Наукове обґрунтування інформаційної технології аналізу системи "довкілля–здоров'я"

Размещено на http://www.allbest.ru/

1

АКАДЕМІЯ МЕДИЧНИХ НАУК УКРАЇНИ

ДУ «ІНСТИТУТ ГІГІЄНИ ТА МЕДИЧНОЇ ЕКОЛОГІЇ ім. О.М. МАРЗЄЄВА»

УДК 614.1:314.144:004:51-7

Автореферат дисертації

на здобуття наукового ступеня доктора біологічних наук

Наукове обґрунтування інформаційної технології аналізу системи «довкілля - здоров'я»

14.02.01 - гігієна та професійна патологія

14.03.11 - медична і біологічна інформатика та кібернетика

Русакова Людмила Трохимівна

Київ - 2010

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в ДУ «Інститут гігієни та медичної екології ім. О.М. Марзєєва Академії медичних наук України»

Наукові консультанти:

доктор медичних наук, професор, академік АМН України, Сердюк Андрій Михайлович, ДУ «Інститут гігієни та медичної екології ім. О.М. Марзєєва АМН України», директор, завідуючий лабораторією еколого-гігієнічної безпеки;

доктор біологічних наук, професор, Антомонов Михайло Юрійович, ДУ «Інститут гігієни та медичної екології ім. О.М. Марзєєва АМН України», завідуючий відділом медичної інформатики

Офіційні опоненти:

доктор біологічних наук, професор Лось Іван Павлович, ДУ «Інститут гігієни та медичної екології ім. О.М. Марзєєва АМН України», завідуючий відділом радіаційної гігієни;

доктор медичних наук Коваленко Олександр Сергійович, Міжнародний науково-навчальний центр інформаційних технологій та систем НАНУ та МОНУ, завідуючий відділом медичних інформаційних систем;

доктор медичних наук, професор Слабкий Геннадій Олексійович, Український інститут стратегічних досліджень МОЗ України, директор

Захист відбудеться « 24 » вересня 2010 року о 10⁰⁰ годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.604.01 при ДУ «Інститут гігієни та медичної екології ім. О.М. Марзєєва Академії медичних наук України» за адресою: 02660, м. Київ, вул. Попудренка, 50.

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці ДУ «Інститут гігієни та медичної екології ім. О.М. Марзєєва АМН України» за адресою: 02660, м. Київ, вул. Попудренка, 50

Автореферат розісланий « 21 » серпня 2010 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради, доктор біологічних наук О.М. Литвиченко

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Низький рівень здоров'я населення України зумовлений незадовільною якістю навколишнього середовища (Сердюк А.М., 2008; Бардов В.Г., 2005; Рахманін Ю.А., 2009; Онищенко Г.Г., 2008; Зайцева Н.В., 2008; Прокопов О.В., 2004; Тимченко О.І., 2008; Аваліані С.Л., 2008 ), нездоровим способом життя (Полька Н.С., 2010; Чебан В.І., 2008; Гребняк М.П.,2007; Сетко Н.П., 2006), несприятливими соціально-економічними тенденціями (Лібанова Е.М., 2006; Заяць Т.Я., 2007; Онікієнко В.В., 2008; Гнибіденко І.Ф., 2008), особливостями функціонування системи охорони здоров'я (Пономаренко В.М., 2007; Шатило В.Й., 2005; Огнєв В.А., 2008), нераціональним харчуванням (Аксьонов І.В., 2008., Гуліч М.П., 2006; Корзун В.Н., 2009) тощо.

Визначення ефективних шляхів зміцнення здоров'я нації на сучасному етапі неможливе без використання інформаційних технологій (ІТ) аналізу системи «довкілля - здоров'я», які передбачають встановлення і оцінку якості джерел статистичної інформації, виявлення зв'язків складної системи, оцінку сценаріїв розвитку процесів (Антомонов М.Ю., 2005; Коваленко О.С., 2009; Мінцер О.П., 2009; Онищенко Г.Г., 2008; Новіков С.М., 2008, 2010; Слабкий Г.О., 2008) для ефективного управління охороною здоров'я шляхом впровадження заходів з оптимізації довкілля.

Актуальність та доцільність виконання даної роботи з опрацювання ІТ системи «довкілля - здоров'я» підтверджено нормативно-законодавчими документами з проблем соціально-гігієнічного моніторингу України, в тому числі: наказ МОЗ України (№407-Адм від 20.10.2005 року) «Про створення робочої групи для підготовки нормативно-правових актів та методичних документів з питань впровадження соціально-гігієнічного моніторингу»; указ Президента України (№1694/2005 від 6.12.2005 року) «Про розробку і впровадження новітніх інформаційно-телекомунікаційних технологій у галузі медичних наук»; постанова Кабінету Міністрів України (№182 від 22.02.2006 року) «Про затвердження порядку проведення державного соціально-гігієнічного моніторингу»; наказ АМН України (№14 від 10.03.2006 року) про визначення Державної установи «Інститут гігієни та медичної екології ім. О.М. Марзєєва АМН України» головною установою з питань організації соціально-гігієнічного моніторингу та впровадження інформаційних технологій в системі Академії медичних наук України; постанова Кабінету Міністрів України «Про затвердження Державної програми інформатизації охорони здоров'я України на 2006-2010 роки із фінансуванням заходів по створенню соціально-гігієнічного моніторингу України в 2007-2010 роках».

Впровадження інформаційних технологій системи «довкілля - здоров'я» забезпечить перехід від пасивного до активного спостереження; сприятиме зміцненню здоров'я нації за результатами дії ефективних управлінських заходів з покращення стану довкілля. Економічний ефект впровадження технології спостерігатиметься за підвищенням якості та тривалості життя та зміцнення здоров'я нації.

