Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ОХОРОНИ ЗДОРОВ'Я УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНА МЕДИЧНА АКАДЕМІЯ ПІСЛЯДИПЛОМНОЇ

ОСВІТИ імені П. Л. ШУПИКА

УДК 614.78:303.094.7

ІНФОРМАЦІЙНІ ТЕХНОЛОГІЇ ДЛЯ ОЦІНОК ВПЛИВУ ЗОВНІШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА НА ХВОРОБИ ШКІРИ НАСЕЛЕННЯ ПРОМИСЛОВОГО РЕГІОНУ

14.03.11 - медична та біологічна інформатика і кібернетика

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата медичних наук

АЛПАТОВА ІЛОНА АНАТОЛІЇВНА

Київ - 2010

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Інституті проблем природокористування та екології НАН України.

Науковий керівник: доктор медичних наук Нікітіна Наталія Георгіївна, ДУ "Інститут гігієни та медичної екології ім. О. М. Марзєєва" Академії медичних наук України, головний науковий співробітник.

Офіційні опоненти: доктор медичних наук, професор Яценко Валентин Порфирович, Національний технічний університет України "Київський політехнічний університет" МОН України, завідувач кафедри медичної кібернетики та телемедицини міжуніверситетського медико-інженерного факультету;

доктор медичних наук, професор Деркачов Едуард Анатолійович, Дніпропетровська державна медична академія професор кафедри гігієни та екології

Захист відбудеться "16" березня 2010 р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.613.10 при Національній медичній академії післядипломної освіти імені П. Л. Шупика МОЗ України за адресою: 04112, м. Київ, вул. Дорогожицька, 9.

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Національної медичної академії післядипломної освіти імені П. Л. Шупика МОЗ України за адресою: 04112, м. Київ, вул. Дорогожицька, 9.

Автореферат розісланий " 11 " лютого 2010 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради О. В. Гойко



АНОТАЦІЯ

Алпатова І.А. Інформаційні технології для оцінок впливу зовнішнього середовища на хвороби шкіри населення промислового регіону - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата медичних наук за спеціальністю 14.03.11 - медична та біологічна інформатика і кібернетика. - Національна медична академія післядипломної освіти імені П. Л. Шупика МОЗ України, Київ, 2010. клітковина забруднення інформаційний

Робота присвячена інформаційному моделюванню та вивченню характеру впливу різноманітних груп екологічних чинників на стан шкіри і підшкірної клітковини у населення територій промислового регіону. Виконано дослідження впливу забруднення атмосферного повітря, електромагнітного забруднення та радіаційного фону на захворюваність шкіри. Зроблена оцінка такого впливу на захворюваність шкіри дітей і дорослих. Запропонована методика оцінки очікуваного рівня захворюваності населення залежно від прогнозованого рівня екологічного забруднення району проживання. Методика може застосовуватися при вирішенні задач планування економічного і соціального розвитку промислових мегаполісів. Були вибрані та адаптовані методи діагностики та терапії щодо розробки методики профілактики для груп ризику та хворих із хронічними захворюваннями шкіри, що піддаються впливу навколишнього середовища. Розроблено медичний модуль автоматизованого робочого місця лікаря.

Ключові слова: інформаційна модель, математична модель, гігієнічні оцінки, захворюваність, шкіра, підшкірна клітковина, забруднення атмосферного повітря, електромагнітне забруднення, масові обстеження, профілактика загострень, діагностика, профілактика.



Аннотация

Алпатова И. А. Информационные технологии для оценок влияния внешней среды на болезни кожи населения промышленного региона - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата медицинских наук по специальности 14.03.11 - медицинская и биологическая информатика и кибернетика. - Национальная медицинская академия последипломного образования имени П. Л. Шупика МОЗ Украины, Киев, 2010.

Работа посвящена информационному моделированию и изучению характера влияния разнообразных групп экологических факторов на состояние кожи и подкожной клетчатки у населения промышленного региона.

Общая методика исследований предусматривает разработку и использование комплекса информационных технологий для экспериментальных, медико-биологических и гигиенических исследований. Для разработки информационной модели использованы результаты комплексных исследований, связанных с созданием баз данных качества окружающей среды: атмосферного воздуха, электромагнитных полей, радиационной обстановки на территории города, баз данных состояния здоровья кожи населения. Для гигиенического анализа использованы данные загрязнения атмосферного воздуха в сочетании с данными электромагнитного загрязнения и радиационного фона, учитывались также комплексные характеристики медико-экологического состояния территорий проживания.

