Автореферат и диссертация по медицине (14.02.02) на тему:Современные тенденции в эпидемиологии токсокароза и методические подходы к прогнозированию эпидемического процесса

КОСОВА АННА АЛЕКСАНДРОВНА

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕНДЕНЦИИ В ЭПИДЕМИОЛОГИИ ТОКСОКАРОЗА И МЕТОДИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ К ПРОГНОЗИРОВАНИЮ ЭПИДЕМИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

14.02.02 - эпидемиология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

005010358

2 ФЕВ 2012

Пермь-2012

005010358

Работа выполнена в Государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Уральская государственная медицинская академия» Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации, г. Екатеринбург

Научный руководитель:

доктор медицинских наук,

профессор Слободенюк Александр Владимирович

Официальные оппоненты:

доктор медицинских наук,

профессор Сергевнин Виктор Иванович

кандидат медицинских наук Девятков Михаил Юрьевич

Ведущая организация: Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Северо-западный государственный медицинский университет им. И.И. Мечникова» Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации.

Защита состоится «-су » февраля 2012 г. в 10.00 часов на заседании диссертационного совета Д 208.067.04 при Государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Пермская государственная медицинская академия им. ак. Е.А. Вагнера» Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации (614000, г.Пермь, ул. Петропавловская, 26).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГБОУ ВПО «ПГМА им. ак. Е.А. Вагнера» Минздравсоцразвития России (614000, г. Пермь, ул. Петропавловская, 26) и на сайте www.psma.ru с авторефератом.

Автореферат разослан « » января 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор медицинских наук, профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы .

В настоящее время заболеваемость населения токсокарозом в Российской Федерации продолжает оставаться эпидемиологически значимой. Количество инвазированных токсокарами в России превышает 0,5 миллиона человек [Шевырева М.П. с соавт., 2002]. По данным официальной регистрации в период с 1991 г. по 2009 г. уровень заболеваемости токсокарозом увеличился в 160 раз и составил 1,6 на 100 тысяч населения [«О санитарно-эпидемиологической обстановке в Российской Федерации в 2009 году», 2010]. Однако, общее количество людей, инвазированных токсокарами, является лишь предположительным в связи с тем, что данный паразитоз относится к группе ларвальных гельминтозов и не всегда регистрируется [Лысенко А.Я., 1998].

В нашей стране токсокароз распространен повсеместно. Наиболее часто данный паразитоз регистрируется в Центральном, Поволжском, Уральском, Западно-Сибирском и Дальневосточном регионах. Свердловская область является одним из лидирующих регионов России по уровню заболеваемости токсокарозом [«Профилактика ...», 2001; Запарий С.П., 2003].

В последние годы в Уральском регионе отмечается рост показателей инцидентности токсокароза, которая в структуре всей паразитарной заболеваемости характеризовалась тенденцией к росту. Если ежегодное увеличение заболеваемости отдельными паразитарными нозоформами исчислялось несколькими процентами, то заболеваемость токсокарозом каждый год увеличивалась в 1,5-2 раза [«О санитарно-эпидемиологической обстановке в Свердловской области за 2009 год», 2010].

В Свердловской области до настоящего времени активно изучалась клиника, патогенез, вопросы диагностики токсокароза, оценивались методы лечения заболевания, в то время как исследований эпидемиологического характера до сих пор не проводилось. Существующая система эпидемиологического надзора реализуется без учета региональных особенностей распространения токсокароза, поэтому эффективность мероприятий по управлению эпидемическим процессом

недостаточна. Одним из направлений оптимизации эпидемиологического надзор является повышение качества прогнозирования заболеваемости населени токсокарозом в рамках диагностической подсистемы, но до настоящего момент математическое моделирование эпидемического процесса данной инвазии н проводилось. В тоже время существует широкий спектр методов, которые можн использовать в целях прогнозирования поведения паразитарных систем, в т.ч. при токсокарозе.

Данные вопросы определяют необходимость проведения исследований по этим направлениям. Изучение эпидемиологической ситуации по токсокарозу позволит расширить наши представления о нозоареале этой инвазии, особенностях течения эпидемического процесса, оптимизировать эпидемиологический надзор, особенно в диагностической подсистеме с выходом на прогнозирование заболеваемости.

Цель исследования — выявить современные эпидемиологические особенности токсокароза и оценить возможность применения используемых в медицинских исследованиях методов прогнозирования заболеваемости для моделирования эпидемического процесса этой инвазии.

Задачи исследования

1. Изучить проявления эпидемического процесса токсокароза по данным регистрируемой заболеваемости и результатам скрининговых серологических исследований.

2. Оценить обсемененность различных объектов внешней среды яйцами токсокар.

3. Определить степень влияния на заболеваемость населения токсокарозом климатических факторов (температура воздуха, почвы, относительная влажность воздуха).