Зв'язок теми з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконана в ДУ «ІГМЕ ім. О.М. Марзєєва АМНУ» в межах НДР: «Розробка автоматизованої системи аналізу впливу факторів навколишнього середовища на стан здоров'я населення» (1992-1996 р.; № держреєстрації:VA01002640Р); «Створити програмно-математичне забезпечення для аналізу і прогнозування впливу на здоров'я населення факторів навколишнього середовища з урахуванням їх просторово-тимчасових характеристик» (1992-1996р., № держреєстрації:VA01002640Р); «Розробити методи імовірнісного оцінювання ризику погіршення здоров'я під дією шкідливих факторів навколишнього середовища» (1994-1995р.; № держреєстрації:0194И019433); «Розробка уніфікованого програмного забезпечення та впровадження його в практику санепідслужби для підвищення ефективності її роботи» (1996-1999р., № держреєстрації: 0196U024340); «Розробка інформаційних технологій аналізу результатів гігієнічних досліджень з використанням сучасних математичних, програмних і комп'ютерних засобів» (2001-2005р.; № держреєстрації:0197U019337); «Розробка інформаційної технології оцінки і прогнозування здоров'я населення для соціально-гігієнічного моніторингу України» (2006-2008р.; № держреєстрації:0106U003060), «Розробка інформаційних технологій оцінки ефективності виконання НДР в рамках Міжгалузевої комплексної програми «Здоров'я нації» » (2007-2009 р.; № держреєстрації 0107U003036); «Розробка методичних підходів до оцінки зміни популяційного здоров'я» (2009-2011 р.; № держреєстрації 0109U001909). В усіх зазначених роботах автор - відповідальний виконавець.

Мета роботи - розробка та наукове обґрунтування інформаційної технології аналізу системи «довкілля - здоров'я» з використанням статистичних даних медичної, екологічної, демографічної, соціально-економічної спрямованості з мережевих джерел інформації.

Для досягнення поставленої мети вирішувалися такі завдання:

1. Розробити концепцію інформаційної технології аналізу системи «довкілля - здоров'я» та науково обґрунтувати шляхи та перспективи її реалізації.

2. Визначити та оцінити мережеві джерела статистичної інформації за критеріями якості і доцільності використання їх в інформаційному фонді системи «довкілля - здоров'я». Розробити метод порівняльної оцінки джерел статистичної інформації.

3. Дати порівняльну характеристику соціально-економічного благополуччя України та країн Європи за комплексною оцінкою стану системи «довкілля - здоров'я» та визначити території України зі стабільно незадовільним рівнем здоров'я населення. Розробити, науково обґрунтувати та опрацювати математичні методи комплексної оцінки території за рівнем екологічного, медико-демографічного, соціально-економічного навантаження та за стабільністю рівня популяційного здоров'я.

4. Визначити тенденції зміни медико-демографічних показників та оцінити їх інтенсивність. Розробити алгоритми встановлення нестохастичних залежностей зміни медико-демографічних показників від чинників довкілля з урахуванням спрямованості та тривалості їх впливу.

5. Дати оцінку економічного еквіваленту вартості середньостатистичного життя для визначення заходів, спрямованих на зміцнення здоров'я населення. Розробити методи експрес-визначення втрат здоров'я населення в економічній шкалі на основі розрахунку еквіваленту статистичної вартості середньостатистичного життя.

Об'єкт дослідження. Визначення і оцінка джерел статистичної інформації, аналіз системи «довкілля - здоров'я».

Предмет дослідження. Інформаційні технології, методичне та програмне забезпечення, джерела статистичної інформації, бази даних, медико-демографічна, екологічна, соціально-економічна статистична інформація про стан системи «довкілля - здоров'я».

Методи дослідження: системний підхід, епідеміологічні методи, методи медичної інформатики, інформаційні та наукометричні методи; системний аналіз даних, програмування. Для аналізу даних використовувалися методи математичної статистики, обчислювальної математики та математичного моделювання.

Наукова новизна. Вперше розроблено інформаційну технологію аналізу системи «довкілля - здоров'я», спрямовану на отримання якісної статистичної інформації про стан системи «довкілля - здоров'я». Запропоновано математичні методи інформаційної технології аналізу системи «довкілля - здоров'я» як основи для утворення доказової бази гігієнічних досліджень, що сприяє отриманню нових знань, визначенню складних залежностей та оцінці причино-наслідкових та динамічних змін у системі. Вперше запропоновано метод комплексної оцінки стану системи «довкілля - здоров'я» з урахуванням стабільності рівня здоров'я для виявлення проблемних векторів системи та експрес-визначення територій зі стабільно незадовільним рівнем здоров'я для першочергового впровадження управлінських оздоровчих заходів. За розробленими методиками визначено адміністративні території України зі стабільно незадовільним рівнем здоров'я населення. Вперше з використанням розроблених методів визначено інтенсивність процесів демографічного старіння та соціального навантаження на населення працездатного віку в Україні та країнах Європи. Вперше створено і опрацьовано математичні методи встановлення складних зв'язків системи «довкілля - здоров'я» та розрахунку параметрів нелінійних і багатофакторних математичних моделей спеціального виду для визначення тенденцій змін в системі, оцінки їх інтенсивності та сценаріїв розвитку. Вперше запропоновано уніфіковану процедуру кількісного експрес-оцінювання у вартісній шкалі змін здоров'я населення з використанням еквіваленту вартості середньостатистичного життя для оцінки ефективності стратегічних і тактичних заходів щодо зміцнення здоров'я нації.

Практична значущість отриманих результатів. Запропонована інформаційна технологія спрямована на отримання якісної інформації для активного управління процесами зміцнення здоров'я населення шляхом розробки та впровадження ефективних заходів для покращення здоров'я та оптимізації навколишнього середовища. Впровадження даної технології у Рівненській обласній СЕС дозволило провести ранжування районів області за комплексною оцінкою рівня здоров'я населення.

Матеріали дисертаційної роботи використано при створенні Державних санітарних правил та норм (2.27.029-99 «Гігієнічні вимоги щодо поводження з промисловими відходами та визначення їх класу небезпеки для здоров'я населення», 1999).

Інформаційний лист «Мережеві джерела статистичної інформації для використання у соціально-гігієнічному моніторингу України» впроваджено в ДУ «Інститут патології хребта та суглобів ім. проф. М.І. Ситенка АМН України» для прискорення процесу одержання статистичної інформації, необхідної для вивчення здоров'я населення, в тому числі стану, структури і динаміки захворюваності, що дозволяє підвищити якість і ефективність профілактичних заходів, що розробляються.

