 2010 года может превысить 1 млн. 570 тысяч человек, в том числе более 830 тыс. человек среди групп ВИЧ-инфицированных с установленными факторами риска (внутривенное введение наркотиков, гетеросексуальный контакт) и около 740 тыс. человек в группе с неустановленным фактором заражения;

- к 2010 году в группе с неустановленным фактором заражения доля ВИЧ-инфицированных с половым путем передачи (гетеросексуальный контакт) будет составлять от 80 до 94%.

6. Вычислительные эксперименты по оценке масштабов и интенсивности распространения наркомании и эпидемии ВИЧ-инфекции на территории России до 2010 года по системе сценариев мер противодействия показали, что при сохранении существующих тенденций к снижению численности потребителей внутривенных наркотиков, меры противодействия распространению наркомании, предпринятые в 2005 году, оказывают слабое влияние на масштабы наркомании и ВИЧ-инфекции. Основной эффект по ограничению эпидемии ВИЧ-инфекции следует ожидать от мер противодействия, направленных на группы потребителей внутривенных наркотиков и активных гетеросексуалов.

7. Вычислительные эксперименты по оценке уровня защищенности населения России от ВИЧ-инфекции на период с 2005 по 2010 гг. показали, что существуют меры ограничения эпидемии ВИЧ-инфекции, которые должны включать меры по эффективному противодействию парентеральной передачи ВИЧ среди потребителей внутривенных наркотиков.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Этот раздел посвящен обсуждению общих вопросов моделирования и прогнозирования эпидемии ВИЧ-инфекции, адресованных к перспективам использования материалов настоящей диссертации. В свое время, в середине 60-х годов XX века, выход из «творческого» тупика моделирования эпидемий, связанный с несоответствием абстрактных математических моделей эпидемий (детерминированных и вероятностных) реальным эпидемическим процессам, был найден в СССР выдающимися советскими учеными - акад. О.В.Барояном и проф. Л.А.Рвачевым (1968). Ими была предложена и затем разработана уникальная методология математического и компьютерного моделирования эпидемий, основанная на фундаментальных идеях теоретической физики - механики сплошных сред (Лившиц, Ландау, 1984). На основе новой методологии моделирования в НИИЭМ им. Н.Ф.Гамалеи АМН СССР была разработана модель крупномасштабной эпидемии гриппа (вирусной инфекции с аэрогенным механизмом передачи) на территории 200 городов СССР, которая сняла остроту несоответствия формальных моделей эпидемий и реально существующих эпидемий в человеческом обществе. В 60-70 годы в СССР, а и затем в 80-90 годы в РФ, на основе методологии моделирования эпидемий — эпиддинамики проф. Л.А.Рвачева были созданы принципиально новые, распределенные модели эпидемий и вспышек вирусных и бактериальных инфекций [12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22]. Новые модели эпидемий по качеству результатов прогнозно-аналитических исследований существенно превосходили результаты, полученные на моделях, вытекающих из методологии моделирования Кермака - Мак Кендрика, предложенной в 20- годы XX века [121, 122].

В диссертации приведены соотношения распределенных моделей эпидемического процесса типа SEIF, ориентированных на изучение процессов распространения наркомании и развития эпидемии ВИЧ-инфекции на территории России. Эти модели в полной мере используют потенциальные возможности эпиддинамики по адекватному отображению динамики развития патологических процессов наркомании и ВИЧ-инфекции, а также особенностей распространения этих 2-х фатальных заболеваний в их взаимосвязи. В прогностических моделях распространения наркомании и развития эпидемии ВИЧ-инфекции в количественной форме заданы характеристики и коэффициенты математических моделей, которые имеют свою прагматическую ценность.

Вместе с тем, новые математические модели для прогнозирования процессов наркомании и ВИЧ-инфекции стали компромиссом между обобщенной теоретической моделью типа SEIRF и располагаемой клинической и эпидемиологической статистикой. В результате при моделировании наркомании и ВИЧ-инфекции была использована единая теоретическая модель типа SEIF, ориентированная на использование имеющейся статистики по наркомании и ВИЧ-инфекции. Все сложности в поиске компромиссной теоретической модели типа SEIF (по результатам компьютерного моделирования) остались за рамками диссертации, однако основные аспекты построения моделей эпидемических процессов наркомании и ВИЧ-инфекции отражены в материалах главы 7.

Анализ публикаций и материалов ВОЗ, других международных организаций по проблеме ВИЧ/СПИД показывает, что развитие эпидемической ситуации с ВИЧ-инфекцией на территории России на перспективу 5-10 лет скоро потребует исследований по прогнозированию эпидемии ВИЧ-инфекции на Украине, в Белоруссии, Казахстане и других странах ближнего зарубежья. Дело в том, что для современной России с ее «открытыми» границами, несмотря на возможные меры противодействия наркомании и ВИЧ-инфекции, в перспективе будет трудно удержать национальную эпидемию ВИЧ/СПИД в допустимых пределах. С территории соседних стран в ближайшие годы вероятен рост трафика наркотиков, интенсивный «занос» ВИЧ-инфекции (других заболеваний) вместе с нарастающим потоком мигрантов. Такое развитие эпидемической ситуации по ВИЧ-инфекции в диссертации не рассматривалось, поэтому в перспективе возможны специальные исследования по созданию более сложной прогностической модели для нескольких эпидемий ВИЧ-инфекции на территории соседних стран (Россия, Украина, Белоруссия, Казахстан и др.).

Для реализации такого исследования в диссертации имеется соответствующий научный инструментарий:

- научная концепция исследований по моделированию, разработанная система прогностических (математических) моделей развития эпидемии ВИЧ-инфекции;

- разработанный комплекс компьютерных программ, сценарии возможного развития эпидемической ситуации по ВИЧ-инфекции с учетом мер противодействия, которые позволяют провести соответствующие вычислительные эксперименты по прогнозированию эпидемии;

- необходимый опыт в проведении вычислительных экспериментов по прогнозированию эпидемии ВИЧ-инфекции, в том числе с учетом реализации доступных мер противодействия.

Другим направлением перспективных исследований, которое вытекает из материалов диссертации, является адаптация прогностических (математических) моделей наркомании и ВИЧ-инфекции к задачам изучения и прогноза процессов распространения парентеральных гепатитов В, С и других инфекционных заболеваний, связанных с наркоманией, на территории России. При реализации таких исследований необходимы существенные доработки как научной концепции, так и методологии математического моделирования эпидемических процессов парентеральных вирусных гепатитов В, С и моделей мер противодействия.

Таким образом, материалы диссертации могут быть использованы в перспективных исследованиях по прогнозированию инфекционной патологии, обусловленной распространением наркомании на территории России и стран ближнего зарубежья.

120