4. Оценить возможность прогнозирования эпидемического процесса токсокароза с помощью методов линейного и нелинейного анализа данных.

Научная новизна

Впервые проведено комплексное изучение эпидемического процесса токсокароза по данным официально регистрируемой заболеваемости населения,

результатам селективного серологического скрининга и паразитологических исследований с учетом климатических параметров на изучаемой территории.

Впервые научно обоснована возможность применения для краткосрочного прогнозирования интенсивности эпидемического процесса токсокароза модифицированного метода Херста, метода регрессионного анализа с учетом климатических факторов, влияющих на созревание яиц гельминта в почве, а также современных нейросетевых технологий. Определены наиболее эффективные методы прогнозирования.

Практическая значимость

Комплексное изучение эпидемического процесса токсокароза по данным регистрируемой заболеваемости, серологического скрининга и паразитологических исследований, свидетельствует о целесообразности применения этого сочетанного приема в практике работы учреждений Роспотребнадзора.

Сравнительная оценка результативности современных методов прогнозирования заболеваемости токсокарозом позволяет рекомендовать для практического здравоохранения наиболее эффективный из них — метод искусственных нейронных сетей, на основе которых разработан оригинальный программный продукт «Рго§по»>.

Положения, выносимые на защиту

1. В многолетней динамике эпидемический процесс токсокароза по данным регистрируемой заболеваемости, серологических и паразитологических исследований характеризовался широким распространением возбудителя в окружающей среде и инвазированием людей всех возрастных групп. Группой риска заражения Т. сапй являлись дети 3-6 лет. Инвазированность жителей сельской местности в 2,5 раза выше, чем городского населения. Уровень регистрируемой заболеваемости детерминирован климатическими условиями.

2. Современные методы линейного и нелинейного анализа показателей многолетней динамики заболеваемости населения токсокарозом в сочетании с климатическими параметрами позволяют осуществлять краткосрочный прогноз интенсивности эпидемического процесса данной инвазии. Метод линейной регрессии и

искусственные нейронные сети являются наиболее эффективными для прогнозирования заболеваемости населения токсокарозом на период до одного года.

Внедрение результатов исследования

Основные положения, изложенные в диссертации, внедрены в учебный процесс кафедры эпидемиологии ГБОУ ВПО УГМА Минздравсоцразвития России на додипломном уровне (лекции, практические занятия) и последипломном уровне (интернатура по эпидемиологии, циклы специализации, общего и тематического усовершенствования врачей). Разработанные методические подходы к оценке эпидемического процесса токсокароза и математическая модель на основе нейронных сетей, реализованная в программном продукте «Рго^ог», внедрены в практику работы Управления Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека по Свердловской области (акты внедрения: № 01-01-17-09-03/22910 от 21.11.2011г. и от 15.11.2011г.). Подана заявка на регистрацию авторского права на программу «Рго^ог» (регистрационный № 2011618728 от 16.11.2011 г.). Результаты выполненных исследований использованы при подготовке Государственного доклада «О санитарно-эпидемиологической обстановке в Свердловской области за 2009 год».

Апробация работы

В 2003 году материалы диссертационной работы были отмечены поощрительной премией в рамках городского конкурса на лучшую научноисследовательскую работу, имеющую практическую значимость для развития г. Екатеринбурга.

Материалы работы были представлены на IV окружной научно-практической конференции «Актуальные вопросы вирусных инфекций», посвященной 90-летию ФГУН «Екатеринбургский НИИ вирусных инфекций Роспотребнадзора» (г. Екатеринбург, 2010 г.) и на Всероссийской научно-практической конференции с международным участием, посвященной 80-летию кафедры эпидемиологии и доказательной медицины Первого московского государственного медицинского университета им. И.М. Сеченова «Актуальные проблемы эпидемиологии на современном этапе» (Москва, 2011 г.).

Результаты исследований докладывались и обсуждались на VI научнопрактической конференции с международным участием «Санкт-Петербургские научные чтения» (Санкт-Петербург, 2004г.) и Российско-Корейской научной конференции (г. Звенигород, 2011г.).

Диссертационная работа апробирована 15.11.2011 г. на совместном заседании научной Проблемной комиссии по микробиологии, эпидемиологии и инфекционным болезням, кафедры эпидемиологии и кафедры микробиологии, вирусологии и иммунологии ГБОУ ВПО УГМА Минздравсоцразвития России.

Публикации

По материалам диссертации опубликовано 13 научных работ, в том числе 3 в изданиях, рекомендованных ВАК.

Структура и объем диссертации

Диссертация изложена на 157 страницах компьютерной верстки, состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов, 3 глав собственных исследований, заключения, выводов, приложения (инструкция к программному продукту), списка литературы, включающего 235 источников (156 отечественных и 79 зарубежных авторов). Работа иллюстрирована 26 таблицами и 32 рисунками.