Матеріали проведених досліджень також увійшли до інформаційних листів: «Пакет програм «MAGIC» для аналізу еколого-гігієнічної інформації» (2001); «Шкали для експрес-оцінки індивідуального ризику окремих видів захворювань у дітей» (2005); «Комп'ютерний засіб «Маршрутизатор» для автоматичного формування алгоритму вирішення основних завдань гігієни з застосуванням сучасних інформаційних технологій» (2005); «Комп'ютерна HTML - методика використання математичних методів в еколого-гігієнічних дослідженнях» (2005); «Технологія математичної обробки даних АІС «Профзахворюваність» » (2007); «Математична методика оцінки території за рівнем здоров'я» (2009); «Математична методика визначення складних залежностей в системі «довкілля - час - здоров'я»» (2009); «Методика оцінки якості навколишнього середовища та його впливу на захворюваність населення на регіональному рівні на основі даних офіційної медичної статистики» (2009); «Концепція поетапного створення соціально-гігієнічного моніторингу України» (2009).

Концепцію поетапного створення соціально-гігієнічного моніторингу України, методично-програмні розробки (в тому числі, програмні засоби «ГАРМОНІЗАТОР» - для управління масивами даних; «ІНДИКАТОР» - для встановлення додаткових нестохастичних залежностей, «АНАЛІЗАТОР» - для побудови багатофакторної математичної моделі з врахуванням спрямованості дії здоров'яформуючих чинників), інструктивно-методичний матеріал та методологію збору даних з проведення соціально-гігієнічного моніторингу, методику оцінки якості навколишнього середовища та його впливу на захворюваність населення на регіональному рівні з урахуванням показників офіційної медичної статистики впроваджено в МОЗ України, в санітарно-епідеміологічні станції АР Крим, областей, міст Києва та Севастополь, в СЕС на водному, залізничному, повітряному транспорті, у Центральній санепідстанції МОЗ України; в навчальний процес Рівненського державного гуманітарного університету, кафедра біології та прикладної екології, до курсу практичних занять та лекцій з навчальних дисциплін «Соціально-гігієнічний моніторинг», «Управління поводження з відходами», «Медична екологія» для студентів 4 - 5-их курсів спеціальності «Екологія, охорона навколишнього середовища та збалансоване природокористування»; в Національному університеті водного господарства та природокористування в навчальний процес курсу «Моніторинг довкілля» на кафедрі екології; в Рівненському базовому коледжі в програму курсової підготовки по підвищенню кваліфікації молодих спеціалістів медико-профілактичного профілю та циклу лекцій з дисциплін «Організація охорони здоров'я», «Медична статистика», «Амбулаторно-профілактична справа», «Сімейна медицина», «Педіатрія», «Дієтотерапія»; в програму курсової підготовки з підвищення молодших спеціалістів медико-профілактичного профілю в цикл лекцій з «Організації охорони здоров'я», «Медичної статистики», «Загальної гігієни», «Сімейної медицини», «Педіатрії» та на курсах підвищення кваліфікації на базі НМАПО.

Матеріали дисертації в частині проведення соціально-гігієнічного моніторингу України увійшли до проектів «Порядок проведення державного соціально-гігієнічного моніторингу», «Концепція розвитку державної санітарно-епідеміологічної служби України на 2009 - 2013 роки», постанови КМ України № 182 від 22.02.2006 «Про затвердження Порядку проведення державного соціально-гігієнічного моніторингу» та впроваджено в МОЗ України.

Особистий внесок здобувача. Автором самостійно визначено мету і розроблено програму дослідження, обґрунтовано методологічні принципи та методичні підходи до вирішення поставлених завдань, розроблено концепцію інформаційної технології аналізу системи «довкілля - здоров'я» та науково обґрунтовано шляхи та перспективи її розвитку; розроблено і застосовано метод порівняльної оцінки джерел статистичної інформації; створено і застосовано математичні методи комплексної оцінки території за інтегральними характеристиками рівнів екологічних, медико-демографічних, соціально-економічних чинників довкілля для порівняння характеристика портретів України та країн Європи; створено і опрацьовано методично-програмний комплекс встановлення нестохастичних залежностей спеціального виду в системі «довкілля - здоров'я» для визначення тенденцій і сценаріїв її розвитку. Визначено і апробовано метод оцінки економічного еквіваленту вартості середньостатистичного життя для встановлення ефективності заходів по зміцненню здоров'я населення.

Окремі методичні та концептуальні розробки виконано при допомозі наукових консультантів Сердюка А.М. та Антомонова М.Ю. У створенні програмних засобів брали участь співробітники лабораторії, консультації зі специфічних питань гігієни надавали співробітники інституту, впровадження виконано за участю співробітників МОЗ, центральної та обласних СЕС, за що автор висловлює їм щиру подяку.

Апробація результатів дослідження. Основні матеріали дисертації доповідались та обговорювалися на конференціях: «Сучасні проблеми наукової медичної інформації в Україні», Київ, 1995; Conference and Workshop on Host Factors in Environmental Epidemiology, Cracow, 1995; Third International Symposium and Exhibition of Environmental Contamination in Central and Eastern Europe, Warsaw, Poland, 1996; 9^th Regional (Central European) conference IUAPPA and 3^th International conference on Environmental Impact Assessment, Prague, Crиche Republic, 1996; «Охорона здоров'я і довкілля», Львів, 1996; «Гігієнічні проблеми охорони здоров'я населення», Дніпропетровськ, 1997; European Society of health and Medical Sociology 6^th Biannual Conference «Health and social change in the integration of Europe: Budapest, Hungary», Budapest, 1998; «Актуальные проблемы экотоксикологии», Київ, 1998; «Сучасні інформаційні технології в практиці санітарно-епідеміологічної служби Дніпропетровської області», Дніпропетровськ, 2001; «Інформаційні технології та програмно-апаратні засоби в медицині, біології та екології», Київ, 1998 рік; «Демографічна та медична статистика України у XXI столітті. Медичні інформаційні системи у статистиці», МОЗ України, КМДА, Київ, 2004; «Доказова медицина в спектрі наукової медичної інформації та інноваційної політики», Тернопіль, 2005; «Гигиенические и социально-психологические аспекты мониторинга здоровья школьников», Харків, 2006; «Міжгалузева комплексна програма «Здоров'я нації» на 2002-2011 крок до реформування галузі», Київ, 2006; «Актуальні питання гігієни та екологічної безпеки України», Київ, 2005, 2006, 2007, 2008; «Екологічна безпека техногенно перевантажених регіонів та раціональне використання надр», Коктебель, 2007; «Біологічна і медична інформатика та кібернетика», Жукин, 2010; «Медична та біологічна інформатика та кібернетика», Київ, 2010; Пленумі Наукової ради з екології людини і гігієни навколишнього середовища РАМН та Міністерства охорони здоров'я та соціального розвитку Російської Федерації, Росія, Москва, 2005, 2006.