Разработан алгоритм создания информационной модели для задач исследования медико-экологической гигиенической ситуации на территориях промышленных регионов.

Каждый шаг алгоритма предусматривает разработку соответствующего блока информации, структура и сущность которой заданы.

В соответствии с этим алгоритмом осуществляется районирование территории региона по степени загрязнения воздушной среды, почв, воды и динамики этого загрязнения. На этой основе выделяются территории с различными уровнями загрязнения.

Это позволяет структурировать информацию об экологическом состоянии территорий и сформировать систему показателей, которая характеризует состояние территории. На этой основе формируются требования к структуре базы данных, которая входит в информационную модель.

Согласно алгоритму выполняется: вербальное описание и феноменологический анализ региона; зональный анализ; выбор обобщенных зон наблюдения с учетом распределения источников загрязнения; выбор локальных территорий с учетом размещения источников первичной информации; оценка диапазонов изменения концентраций химических соединений в атмосфере; анализ динамики концентраций химических соединений в атмосфере; расчет средних значений приоритетных загрязняющих веществ по локальным территориям на интервале исследования; вычисление индекса загрязнения атмосферы иерархический анализ территорий по этому критерию; вычисление сумм относительных концентраций тяжелых металлов по территориям; оценка экологического состояния территорий согласно разработанной методике; определение категории загрязнения грунтового покрова территорий по коэффициентам суммарного загрязнения грунтов; определение категории загрязнения территории по коэффициентам биоиндикации; разработка карты электромагнитного загрязнения; определение специальных гигиеничных характеристик (например, концентрация лизоцима в слюне детей); вычисление показателей общей заболеваемости болезнями кожи населения (взрослых и детей), а также показателей заболеваемости по нозологическим формам; разработка интегральной системы гигиеничных характеристик территории; вычисление интегрального показателя гигиеничных характеристик территорий.

Разработана и использована группа методов, основанных на применении аппаратных и компьютерных технологий для диагностики и профилактики заболеваний кожи в условиях воздействия повреждающих факторов среды.

Биофизические исследования направлены на разработку инструментальных методов оценки состояния кожи при массовых обследованиях, на создание неинвазивной методики оценки состояния иммунной системы модифицированным методом Фолля, а также на изучение характера реакции организма на воздействие электромагнитных полей.

Выполнено исследование сочетанного влияния загрязнения атмосферного воздуха и электромагнитного загрязнения на заболеваемость кожи. Предложена методика оценки ожидаемого уровня заболеваемости населения в зависимости от прогнозируемого экологического состояния района проживания. Были выбраны и адаптированы методы и методики профилактики для групп риска и больных с хроническими заболеваниями кожи, которые подвергаются влиянию окружающей среды. Разработан медицинский модуль автоматизированного рабочего места врача.

Ключевые слова: информационная модель, математическая модель, алгоритмы, гигиенические оценки, заболеваемость, кожа, загрязнение атмосферного воздуха, электромагнитное загрязнение, массовые обследования, диагностика, профилактика.



SUMMARY

Alpatova I.A Informational technologies of the estimation environmental influence on the industrial region populations skin disease. - Manuscript.

Thesis for the candidate degree in medical sciences іn specialty 14.03.11 - medical and biological informatics and cybernetics. - National medical academy of postgraduate education named after P. L. Shupik, Ministry of Health of Ukraine, Kyiv, 2010.

The thesis is dedicated to problems development of informational technologies for study of the influence of various groups of environmental impacts on the state of the skin and subcutaneous fat of the population of environmentally hazardous terrains are considered. Approaches and methods of evaluation of the dependence of skin diseases on living conditions are described. The results of analysis of skin and subcutaneous fat disease incidence among, the population of Dnepropetrovsk with consideration for their ecological state are presented. The results of investigation of the influence of types of air pollution on skin disease incidence are presented. Procedures for the prediction of skin disease incidence depending on the forecast of change in the ecological characteristics of terrains based on cytologic test data are considered.

The results of the choice and adaptation of apparatus methods of skin condition diagnosis for mass examinations of the population of environmentally hazardous terrains are presented.

Key words: Informational technologies, simulator, skin disease, hygiene contamination (pollution), environment, mass examinations, prophylaxis of exacerbations, diagnostics, prophylaxis.



ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Щодня в медичних установах вирішується ряд завдань, пов'язаних з використанням медичної інформації. У Законі України "Про концепцію національної програми інформатизації" ставляться завдання створення інформаційно-програмних комплексів у медичних установах різного рівня, використання яких повинне вплинути на організацію медичної діяльності в цілому. За останні роки в медицині значно збільшилась кількість нових методів діагностики, лікування, гігієнічного аналізу, заснованих на використанні інформаційних технологій. Значно зріс обсяг інформації про стан здоров'я пацієнтів, яку необхідно обробляти медичним працівникам. У даній ситуації актуальним є розробка та застосування інформаційних технологій при вирішенні медичних задач.

Профілактика захворювань, обумовлених чинниками зовнішнього середовища, спрямована, в першу чергу, на посилення нормальних регуляторних процесів; на усунення в початковому періоді розвитку патології слабко виражених проявів дисфункцій, дисрегуляцій та інших ранніх проявів екологічного стресу. У сукупності діагностика, профілактика і реабілітація захворювань шкіри та підшкірної клітковини, викликаних впливом чинників зовнішнього середовища, є актуальними і складають важливу медико-біологічну, науково-практичну проблему, пов'язану з еколого-гігієнічним аналізом відповідних територій. Оскільки при цьому актуальною є організація масових обстежень, то технологічна сторона проблеми має принциповий характер. Необхідно застосування комп'ютерних технологій при одержанні й опрацюванні інформації, потрібні надійні засоби оперативної діагностики і кількісної оцінки стану шкіри, зручні для масових обстежень із використанням комп'ютерних технологій. У такий спосіб проведення досліджень щодо особливостей використання інформаційних технологій у зазначених напрямках є актуальним. Це підтверджує аналіз вітчизняних та закордонних літературних джерел.

Теоретичні основи еколого-гігієнічного аналізу мають у своєму підґрунті праці провідних українських фахівців: Сердюка А. М., 1982; Антомонова М. Ю., 2000; Бариляка І. Р., 1996; Білецької Е. М., 2001; Бердник О. В., 1999; Гончарука Є. І., 1993; Горової А. І., 2000; Деркачова Е. А., 1997; Думанського Ю. Д., 1995; Нікітіної Н. Г., 1998; Тимченко О. І., 1997 та ін. Вони запропонували методи гігієнічної оцінки умов проживання, а також виконали гігієнічні оцінки впливу різних факторів зовнішнього середовища.

Дослідження з теоретичних і прикладних питань побудови й використання інформаційних систем проводяться в різних наукових установах Національної академії наук України, Академії медичних наук України й ряді інших організацій. Системну роботу з розвитку медичних технологій проводила й проводить група вчених під керівництвом Мінцера О. П. Значний внесок у розвиток медичних інформаційних технологій зробили: Анісов А. М., Арутюнов Г. П., Антомонов М. Ю., Гаспарян С. А., Гублер Є. В., Гєловані В. А, Гєнкін А. А., Єрмакова І. І., Кальниш В. В., Козак Л. М., Коваленко О. С., Котова А. Б., Лябах Є. Г., Майорів Ю. А., Марценюк В. П., Смірнов В. А., Хаїмзон І. І., Яценко В. П., Beucher S., Daele A., Lantuejoul Ch., Mangasarian O. L., Soille P., Street W. N., Vincent L., Weyn B., Wolberg W. H, Wouwer G. і ряд інших учених.

У той же час, на думку автора, недостатньо розроблені науково-технологічні рішення щодо комплексного використання комп'ютерних технологій гігієнічного аналізу, донозологічної діагностики хвороб шкіри, розробки методик масового обстеження стану шкіри населення, створення автоматизованих робочих місць лікаря-спеціаліста, що задовольняють сучасним вимогам (дерматолог, гігієніст). Дослідження у цьому напрямку є актуальними.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконана у рамках НДР "Застосування електромагнітних хвиль украй високих частот в інформаційних системах" Т283, номер держреєстрації 0101V001840, ІТМ НАНУ та НКАУ; у рамках НДР "Розробка методології рекомендацій експрес-діагностики мутагенного та природного середовища цітогенетичними й біофізичними методами" номер держреєстрації 0196U001733, ІППЕ НАНУ; у рамках НДР "Визначення рівня навантаження на населення електромагнітного і іонізуючого випромінювання та його впливу на стан здоров'я людини", номер держреєстрації 0101V00043, шифр теми Ф. 20.01., ДУ "ІГМЕ ім. О. М. Марзєєва" АМНУ, а також згідно Концепції проекту Державної програми соціально-економічного розвитку Придніпровського регіону до 2010 року (розділ 10 "Охорона навколишнього середовища й екологічна безпека регіону"), підготовленої відповідно до Постанови Кабінету Міністрів України від 17 жовтня 1995 р., № 838 у 1995-2002 роках.