Личный вклад автора

Соискателем проведены научно-информационный поиск, анализ и обобщение данных специальной литературы и сформулированы цель, задачи, основные направления исследований. Автором лично проанализирована заболеваемость населения Свердловской области токсокарозом, проведен корреляционный и регрессионный анализ заболеваемости и климатических параметров, разработана математическая модель эпидемического процесса токсокароза, оценена возможность применения модифицированного метода Херста для прогнозирования динамики заболеваемости населения. При консультативном участии специалистов в области математического анализа и программирования, автором разработаны нейросетевые модели, проведена статистическая обработка полученных результатов. Диссертантом лично были проведены выборочные паразитологические и серологические исследования, систематизированы и проанализированы данные санитарно-паразитологического мониторинга факторов

окружающей среды, результатов серологического обследования различных категорий пациентов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Материалы и методы

Работа выполнялась на протяжении 2003 — 2010 гг. на различных административных территориях Свердловской области. В качестве объектов для исследований были использованы:

- данные многолетней заболеваемости токсокарозом населения Свердловской области (1995-2009 гг.),

- сыворотки крови условно интактного населения, лиц с манифестно и скрыто протекающей инвазией,

- факторы внешней среды,

- официальные данные гидрометеорологических наблюдений за 1995-2009 гг. (температура атмосферного воздуха, почвы, относительная влажность воздуха) (табл. 1).

Таблица 1

Объекты и объём исследований

№ п/п Объект исследования Объём исследований

1 Данные о заболеваемости токсокарозом населения Свердловской области (ф. 002) 2053 случая

2 Сыворотки крови детей в возрасте 3-6, 7-8 и 11-12 лет 2220 чел.

3 Сыворотки крови лиц со скрыто протекающей инвазией 2729 чел.

4 Сыворотки крови лиц с различными аллергодерматозами 4680 чел.

5 Результаты планового санитарно-паразитологического контроля за 15 лет (количество проб) 3316742

6 Пробы почвы 390

7 Пробы фекалий безнадзорных собак 250

8 Смывы с поверхностей и предметов в детских образовательных учреждениях и школах 443

9 Пробы питьевой воды 119

10 Пробы сточных вод 58

11 Гидрометеорологические данные (температура атмосферного воздуха и почвы, относительная влажность воздуха) 540 единиц информации

Сероэпидемиологические исследования проводились с помощью метода иммуноферментного анализа по стандартной методике, а паразитологическое обследование факторов окружающей среды в соответствии с действующими нормативными документами. Исследование проведено на базе аккредитованной лаборатории клинической иммунологии экспериментально-лабораторного отдела ФГУ «Уральский научно-исследовательский институт дерматовенерологии и иммунопатологии Росмедтехнологий», паразитологического отделения лаборатории контроля биологических факторов ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Свердловской области» и ГБОУ ВПО «Уральская государственная медицинская академия» Минздравсоцразвития России.

В работе применяли эпидемиологический метод, а именно, ретроспективный и оперативный анализ, проспективное наблюдение и математическое моделирование, которое осуществлялось с использованием регрессионного анализа, модифицированного метода Хёрста и искусственных нейронных сетей.

Для анализа полученных данных использовали общепринятые статистические приемы, с определением средней арифметической (М), стандартной ошибки (ш) и среднеквадратичного отклонения. Оценку статистической достоверности различий проводили с помощью программы Microsoft Excel 2003 (для Windows ХР Ноше Edition) и программного продукта Statistics (версия 6.1) с использованием теста t-распределения Стьюдента. При анализе полученных данных различия считались значимыми при р<0,05. Вероятность существенных отклонений полученных при прогнозировании показателей от точных значений 2009 г. проверяли с использованием критерия Фишера.

Графическая обработка материалов и подготовка к печати проведены с помощью текстового редактора Microsoft Word 2007.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

В структуре наиболее часто регистрируемых на территории Свердловской области гельминтозов, токсокароз занимал четвертую ранговую позицию по степени эпидемиологической значимости после энтеробиоза, описторхоза и

аскаридоза. Заболеваемость населения области данным гельминтозом в период с 1995 по 2009 гг. претерпевала существенные изменения (рис. 1).

В анализируемые годы условно выделено три периода: «относительного эпидемического благополучия» (1995-1999 гг.), «эпидемического подъема уровня заболеваемости» (2000 - 2005 гг.) и «эпидемического распространения инвазии» (2006-2009 гг.). В целом заболеваемость токсокарозом в период с 1995 по 2009 гг. характеризовалась выраженной тенденцией к росту. Средний темп прироста составил 20%. Интенсивность развития эпидемического процесса в Свердловской области во все годы была в три раза выше, чем в РФ.