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 46 праць (з них 20 статей у провідних наукових фахових виданнях; 1 Державні санітарні правила та норми, 10 інформаційних листів).

Структура та обсяг дисертації. Дисертація викладена на 392 сторінках, включає: вступ, огляд літератури, 4 розділи результатів, висновки, визначення і тлумачення термінів, список використаних джерел, має 363 вітчизняних та 118 іноземних публікацій, 16 додатків. Робота містить 27 таблиць, 73 ілюстрації, 110 формул.

Основний зміст роботи

Структура дослідження. Програма досліджень, вибір об'єктів і методів дослідження визначалися його метою та робочою гіпотезою про наявність причинно-наслідкового зв'язку між станом довкілля і здоров'ям населення. Для вирішення сформульованих завдань і досягнення мети застосовано системний підхід в якості методологічної основи.

Обсяг дослідження. Досліджено понад 50 статистичних баз даних (БД), які містять понад 680 медико-демографічних, екологічних та соціально-економічних показників (понад 20,5 млн. значень) за 20 - 50 - річний проміжок часу на 40 визначених територіях (області України, країни Європи). Побудовано понад 850 математичних моделей залежностей системи «довкілля - здоров'я»: однофакторних, багатофакторних, лінійних, нелінійних (експоненційних, унімодальних, сігмоідних).

Результати дослідження. З метою розробки концепції інформаційної технології аналізу системи «довкілля - здоров'я» за результатами ретроспективних досліджень встановлено сучасні проблеми створення і функціонування інформаційних технологій моніторингу на вітчизняному і міжнародному рівнях, які полягають у відсутності єдиного інформаційного простору з чітким визначенням методично-аналітичних, інструментальних, програмних, кадрових, фінансових, законодавчих стандартів організації моніторингу та координації діяльності суб'єктів моніторингу. Оскільки інформаційна технологія є систематизованою сукупністю методів, засобів і дій по роботі з інформацією, яка передбачає організацію, пошук, збір, обробку, аналіз, перетворення, зберігання, відображення, поширення, інтегрування, передачу і максимальне використання інформації для досягнення мети, для розробки концепції ІТ було проведено систематизацію і узагальнення досвіду країн Європи з впровадження інформаційного, методично-аналітичного, програмного та технічного забезпечення моніторингу.

Встановлено, що наявні розрізнені елементи інформаційного поля, утворені за індивідуальними вузькоспеціалізованими сценаріями суб'єктів моніторингу, спрямовані на вирішення часткових завдань еколого-гігієнічної спрямованості, мають специфічні стандарти формування статистичних БД, неузгоджене методичне і програмне забезпечення, жорстке обмеження доступу, мозаїчне наповнення, містять суттєві протиріччя з джерелами донорів інформації. Саме тому для створення єдиного інформаційного простору (ІП) моніторингу необхідно провести гармонізацію джерел статистичної інформації системи «довкілля - здоров'я» як на державному, так і на міжнародному рівні. Відсутність уніфікованого методичного забезпечення, єдиного термінологічного глосарію основних характеристик якості здоров'я унеможливлює процес співставлення результатів, створення доказової бази гігієнічних досліджень і потребує опрацювання методик.

Аналіз спеціальних програмних розробок моніторингу, широко впроваджених у Росії (зокрема, автоматизована інформаційна система «Медстат-Мединформ», м. Новосибірськ; Система «Типолог-Терри», м. Москва; «Эпидмониторинг онкологической заболеваемости», м. Новосибірськ; «Програма оцінки популяційного здоров'я територій області», м. Єкатеринбург тощо), виявив їх суттєві недоліки (в тому числі, недосконалість методично-програмних платформ, відсутність їх стандартизації та перспектив інтеграції і розвитку систем, вузькоспеціалізовану орієнтацію на виконання часткових завдань моніторингу), що не дозволяє їм утворити базове методичне ядро для аналізу системи «довкілля - здоров'я».

Систематизовано за відповідністю основним завданнями моніторингу сучасні програмні розробки, впроваджені в країнах Європи. Встановлено, що на початкових етапах створення системи «довкілля - здоров'я» в Україні можливе використання окремих програмних засобів, зокрема, RBSSL (www.kencon.com), RiskPro ( www.seview.com) - для оцінки ризиків від забруднення ґрунту та розрахунку допустимих концентрацій хімічних чинників в ґрунті; US EPA Water Models (www.epa.gov/oppefed1/models/water), RBCA (www.gsi-net.com) - для обчислення моделей розповсюдження хімічних факторів у водному середовищі та розрахунку ризику для здоров'я людини; AlphaCARES (http://alphaCARES.org), CALINE 4 (www.dot.ca.gov/hq/env/air), Support Center for Regulatory Air Models (www.epa.gov/ttn/scram), EPA/IARC GAP (www.epa.gov/gapdb), EPA MOBILE5 (www.epa.gov/otaq/m5.htm), Epi Info (www.cdc.gov/epiinfo) - для оцінки кумулятивних та агрегованих ризиків, розрахунку концентрацій хімічних викидів від пересувних джерел забруднення атмосферного повітря, оцінки моделі розсіювання забруднювачів довкілля; RESRAD Codes (http://web.ead.anl.gov/resrad) - для оцінки радіаційних і хімічних ризиків. Проте ці розробки є комерційними, мають жорсткі вимоги до структури даних, потребують ліцензійного програмного забезпечення операційних систем комп'ютерів тощо, що унеможливлює їх впровадження в Україні на даний час.