Мета й завдання роботи. Науково обґрунтувати й розробити інформаційні технології аналізу впливу забруднення навколишнього середовища на захворюваність населення промислового регіону хворобами шкіри й підшкірної клітковини, а також інформаційні технології діагностики й профілактики таких хвороб. Для досягнення поставленої мети вирішувалися такі завдання:

1. Розробити інформаційну модель еколого-гігієнічної ситуації території промислового регіону.

2. Розробити математичні моделі захворюваності хворобами шкіри й підшкірної клітковини населення промислового регіону залежно від факторів навколишнього середовища.

3. Розробити методики прогнозу захворюваності хворобами шкіри населення залежно від динаміки еколого-гігієнічних характеристик території.

4. Розробити алгоритми донозологічної комп'ютерної діагностики хвороб шкіри.

5. Розробити алгоритми профілактичної комп'ютерної фізіотерапії щодо поліпшення стану здоров'я шкіри й підшкірної клітковини груп ризику населення промислового регіону.

6. Визначити основні фактори впливу на захворюваність хворобами шкіри й підшкірної клітковини населення, яке проживає в умовах забрудненої атмосфери за допомогою розроблених інформаційних технологій.

Об'єкт досліджень - стан навколишнього середовища промислового регіону; стан шкіри й підшкірної клітковини населення.

Предмет досліджень - шкідливі фактори середовища; хвороби шкіри населення; рівень імунітету населення й захворюваності; алгоритми комп'ютерної діагностики; особливості профілактичних заходів.

Методи досліджень. Методологія дослідження базувалась на аналізі, систематизації та виявленні загальних закономірностей і факторів впливу навколишнього середовища на хвороби шкіри населення промислових регіонів. У роботі застосовані системний підхід та методи: статистичних оцінок на малих вибірках, кореляційного аналізу, багатофакторного аналізу, оцінок статистичних характеристик законів розподілу, феноменологічного аналізу, прогнозування, математичного моделювання.

При обґрунтуванні підходів до розробки алгоритмів комп'ютерної діагностики та профілактичних заходів застосовані методи: оцінки стану шкіри на основі виміру її відбивних характеристик при впливі електромагнітних випромінювань; метод комп'ютерної діагностики на основі модифікованого методу Фолля; гігієнічні методи оцінки рівня забруднення атмосферного повітря, електромагнітного забруднення і їхнього впливу на захворюваність населення хворобами шкіри; метод профілактичної фізіотерапії на основі електромагнітного випромінювання міліметрового діапазону.

Дослідження проводилось з урахуванням міжнародних норм та стандартів з етики наукового дослідження. В обробці даних використані класичні положення доказової медицини та клінічної епідеміології. Гігієнічні дослідження проведено у м. Дніпропетровську .

Наукова новизна отриманих результатів полягає в тому, що в роботі вперше:

- обґрунтовано та розроблено методичні підходи щодо використання інформаційних технологій для гігієнічної оцінки впливу екологічних характеристик (забруднення атмосфери й електромагнітне забруднення середовища проживання) на захворюваність населення хворобами шкіри та підшкірної клітковини, а також прогнозу захворюваності залежно від прогнозу екологічної ситуації;

- обґрунтована можливість застосування оригінального методу діагностики, заснованого на вимірі відбивних характеристик шкіри для масових обстежень;

- на підставі імунологічних і клінічних досліджень обґрунтовано раціональність використання запропонованого варіанта комплексної профілактики хронічних дерматитів, що включає інформаційні технології з використанням електромагнітного випромінювання малої інтенсивності;

- обґрунтовано можливість комп'ютерного контролю ефективності процесу профілактики з використанням експрес-методик - електропунктурної діагностики та виміру характеристик відбивної здатності шкіри.

- визначені нозологічні форми захворювань шкіри й підшкірної клітковини, що найбільш чутливі до впливу електромагнітних полів.

Обґрунтованість та достовірність наукових результатів забезпечується достатнім обсягом виконаних досліджень, коректністю виконаних розрахунків та статистично значущими показниками результатів експериментальних досліджень.