заболеваемость СМУ —*—верхняя граница СМУ

нижняя граница СМУ --------тенденция ЭП

Рис. 1. Многолетняя динамика заболеваемости токсокарозом населения Свердловской области в период с 1995 по 2009 гг. (на 100 тыс. населения)

Выявленный рост заболеваемости в многолетней динамике, по нашему мнению, является следствием активного внедрения стандартов обследования на токсокароз пациентов с различной патологией.

Число вовлекаемых в эпидемический процесс административных территорий области, как и динамика заболеваемости населения, характеризовалось тенденцией к росту. Если в первом периоде удельный вес административных территорий, вовлеченных в эпидемический процесс составил 5%, то к 2009 году

общее число административных территорий Свердловской области, пораженных токсокарозом, суммарно составило 90,9% (рис. 2).

годы

Рис. 2. Динамика вовлечения в эпидемический процесс токсокароза административных территорий Свердловской области в 1995-2009 гг.

Токсокароз не регистрировался лишь на 12 административных территориях. Наиболее высокий уровень регистрации токсокароза отмечен на территориях городского типа, что по нашему мнению обусловлено большей доступностью лабораторной диагностики для городских жителей. Проведенное районирование Свердловской области по уровню заболеваемости в соответствии с МУ 3.2.1043-01 «Профилактика токсокароза», позволило большую часть ее территории отнести к эпидемиологической зоне среднего риска заражения данным паразитом (70% от общего количества муниципальных образований). 13% административных территорий отнесены к зонам повышенного риска инвазирования.

Динамика заболеваемости детского и взрослого населения имела те же основные характеристики, что и совокупного (рис. 3). Тем не менее, интенсивность вовлечения детей и взрослых в эпидемический процесс токсокарозной инвазии была различной. Несмотря на низкие показатели заболеваемости токсокарозом детей и взрослых в условно выделенном первом периоде, устойчиво прослеживалась большая частота вовлечения в эпидемический процесс детей.

Однако, во все анализируемые периоды различие в удельном весе заболевших лиц данных возрастных категорий было статистически незначимым.

Рис. 3. Многолетняя динамика структуры заболеваемости токсокарозом детского и взрослого населения (1995-2009 гг.)

В эпидемический процесс токсокароза среди детского населения Свердловской области вовлекались все возрастные группы, за исключением детей до 1 года. Наиболее поражаемой категорией являлись дети в возрасте 3-6 лет, среди которых 81% составляли организованные. В этой возрастной группе, как и у совокупного населения, преобладали дети, проживающие в городах (76%).

Среднемноголетний уровень заболеваемости населения не имел существенных различий по гендерному признаку. В многолетней динамике в первом периоде токсокароз выявлялся лишь у мужчин, а начиная со второго периода, случаи заболеваний регистрировались и у женщин. В целом, характер и интенсификация эпидемического процесса для обоих полов идентичны характеру развития и распространения токсокароза среди всего населения (рис. 4).

Годы

женщины ”” —• мужчины

Рис. 4. Многолетняя динамика заболеваемости токсокарозом мужчин и женщин в 1995-2009 гг. (на 100 тыс. населения)

В многолетней динамике распределения заболеваемости токсокарозом внутри календарного года выявлены некоторые особенности: в первом периоде заболеваемость регистрировалась лишь в отдельные месяцы, при этом показатели превышали среднемноголетний годовой уровень в 1,7- 3,3 раза; в конце первого периода и в двух последующих, заболеваемость регистрировалась уже круглогодично; подъем заболеваемости наблюдался в холодный период года (осень-зима, весна) (рис. 5).

СМУ «*«««** СМУ помесячный внутригодовой

Рис. 5. Сезонные колебания заболеваемости токсокарозом населения в период с 1995 по 2009 гг.

Оптимальный уровень температуры для развития почвенной популяции токсокар имел место в период с мая по август. В результате корреляционного анализа среднемноголетних помесячных показателей заболеваемости токсокарозом населения и среднемноголетних уровней климатических показателей, выявлена обратная связь различной степени выраженности. Умеренная значимая корреляционная связь отмечена только с температурой почвы (г= -0,6; р=0,05). Установлено, что уровень заболеваемости токсокарозом только в месяцы сезонного подъема достоверно коррелировал с температурным фактором периода благоприятного для созревания яиц гельминта (табл. 2). Наличия статистически значимой корреляционной зависимости между заболеваемостью и относительной влажностью воздуха не выявлено.

Таблица 2

Корреляция между заболеваемостью и природно-климатическими факторами

Периоды заболеваемости Коэффициент корреляции (г) между заболеваемостью, температурой воздуха, почвы и относительной влажностью

Температура Относительная влажность воздуха

воздуха почвы

Высокая заболеваемость 0,98 р<0,05 0,99 р<0,05 0,6

Умеренная заболеваемость 0,19 0,16 0,9

Низкая заболеваемость 0,42 0,41 0,7

Проведенные серологические исследования показали, что доля лиц с антителами к токсокарам из общего числа обследованных была неодинаковой и различалась в зависимости от района, в котором проходило обследование, возраста, половой принадлежности и показаний к обследованию.