Систематизація і аналіз методичних підходів до оцінки втрати здоров'я, що активно використовуються ВООЗ і рекомендуються до впровадження в країнах Європейського регіону, доводить неузгодженість базових методологічних підходів, відсутність чіткої алгоритмізації розрахунків показників, що призводить до невизначеностей оцінок, унеможливлює процеси проведення порівняльного аналізу та їх залучення до доказової бази гігієнічних досліджень.

Це стосується, зокрема, обчислення показників рівня передчасної смертності; втрачених років потенціального життя, де необґрунтовано введений граничний 70-річний вік мешканця не враховує середньостатистичної тривалості життя на зазначеній території; індексу DALYs (Disability Adjusted Life Years) - років життя з поправкою на недієздатність, втрат трудового потенціалу і потенціалу життєздатності населення, який є одиницею виміру глобального тягаря хвороб і ефективності системи охорони здоров'я, де розрахунок відбувається за умов необґрунтованості дисконтного коефіцієнту оцінки за прогресивною шкалою майбутніх років здорового життя (в дослідження Світового Банку дисконтний коефіцієнт фіксується на рівні 3%), нехтування рівнем соціально-економічного розвитку території, методологічної невизначеності терміну «недієздатність» (disability) в межах від стійкої недієспроможності (інвалідності) до окремих форм тимчасової непрацездатності тощо; індексу втрат потенціалу здоров'я населення. Зазначені методичні підходи вимагають удосконалення і на даний час не можуть скласти ядром аналітичного блоку ІТ аналізу системи «довкілля - здоров'я».

Систематизація, узагальнення та порівняння існуючих методичних підходів до оцінки вартості середньостатистичного життя, за допомогою яких можна оцінювати ефективність оздоровчих управлінських стратегічних і тактичних заходів, свідчать про відсутність чітких алгоритмів розрахунку на основі єдиної методичної платформи, наслідком чого є суттєві розбіжності між кількісними показниками. Так, наприклад, за методом «судові виплати» життя мешканця США і Західної Європи оцінюється в межах від 250 тис. до 1,5 (в окремих випадках до 10) млн. $, за методом «добровільні виплати»: життя мешканця США, Західна Європа оцінюється в 38 тис.-8,4 млн.$; в той час як життя мешканця Росії та СНД визначається за судовими виплатами в межах 120-180 посадових окладів або 28 тис.$. Таким чином, визначення однозначних методик розрахунку економічного еквіваленту вартості середньостатистичного життя є обов'язковою компонентою ІТ аналізу системи «довкілля - здоров'я», які сприятимуть об'єктивізації уніфікованої оцінки втрат населення.

Результати аналізу практики застосування статистичних та математичних методів при аналізі системи «довкілля - здоров'я» за вітчизняними і закордонними публікаціями в останнє десятиріччя свідчать про низький рівень їх коректного використання за обмеженим переліком статистичних підходів у вітчизняних дослідженнях. Визначено, що у вітчизняних роботах найбільш вживаними є оцінки дескриптивних статистик (0,8 - 0,9); t - критерій Стьюдента застосується значно рідше (0,5 - 0,6); дуже рідко - парні коефіцієнти кореляції Пірсона, критерій ч², F - критерій Фішера (0,02 - 0,08) - в дужках наведено частоти розподілу використання статистичних методів. Використання більш складних багатомірних методів майже відсутнє. Зазначене свідчить про необхідність створення в Україні елементів уніфікованої ІТ аналізу системи «довкілля-здоров'я», що сприятиме підвищенню якості висновків еколого-гігієнічних досліджень.

Позитивний досвід функціонування моніторингу в країнах Європи, де структура організації системи охорони здоров'я суттєво відмінна від системи в Україні і базується на принципах страхової медицини, частково може бути використаний в Україні при створенні інформаційного фонду стану здоров'я населення України на базі модифікованого міжнародного класифікатора хвороб, що дозволить підвищити якість і достовірність статистичної інформації системи «довкілля - здоров'я».

Таким чином, на базі систематизованого і узагальненого досвіду організації і функціонування моніторингових систем в Україні і країнах Європи запропоновано концепцію створення інформаційної технології аналізу системи «довкілля - здоров'я».

Розроблено основні елементи концептуальної схеми інформаційної технології системи «довкілля - здоров'я», яка передбачає чітку узгодженість послідовності її утворення з формуванням якісного інформаційного фонду (ІФ), визначенням методичних аспектів статистичних методів аналізу інформації.

Якість та повнота інформаційного фонду та методичного апарату системи «довкілля - здоров'я» впливає на ефективність управлінських заходів, що визначає необхідність розробки методів оцінки якості ІФ.

Створення єдиного інформаційного фонду системи «довкілля - здоров'я» спрямовано на організацію оптимальної державної ієрархічної системи збору, накопичення, збереження, аналізу і подання інформації про стан здоров'я населення та середовище його існування; забезпечує одноразове введення/залучення інформації до ІФ з наступним багаторазовим її використанням усіма суб'єктами моніторингу, що виключає дублювання інформації, мінімізує похибки ведення БД; збільшує обсяги, якість та достовірність інформації, сприяє оперативному оновленню баз даних.

Впровадження єдиного ІФ спрощує процедуру автоматизованого аналізу інформації аналітичними методами за алгоритмами, які пройшли процедуру верифікації та отримали позитивні експертні оцінки при опрацюванні; суттєве підвищує обґрунтованість і якість висновків і рекомендацій; прискорює процес консолідації інформації в горизонтальній та вертикальній площині між суб'єктами моніторингу; оптимізує документооберт на міжвідомчому і державному рівні; збільшує ефективність використання комп'ютерної техніки.

Організаційна структура системи на перший етапах впровадження моніторингу передбачає два рівні: обласний (регіональний), на якому формується та супроводжується регіональний інформаційний фонд; державний - на якому здійснюється формування централізованого єдиного інформаційного фонду на базі синтезу локальних інформаційних фондів.

Архітектурна структура системи складається з двох рівнів: інформаційного - БД; функціонального - сукупність програм для забезпечення стабільності функціонування бази даних, аналізу і візуалізації інформації.

Інформаційний обмін між компонентами системи різних рівнів (вертикальний зв'язок) має відбуватися через інтернет - мережу та/або шляхом використання електронних, та паперових носіїв інформації в форматах довільного типу, що забезпечується засобами Oracle 10g/11g - технологій. Зв'язок між компонентами системи одного рівня (горизонтальний зв'язок) доцільно здійснювати через базу даних з використанням локальної комп'ютерної мережі.

Функціональна структура системи має базуватися на 6 взаємопов'язаних підсистемах, функції між якими розподілено наступним чином: адміністрування системи; довідники, класифікатори і нормативно-законодавча інформація; здоров'я населення; соціальне середовище; довкілля; математичний і статистичний аналіз інформації; побудова звітів в табличних, графічних, картографічних, текстових форматах.

Розроблено методичну схему формування інформаційного фонду, яка передбачає визначення БД - потенційних донорів інформації за критеріями цільового призначення, доступності, інформативності, відтворюваності, апробованості, доведеності, територіально-часового узгодження, можливості залучення до доказової бази гігієнічних досліджень; а також методично-програмні процедури оцінки їх якості, інформаційної потужності, виявлення та усунення в автоматичному режимі найбільш типових помилок джерел статистичної інформації.

Багатоаспектність еколого-гігієнічних досліджень, їх спрямованість на вирішення національної проблеми оздоровлення нації вимагає визначення основних принципів формування методичного простору, які ми сформулювали наступним чином: об'єктивність та вірогідність; систематичність; комплексність; оперативність; уніфікованість; розвиток; ефективність; поетапність введення; пріоритетність; проблемність, комплексність. Зокрема, принцип об'єктивності та вірогідності забезпечується донорами інформації за умов її реєстрації атестованими та стандартизованими засобами; принцип комплексності - шляхом формування з використанням сучасних геоінформаційних систем єдиного інформаційного простору на базі синтезу БД з уніфікованим форматами даних; принцип уніфікованості - шляхом уніфікації методичного та технічного забезпечення системи.

В рамках роботи запропоновано схему організації на початковому етапі впровадження моніторингу єдиного інформаційного простору як синтез трьох незалежних моніторингів («здоров'я населення» з показниками демографії, інвалідності та захворюваності; «навколишнє середовище» з характеристиками атмосферного повітря, води, харчових продуктів та природно-кліматичних умов; «соціально-економічний» з показниками соціально-економічного благополуччя територій).

Додаткову статистичну інформація для ІФ в цілому по країні та в розрізі її областей за економічними, соціальними, медичними, екологічними показниками доцільно залучати за результатами наших досліджень з найбільш пристосованих для цього за критеріями достовірності та просторово-часової узгодженості мережевих джерел: www.medstat.com.ua, www3.who.int, hdr.undp.org, www.ukrstat.gov.ua.

За принципом пріоритетності в роботі визначено перелік основних компонентів методичного забезпечення ІТ аналізу системи «довкілля - здоров'я», який спрямовано на вирішення наступних першочергових завдань: визначення, оцінка потужності і якості джерел статистичної інформації; комплексна оцінка визначеної території за медико-демографічними, екологічними, соціально-економічними показниками; класифікація територій за стабільністю рівня здоров'я населення; виявлення залежностей зміни здоров'я з урахуванням тривалості та інтенсивності впливу чинників довкілля; оцінка зміни рівня здоров'я населення в економічній шкалі для визначення ефективності тактичних та стратегічних заходів покращення здоров'я населення.

Нами опрацьовано алгоритм ІТ поетапного покращення здоров'я населення, який оптимізує управлінську процедуру оздоровлення населення. Її впровадження дозволить в умовах обмеженого фінансування системи охорони здоров'я отримати максимальний рівень зміцнення здоров'я найбільш уразливої категорії населення за мінімальний час. Технологія передбачає модифікацію управлінських заходів за оцінкою вартості збереженого здоров'я, яка обчислюється за зворотною інформацією про впровадження і визначає в економічній шкалі фактичну ефективність профілактичної програми.

Основними інформаційними компонентами багатокрокового ітераційного алгоритму є: визначення території зі стабільно незадовільним рівнем здоров'я; встановлення на визначеній території когорти населення з довготривалим незадовільним рівнем здоров'я; визначення достовірної тенденції і сценаріїв змін здоров'я зазначеної групи населення за даними типу «здоров'я - територія - час» в термінах «причина - наслідок»; визначення поліваріантних стратегій зміцнення здоров'я шляхом оптимізації стану довкілля; оцінка в економічному еквіваленті очікуваної ефективності управлінського заходу; впровадження найбільш ефективного управлінського заходу; оцінка в економічній шкалі результативності впровадження за результатами зворотного зв'язку про фактичні зміни здоров'я. Формування нових сценаріїв покращення здоров'я населення відбувається за умови, що рівень здоров'я даної групи покращився і не є мінімальним (найнижчим) на визначеній території.

Стратегія оздоровлення обирається за оптимізаційним принципом отримання максимального покращення здоров'я за мінімальний час при умові, що очікувані витрати на заходи невілювання негативної дії навколишнього середовища не перевищують наявного фінансування системи, - тобто за оптимальним співвідношенням оцінок економічних витрат на реалізацію управлінських програм та очікуваної ефективності заходу. Таким чином, критеріями доцільності впровадження стратегії оздоровлення є позитивне значення різниці економічних оцінок очікуваного покращення здоров'я населення і вартості реалізації стратегії.

Критеріями результативності заходу оздоровлення є позитивне значення різниці оцінок (за результатами зворотного зв'язку) фактичного та очікуваного поліпшення здоров'я. Оцінки ми пропонуємо проводити в економічному еквіваленті покращення рівня популяційного здоров'я. За нашими прогнозами очікується, що перший етап оздоровлення нації у відповідності до зазначеної схеми буде спрямований на найменшу за обсягом найбільш уразливу когорту населення, що мешкає на визначеній чітко обмеженій території.