Результаты серологического обследования условно здоровых детей свидетельствуют о том, что количество серопозитивных детей увеличивалось с возрастом. Уровень инвазированности Т. сатэ детей школьного возраста бьи в 2 раза выше, чем детей дошкольного возраста. В возрастной группе от 5 лет и старше отмечены гендерные различия - мальчики были инвазированы токсокарами

чаще. Почти у половины серопозитивных детей, без выраженных клинических симптомов, выявлена высокая интенсивность инвазии. Отмечено, что пораженность детского населения инвазией была в 2,5 раза выше на территориях сельского типа, чем в городах, что свидетельствует о заниженное™ результатов, полученных при ретроспективном анализе учтенной заболеваемости (табл. 3).

Таблица 3

Результаты лабораторных исследований на токсокароз на различных территориях

Свердловской области

Территория Тип территории Сыворотки крови (% положительных проб)

городской сельский

Н. Серги + 5,8±4,3

Шаля + 15,5±5,1

Качканар + 3,1±1,9

Байкалово + 17,6±5,0

Невьянск + 5,2±3,2

Североуральск + 3,6±1,9

Талица + 9,7±3,6

Екатеринбург + 1,6±1,1

Всего 4 4 6,7±1,06

При обследовании пациентов с аллергическими реакциями в анамнезе и отрицательными результатами лабораторных исследований, диагностический титр 1:800 был отмечен в 48±7,2% случаев от всего количества положительных результатов. В 52% случаев титр антител не превышал 1:400 (рис. 6).

■ титр 1:800 □ титр 1:400

Рис. 6. Структура результатов серологических исследований у лиц с аллергическими реакциями в анамнезе

Отмечено, что доля серопозитивных лиц среди взрослых была в 1,9 раза выше, чем в группе детей до 14 лег (табл. 4).

Таблица 4

Возрастная и половая структура инвазированных лиц по данным _________серологических исследований________________________

Возраст (лет) Количество обследованных Количество положительных результатов (М±м), %

Мужчины Женщины Всего Мужчины Женщины

3-6 231 206 3,6±0,9 4,3±1,3 2,9±1,1

7-14 326 279 5,1±0,9 б,1±1,3 3,941,1

15-29 257 325 7±1,05 8,95±1,8 5,5±1,3

30-49 273 396 9,3±1,1 9,9±1,8 8,8±1,5

50-79 105 240 10,7±1,7 9,5±2,9 7,1±1,7

Суммарно дети 1042 4,5±0,6 р<0,05

Взрослые 1596 8,8±0,7

Наибольший уровень пораженности Т. сатх среди детского населения отмечен в возрастных группах 11-12 лет (6,5±4,2%), 13-14 лет (5,9±3,3%) и 7-8 лет (4,7±3,2%). У большинства детей в возрасте до 14 лет с аллергическими реакциями (64,6%) отмечено токсокароносительство, что отличается от данных полученных при обследовании условно здоровых детей. Среди взрослых наиболее высокий уровень пораженное™ токсокарами выявлен у лиц в возрасте от 30 лет и старше. Статистически значимых гендерных различий в серопозитивности ни в одной из возрастных групп не было выявлено.

В популяции людей с манифестно и скрыто протекающей инвазией доля серопозитивных лиц к Т. сать составила 2,01%, что значительно меньше уровня инвазированноста условно интакгного населения (табл. 5). У всех обследованных лиц титр антител не превышал 1:200, что указывало на токсокароносительство. Статистически значимых отличий в уровне пораженное™ лиц мужского пола в зависимости от возраста не отмечено. В то же время, показатель пораженное™ женщин был в 3 раза выше, чем девочек. Выявленное различие в уровне серопозитивности к 71 еяли взрослых мужчин и женщин статистически незначимо, а пораженность мальчиков была в 3,4 раза больше, чем девочек.

Таблица 5

Возрастная и гендерная структура серопозитивных лиц с манифестно и скрыто ____________ протекающей инвазией____________

Возраст (лет) Количество обследованных Количество положительных результатов (М±м), %; р<0.05

Мужчины Женщины Мужчины Женщины Всего

0-2 50 48 2,00±1,98 0,00 1,02±1,01

3-6 152 199 0,66±0,66 1,01±0,7 0,85±0,5

7-10 165 173 4,24±1,57 0,00 2,07±0,3

11-14 174 201 2,30±1,14 0,50±0,50 1,33±0,6

15-17 226 298 1,77±0,89 1,01±0,58 1,34±0,5

18-27 404 659 1,73±0,64 1,82±0,52 1,79±0,4

28-37 385 414 2,34±0,80 1,45±0,59 1,88±0,5

38-47 265 242 3,02±1,05 1,65±0,82 2,37±0,7

48 и < 314 311 4,78±1,20 3,22±1,00 4,00±0,8

Суммарно дети до 17 лет 1686 2,22±0,53 0,65±0,27 1,36±0,28

Взрослые 2994 2,85±0,45 1,97±0,34 2,37±0,28

Всего 4680 | 2,62±0,34 1,49±0,24 2,01±0,2

Пораженность детей варьировала при различных нозоформах болезней аллерго-дерматологического профиля в пределах 1,04% - 20% от числа обследованных на токсокароз. У детей наиболее высокий уровень серопозитивности к токсокарам отмечен на фоне трихофитии, лямблиоза, ихтиоза, аллергического и себорейного дерматита. У взрослых перечень заболеваний, на фоне которых было выявлено токсокароносительство, был в 1,6 раза больше, чем у детей (9 и 14 соответственно). Пораженность в зависимости от диагноза основного заболевания, также как и у детей, варьировала, но размах колебаний показателей токсокароносительства был не столь выраженным - от 0,96% до

11,11%. Наиболее часто инвазированность Т. canis выявлялась у лиц страдавших лимфомой кожи, онихомикозом, аллергическим дерматитом и пиодермией.

По данным санитарно-паразитологического мониторинга проводимого в течение 15 лет было установлено, что доля случаев детекции Т. canis имела тенденцию к неуклонному росту от 2,3% (1998 г.) до 11,95% (2009 г.). Наибольшая частота выявления яиц токсокар зафиксирована при исследовании следующих субстратов (в порядке убывания по степени значимости): песок, почва (1%),

сточные воды (0,7%), вода открытых водоемов (0,3%). За все время наблюдений не отмечено случаев детекции яиц гельминта в питьевой воде и воде плавательных бассейнов (рис. 7).

Доля положительных проб, % ш токсокары и все паразиты

Рис. 7. Среднемноголетний уровень выявляемое™ инвазивных форм паразитов в окружающей среде на территории области в 1998-2009 гг.

Выборочное исследование проб почвы рекреационных зон при школах, песка из песочниц на территории детских образовательных учреждений, смывов с предметов, питьевой воды и сточных вод в 8 административных территориях области позволило выявить значительный уровень обсемененности почвы на ряде территорий городского типа. Средний уровень зараженности почвы на всех обследованных административных территориях составил 5,9%, что почти в шесть раз выше, чем показатель в целом по области при проведении стандартного санитарно-паразитологического мониторинга. При исследовании проб фекалий в местах дневных лежек собак (г. Екатеринбург), в 23,6% случаев были обнаружены яйца токсокар, что многократно превышало уровень выявления возбудителя в почве селитебных зон.

Таким образом, по уровню серопозитивности населения к Т. canis, паразитарного загрязнения почвы, пораженности животных в соответствии МУ 3.2.1043-01 «Профилактика токсокароза», в целом территория Свердловской области отнесена к категории среднего риска заражения токсокарами.

Прогнозирование эпидемического процесса токсокароза имеет большое значение в общей системе эпидемиологического надзора за этой инвазией. В настоящем исследовании использовано три методики: модифицированный метод Хёрста, регрессионный анализ и искусственные нейронные сети. Степень погрешности примененных методик прогнозирования оценивалась по величине среднеквадратичного отклонения (СКО), которая колебалась от 0,057 до 0,241 (рис. 8).

ИНС (основа для прогноза -1 мес.+ средняя заболеваемость за предшествующий год, запаздывание - 1 мес., 3 нейрона в скрытом слое)

Рис. 8. Величина среднеквадратичного отклонения при тестировании различных методов прогнозирования показателей заболеваемости токсокарозом в 2009 г. (12 месяцев)

На первом этапе исследования применен модифицированный метод Хёрста. При этом прогнозирование осуществлялось исключительно на основе показателей заболеваемости совокупного населения (рис. 9). В результате показана возможность применения данного метода для краткосрочного прогнозирования динамики проявлений эпидемического процесса токсокароза на период, не превышающий четырех месяцев (СКС>=0,08) при условии сохранения паразитарной системой фрактальных свойств, т.е. самоподобия состояния системы в каждый последующий момент времени.

ИНС (основа для прогноза -10! мес., запаздывание -12 мес., 9 нейронов в скрытом слое)

ИНС (основа для прогноза -7 мес., запаздывание - 1 мес., 24 г' нейрона в скрытом слое) ; \

ИНС (основа для прогноза -2 мес., запаздывание - 0 мес., 42 нейрона в скрытом слое)

Многофакторная кусочнорегрессионная модель

т, месяцев .