Критерій доцільності впровадження стратегії визначається наступним чином:

(1)

Стратегія вважається ефективною, якщо виконуються такі умови:

(2)

Критерій результативності оздоровчого заходу розраховується за формулою:

(3)

Подальші етапи оздоровлення спрямовані на охоплення все більш великих груп населення, що проживають на більшій за площиною території, тобто:

(4)

За критерієм максимального внеску в промислово-виробничу сферу з отриманням більш суттєвих подальших інвестицій в оздоровлення за результатами наших досліджень на першому етапі рекомендується впроваджувати програми зміцнення здоров'я населення працездатного віку, оскільки збільшення працездатності саме цієї групи населення в найближчий час підвищить рівень економічного добробуту України і покращить якість життя дитячого населення і населення похилого віку.

Зазначений алгоритм передбачає удосконалення базового методичного та програмного забезпечення за результатами їх функціонування. Основні математичні методики алгоритму спрямовані на визначення кількісної оцінки стабільністю стану здоров'я населення з врахуванням його статево-вікових груп за інформативними показниками здоров'я; встановлення достовірних залежностей системи «довкілля - здоров'я»; оцінку в економічному еквіваленті змін здоров'я населення; розробку поліваріантних, вибір оптимальних та рекомендацію до впровадження ефективних управлінських заходів покращення здоров'я.

Розробка поліваріантних, вибір оптимальних та рекомендації до впровадження ефективних оздоровчих заходів базується на побудові мультифакторної математичної моделі «здоров'я-довкілля-час», розрахунку прогнозу, оцінці ступеню зміни здоров'я в економічній шкалі.

Для визначення та оцінки мережевих джерел статистичної інформації ІФ системи «довкілля - здоров'я» у відповідності до запропонованої в роботі схеми (рис. 4), розроблено методично-програмні методи кількісної оцінки якості статистичної інформації та ступеня гармонізації джерел інформації, створено автоматизовану технологію покращення достовірності статистичної інформації великого обсягу.

В роботі за критеріями цільового призначення для аналізу системи «довкілля - здоров'я» визначено і систематизовано мережеві джерела - донори статистичної інформації для ІФ: токсикологічної та ідентифікаційної (БД містять інформацію про ідентифікацію і опис хімічних речовин, їх небезпечність, токсикологічні і екологічні ознаки, референтні рівні впливу, чинники канцерогенного потенціалу, допустимі рівні, значення референтних концентрацій за гострого та хронічного впливу, інформацію про вплив на репродуктивну систему тощо, ці дані використовуються на етапі оцінки ризику, і представлені, зокрема, на сайтах www.ccohs.ca, chemfinder.camsoft.com, hazard.com, www.epa.gov, www.cdc.gov; www.epa.gov, www.oehha.ca.gov, www.scorecard.org, risk.lsd.ornl.gov); демографічної та соціально-економічної (містять щомісячні і щорічні характеристики макроекономічних і демографічних показників, показники якості життя, індекси людського розвитку і представлені, зокрема, на сайтах: epp.eurostat.cec.eu.int; hdr.undp.org; laborsta.ilo.org; www.cisstat.com; www.fedstats.gov); екологічної (з інформацією про стан довкілля - вода, повітря, ґрунт - представлені в інтернет - просторі доволі обмеженою кількістю джерел інформації, зокрема на сайтах epp.eurostat.cec.eu.int; www.fedstats.gov; www.ment.gov.ua); медичної (містять щомісячні, щоквартальні та щорічні показники інфекційної та неінфекційної захворюваності, смертності, значення окремих соціальних факторів в абсолютних і стандартизованих величинах і знаходяться, наприклад, на сайтах: www3.who.int; www.ilo.org; www.fao.org; epp.eurostat.cec.eu.int; unstats.un.org; data.euro.who.int; www.medstat.com.ua).

В наявних джерелах інформації по Україні (зокрема, за даними Державного комітету статистики України www.ukrstat.gov.ua, баз даних UNECE www.unece.org, HFA-DB www.euro.who.int, HFA www.medstat.com.ua) виявлено розбалансованість статистичних даних, яка проявляється в тому, що кількісне значення одного і того ж показника для визначеної території і фіксованого моменту часу має різні значення в базах донорів інформації. Зокрема, в зазначених джерелах інформації за період з 1990 по 2004 рік цей факт може бути проілюстрований на прикладі найбільш вживаних під час аналізу системи «довкілля - здоров'я» показників: ОТЖ - очікувана тривалість життя при народженні, чисельність і економічна активність населення.

Для оцінки розбалансованості БД розроблено і опрацьовано алгоритм оцінки дисгармонійності показника ():

при цьому:

(5)

де K - загальна кількість джерел інформації (БД), j - порядковий номер БД, N - загальна кількість вимірів показника, i - - порядковий номер виміру, - значення i- го виміру показника за даними фіксованої БД, - осереднене за даними K джерел інформації i-те значення показника.

У відповідності до алгоритму дисгармонійність БД визначається як середнє арифметичне значення дисгармонійності сукупності його показників. За результатами наших досліджень ступінь дисгармонійності економічних показників коливається в межах 1 - 3 %, демографічних - 2 - 15 %., екологічних 10 - 25 %.

Аналіз наявних БД, які потенційно можуть бути донорами інформації ІФ системи, виявлені, дозволив виявити, узагальнити та систематизувати найбільш поширені похибки та запропонувати шляхи їх усунення (табл.1).

Таблиця 1. Три типи найпоширеніших похибок БД та шляхи їх усунення

Визначення інформаційних блоків (ІБ) та їх показників відбувається за принципом цільового призначення. Оцінка максимально обсягу даних БД розраховується як максимальний сумарний обсяг його інформаційних блоків за тривимірною матрицею виду «показник-територія-час». Оцінка похибок 1-го, 2-го та 3-го типу ІБ обчислюється за кількісною мірою їх наявності відносно максимально можливого обсягу інформації. Оцінка потужності ІБ формується у відсотковій шкалі з послідовним вилученням похибок зазначених трьох типів. Оцінка загальної інформативної потужності джерела статистичної інформації визначається як сумарна інформативна потужність її складових ІБ.