Рис. 9. Зависимость показателя Хёрста (Н) от временного масштаба т Примечание: по вертикали - показатель Хёрста,

по горизонтали - временной масштаб в месяцах

На втором этапе исследований на основе результатов анализа многолетней динамики заболеваемости была разработана многофакторная кусочно-регрессионная модель, в уравнениях которой помимо соответствующих коэффициентов для каждого климатического параметра, применялся лаг (коэффициент запаздывания).

1) Заболеваемость =0,27- 0,001658*Влажность -0,Ш*Температура почвы

2) Заболеваем ость=0,845-0,0023 * Влажность -0,001Л*Температура почвы

Полученная математическая модель (второе уравнение), позволила в тесте

спрогнозировать показатели заболеваемости в 2009 году с СКО равным 0,124. Полученные значения были оценены с помощью критерия Фишера (F). При сравнении дисперсий двух выборок вычисленное значение F=l,582. Учитывая, что степень свободы принималась равной 11, было получено неравенство F=l,582<2,8179. Так как критерий Фишера, полученный при вычислениях, был меньше критического значения из таблицы, сделан вывод о том, что полученные при применении второго уравнения линейной регрессии значения показателя заболеваемости для 2009 года с вероятностью 95% незначительно различались с фактическими данными.

На третьем этапе для прогнозирования показателей заболеваемости токсокарозом применены искусственные нейронные сети (ИНС), имитирующие поведение биологических нейронных сетей. Использовали несколько подходов к формированию входного вектора информации для нейросети. Оптимальные результаты получены на основе комбинированного метода обучения нейросетей (основой для прогнозирования были данные о заболеваемости, температуре воздуха, влажности за предыдущий период, прогнозировалась заболеваемость спустя несколько месяцев). Отмечено, что наиболее удобной для практического применения является нейросеть с архитектоникой 30:9:1, т.к. она способна моделировать проявления эпидемического процесса на наибольший промежуток времени (12 месяцев и более) с минимальным отклонением от реальных показателей заболеваемости (СКО=0,0735) даже при отсутствии синоптического прогноза на прогнозируемый период. При этом прогноз строился на основе данных за 10 месяцев с запаздыванием на 12 месяцев.

При сравнении показателей, полученных с помощью ИНС и фактических данных по заболеваемости токсокарозом населения Свердловской области в 2009 году, значение Р равнялось 1,2502. Учитывая, что допустимый уровень Р в соответствии с таблицей критических значений при степени свободы 11 равен 2,8179 [«Таблица распределения Р. Фишера», 2011г.], полученное неравенство Р=1,2502<2,8179 свидетельствовало, что рассмотренные выборки с вероятностью 95% различались незначительно.

Результаты проведенных исследований явились основой для разработки оригинального продукта «Рго^ог», который позволяет создавать нейронные сети с необходимыми характеристиками, обучать их, производить с их помощью прогнозирование заболеваемости токсокарозом и оценивать качество полученного прогноза.

ВЫВОДЫ

1. Эпидемический процесс токсокароза в многолетней динамике (1995-2009 гг.) характеризовался тенденцией к увеличению интенсивности с среднегодовым темпом прироста 20%. В эпидемический процесс вовлекались все возрастные группы населения с доминированием детей в возрасте 3-6 лет. Внутригодовая

динамика эпидемического процесса токсокароза характеризовалась повышением регистрируемой заболеваемости в холодный период, которая коррелировала с температурным фактором сезона, благоприятного для созревания яиц гельминта.

2. По результатам серологической диагностики, пораженность населения

токсокарозом различалась в зависимости от состояния здоровья, территории проживания, возраста и пола. Пораженность здоровых детей была в 1,5 раза выше, чем детей с различными видами патологии. На территориях сельского типа пораженность здоровых детей в 2,5 раза выше, чем городского. У пациентов, с аллергическими реакциями в анамнезе доля серопозитивных лиц среди взрослых в 1,9 раза выше, чем в группе детей в возрасте до 14 лет. Пораженность мальчиков выше, чем девочек - среди здоровых детей в 2,2 раза, а в группе с манифестно и скрыто протекающей инвазией в 3,4 раза.

3. По результатам выборочных лабораторных исследований показатель

обсемененности почвы яйцами Т. сатя составил в среднем 5,9%. Пораженность псовых токсокарами на территории г. Екатеринбурга составила 23,6% от числа исследованных проб экскрементов.

4. По уровню регистрируемой заболеваемости токсокарозом, пораженности

людей и животных, паразитарного загрязнения почвы, изучаемая территория

(Свердловская область) в соответствии с МУ 3.2.1043-01 «Профилактика токсокароза» относится к зонам среднего риска заражения токсокарами.