Застосування алгоритму оцінки інформаційної потужності бази даних демонструється на прикладі мережевої БД «Українська База Медико-Статистичної інформації» (www.medstat.com.ua).

Для поліпшення якості статистичної інформації розроблено і опрацьовано 7-етапний алгоритм автоматичного визначення і усунення статистичних похибок 3-го типу, який передбачає встановлення балансу даних, виявлення проблемної часової складової, визначення проблемної територіальної складової, ідентифікацію проблемної територіальної складової, редагування помилки 3-го типу шляхом його видалення та/або заміни на стабіляційне значення показника.

Роботу алгоритму продемонстровано на прикладі показника «середньорічна чисельність населення, обидві статі» першого ІБ (код «0000») БД www.medstat.com.ua. У відповідності до алгоритму встановлено проблемний рік (1992); проблемну територію (Рівненська область), стабіляційне значення (1180).

Для управління статистичними масивами великого обсягу, виявлення і усунення найбільш поширених похибок в автоматичному режимі розроблено і впроваджено в практичну діяльність облСЕС програмний засіб «ГАРМОНІЗАТОР».

Розроблено методичну схему ІТ визначення місця України в системі цінностей європейської спільноти за узагальненим кількісним показником системи «довкілля - здоров'я», яку застосовано в роботі для визначення порівняльної характеристики України та країн Європи на базі комплексної оцінки інформативних показників стану навколишнього середовища, здоров'я матері та дитини, системи охорони здоров'я, рівня смертності та захворюваності, соціально-економічного розвитку, особливостей демографічних тенденцій та способу життя.

Визначено об'єкти дослідження за принципами ідентичності / відмінності моделям розвитку нашої країни (Україна, країни СНД, Євр-В+С, Євр-А; Євр-27 - за класифікацією ВООЗ). За критеріями максимального територіально-часового узгодження та максимальної інформаційної потужності встановлено найбільш достовірні джерела статистичної інформації (в тому числі, www.euro.who.int, www.ecb.int, www.hdr.undp.org, www.unmikon - line.org) та термін дослідження (1970 - 2005р.р.).

За критеріями мінімальної розбалансованості та максимального обсягу наявної інформації виду «об'єкт-показник довкілля-час» визначено 75 інформативних показника системи «довкілля - здоров'я» (в дужках наведена кількість показників): «спосіб життя (10)», «здоров'я матері та дитини (3)», «медичний (37)» за показниками смертності (22) та захворюваності (15), «соціально-економічний (3)», «система охорони здоров'я (9)», «навколишнє середовище (4)».

Розроблено математичні методи комплексної оцінки території (метод інтегрування та метод площин) за інтегральними характеристиками екологічних, медико-демографічних, соціально-економічних чинників системи «довкілля - здоров'я», проведено верифікацію зазначених методів.

Метод інтегрування передбачає етапи нормування показників інформаційних блоків з урахуванням компенсаторної / декомпенсаторної дії чинників, обчислення комплексної оцінки ІБ за осередненими значеннями його нормованих показників та узагальненого інтегрального показника об'єкта дослідження за осередненими значеннями комплексних оцінок всіх його ІБ .

За методом площин проводиться розрахунок комплексної оцінки ІБ як площини визначеного нормованого векторного трикутника пелюсткової діаграми стану системи «довкілля - здоров'я» з наступним обчисленням узагальненого інтегрального показника як площини векторного багатогранника на основі сумації її виокремлених трикутникових складових.

В таблиці 2 наведено оцінку ІБ об'єктів дослідження (p<0,05), які розраховані за методом інтегрування і виявляють проблемні вектори розвитку системи «довкілля - здоров'я» для кожної території для подальшого їх усунення шляхом впровадженням відповідних управлінських заходів.

Комплексні оцінки стану (p<0,05) системи «довкілля - здоров'я», що розраховані методом інтегрування та методом площин і упорядковані у порядку зростання, дозволили встановити узагальнені рейтинги соціально-економічного благополуччя на визначених територіях країн (табл.3). Встановлено, що даний рейтинг та упорядкована послідовність комплексних оцінок не залежить від методу розрахунку і має в категорії «гірше - краще» ідентичну послідовність в обох випадках, а саме: Україна < СНД < Євр-В+А < ЄС-27.

Таблиця 2. Оцінки стану системи «довкілля - здоров'я» для країн Європи

Таблиця 3. Оцінка узагальненого інтегрального показника стану системи «довкілля - здоров'я»

Як свідчать результати дослідження Україна має найгірший серед країн Європи рейтинг (IV) як за узагальненим інтегральним показником стану системи «довкілля - здоров'я», так і майже за всіма комплексними оцінками окремих ІБ.

Визначена особливість застосування методів: метод інтегрування рекомендовано для оцінки територій, показники стану якої характеризуються високою варіабельністю показників системи, метод площин - для територій з низькою варіабельністю показників.

Для кількісної оцінки територій за стабільністю рівня здоров'я розроблено та верифіковано математичні методи (метод інтегральної норми та метод кластерних границь), які дозволяють за статистичними даними виду «здоров'я-час-територія» методами експрес-діагностування визначати території зі стабільно незадовільним рівнем здоров'я населення для першочергового впровадження на них оздоровчих заходів.

Базовими елементами методу інтегральної норми є: вибір контрольної території з усередненими значеннями показника здоров'я; встановлення достовірних тенденцій зміни показника відносно контрольної території; розрахунок «норми» показника як узагальненого значення вільного члена регресійних моделей залежностей «показник - час»; формування інтегрального показника оцінки здоров'я як достовірного коефіцієнту регресійної моделі при фіксованому на рівні «норми» значені вільного члену регресійної моделі; упорядкування територій за інтегральною оцінкою рівня здоров'я; формування критеріальної шкали для розподілу територій на групи з незадовільним, середнім та задовільним рівнем здоров'я за принципом наявності за критерієм Стьюдента достовірних міжгрупових розбіжностей і недостовірних внутрішньо групових розбіжностей.