5. Модифицированный метод Херста позволяет достоверно прогнозировать уровень заболеваемости токсокарозом населения в пределах четырех месяцев. Применение математической модели эпидемического процесса токсокароза на основе линейной регрессии с учётом данных синоптического прогноза (температура почвы и относительная влажность воздуха) позволяет моделировать интенсивность эпидемического процесса в пределах года. Применение нейронных сетей позволяет прогнозировать эпидемический процесс токсокароза с минимальной погрешностью в сравнении с другими использованными методами без учёта синоптического прогноза.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Косова A.A. Некоторые особенности эпидемиологии токсокароза на территории Свердловской области /А.А. Косова, Е.И. Алексеева// Актуальные вопросы современной медицинской науки и здравоохранения: сборник научных статей, тезисов и сообщений 58-й межвузовской научной конференции молодых ученых и студентов. - Екатеринбург. - 2003. - С. 306.

2. Косова A.A. Токсокароз. Актуальные вопросы эпидемиологии и профилактики //Городской конкурс «Будущее города - глазами студентов»: сборник материалов конкурса. - Екатеринбург.- 2003.- С. 58-61.

3. Косова A.A. Оценка степени риска заражения Т. canis населения Свердловской области/ A.A. Косова, Е.И. Алексеева// Материалы VI научно-практической конференции с международным участием «Санкт-Петербургские научные чтения».-2004,- С.57.

4. Спободенюк А.В. Особенности распространения токсокароза на территориях сельского и городского типов/А.В. Слободенюк, А.А. Косова, С.И. Руколеева// Мед. паразитология и паразитарные болезни.-2005.-№3.-С.36-38.

5. Косова A.A. Некоторые особенности эпидемиологии токсокароза на территории Свердловской области /А.А. Косова, Е.И. Алексеева// Материалы 60-й межвузовской научно-практической конференции молодых ученых и студентов «Актуальные вопросы современной медицинской науки и здравоохранения». -Екатеринбург. - 2005. - С. 192.

6. Косова А.А. Токсокароз: проблема и перспективы ее решения/ А.А. Косова, A.B. Слободенюк, Е.И. Алексеева, О.Г. Прохорова, С.И. Руколеева// Вестник УГМА. - 2003.- № 12. - С. 134-136.

7. Косова А.А. Роль внешней среды в передаче яиц токсокар /А.А. Косова, A.B. Слободенюк, С.И. Руколеева// Материалы Всероссийской научно-практической конференции «Состояние и перспективы совершенствования научного и практического обеспечения дезинфекционной деятельности в Российской Федерации». - Москва. - 2010. - С.39-40.

8. Косова А.А. Влияние природно-климатических факторов на заболеваемость токсокарозом/ А.А. Косова, A.B. Слободенюк// Сборник материалов Х-ой научной

сессии молодых ученых и студентов «Современное решение актуальных научных проблем в медицине»,- Нижний Новгород,- 2011.- С.148-149.

9. Косова А.А. Математическая модель прогнозирования динамики изменений эпидемического процесса токсокароза/ А.А. Косова, A.B. Слободенюк, И.А. Лыков, Г.П. Быстрай// Вестник уральской медицинской академической науки. - 2011.- № 3(36). — С. 74-75.

Ю.Косова А. А. Региональные особенности эпидемиологии токсокароза (на примере Свердловской области) /А.А. Косова, А.В. Слободенюк, Р.Н. Ан// Материалы Всероссийской научно-практической конференции с международным участием, • посвященной 80-летию кафедры эпидемиологии и доказательной медицины «Актуальные проблемы эпидемиологии на современном этапе». — Москва. - 2011. - С.209-210.

11.Косова A.A. Региональные эпидемиологические особенности токсокароза на территории Свердловской области/ А.А. Косова, A.B. Слободенюк, O.A. Белых// Врач-аспирант. - 2011.- № 4(47). - С. 5-8.

12.Косова A.A. Актуальные вопросы эпидемиологии токсокароза в Свердловской области /А.А. Косова, С.И. Руколеева // Актуальные вопросы вирусных инфекций: сборник научно-практических работ. - Екатеринбург. -2011.-С.186-189.

13.Ан Р.Н. Фрактальный подход к прогнозированию эпидемического процесса токсокароза на территории Свердловской области /Р.Н. Ан, А.А. Косова// Материалы Российско-Корейской научной конференции, посвященной 20-летнему юбилею АНТОК. - Звенигород. - 2011. - С. 12-15.

Анна Александровна

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕНДЕНЦИИ В ЭПИДЕМИОЛОГИИ ТОКСОКАРОЗА И МЕТОДИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ К ПРОГНОЗИРОВАНИЮ ЭПИДЕМИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

14.02.02 - эпидемиология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

Подписано в печать 11.01.2012 г. Формат 60x84/1/16.

Бумага офсетная. Печать на ризографе. Уел. печ. л. ІДТираж 100 экз. Зак. № 123 Отпечатано в копировальном центре «Копирус».

620014, г. Екатеринбург, ул. Вайнера, 12