Практична значимість отриманих результатів. Розроблені моделі кількісної оцінки захворюваності населення хворобами шкіри й підшкірної клітковини дитячого й дорослого населення, залежно від діючих хімічних і фізичних факторів, які характеризують екологічний стан середовища проживання, можуть бути підґрунтям для оперативного аналізу об'єктивної і багатоаспектної інформації з метою вчасного й адекватного реагування на екологічні негаразди, мінімізувати їх негативну дію.

Побудовані моделі впливу факторів навколишнього середовища на захворюваність населення хворобами шкіри й підшкірної клітковини, розроблені модифіковані алгоритми донозологічної діагностики по Фоллю, комп'ютерні алгоритми фізіотерапії на основі електромагнітного випромінювання малої інтенсивності можуть бути основою профілактичних заходів щодо зменшення негативного впливу факторів середовища на хвороби шкіри у населення промислових регіонів, а також основою профілактики цих захворювань для груп населення підвищеного ризику.

Розроблена картографічна комп'ютерна модель забруднення електромагнітними полями й випромінюваннями може бути основою для гігієнічного аналізу захворювань, залежних від цього виду забруднення.

Розроблений медичний модуль інформаційної системи для оцінки й прогнозу поширеності захворюваності населення хворобами шкіри й підшкірної клітковини, залежно від санітарно-гігієнічних характеристик промислового регіону, дозволяє збільшити ефективність роботи медичних працівників.

Розроблені алгоритми впливу електромагнітного випромінювання на імунокомпетентні комплекси біологічно активних точок є ефективною частиною профілактичних засобів щодо захворювань шкіри, які дозволяють збільшити строки ремісії при хронічних шкірних хворобах (псоріаз, нейродерміт і ін.)

Впровадження результатів у практику. Методики прогнозу захворюваності шкіри й підшкірної клітковини населення використовуються в Придніпровському науковому центрі при розробці обласних програм технічного й соціального розвитку, а також були використані при розробці комплексної медико-технічної програми "Інформаційні технології діагностики й терапії в завданнях реабілітації населення екологічно напружених територій" № 74-15/2002 Придніпровського наукового центру НАН України. Методичні рекомендації щодо прогнозу гігієнічних оцінок захворюваності шкіри й підшкірної клітковини населення промислового міста з екологічно навантаженими територіями впроваджені в Комітеті зі справ молоді Дніпропетровської міської ради, в Управлінні екології Дніпропетровської міської ради; в Екологічній асоціації підприємств гірничо-металургійного комплексу України "ЕКОМЕТ"; у санітарно-епідеміологічній службі м. Черкас. Практичні рекомендації з діагностики й профілактики загострень хронічних захворювань шкіри впроваджені в роботу Дніпропетровської обласної лікарні МВС, Дорожньої клінічної лікарні на станції Дніпропетровськ; в Українському НДІ медико-соціальних проблем інвалідності МОЗУ; в Дніпропетровському обласному лікувально-фізкультурному диспансері. Теоретичні положення й результати роботи використовуються на кафедрі інформаційних технологій Українського державного хіміко-технологічного університету у циклі лекцій "Комп'ютерні системи медичної діагностики".

Особистий внесок здобувачки. Здобувачкою особисто проведено літературний і патентний пошук і виконаний аналітичний огляд. Результати пошуку вказали на відсутність безпосередніх розробок по досліджуваній темі. На основі аналізу літератури були визначені ідеї, сформульовані мета й завдання дослідження. Самостійно вибрано методи дослідження, здійснені організація й проведення експериментальних досліджень, виконаний відбір статистичних даних, їх аналіз. Розроблені основні положення методики прогнозу захворюваності шкіри на основі даних про екологічний стан території. Здобувачці належить методика комплексної профілактики загострень хронічних захворювань шкіри, яка заснована на використанні електромагнітного випромінювання малої інтенсивності в міліметровому діапазоні. Здобувачка брала безпосередню участь у розробці баз даних і баз знань автоматизованого робочого місця лікаря_гігієніста - медичного модуля системи. Здобувачкою обґрунтовані й сформульовані висновки, розроблені практичні рекомендації.

Здобувачкою побудовані інформаційні технології діагностики та профілактики хвороб шкіри, побудовано математичні моделі захворюваності населення хворобами шкіри залежно від факторів зовнішнього середовища. Розроблено інформаційні технології, які враховують особливості впливу факторів навколишнього середовища на хвороби шкіри населення, що мешкає на екологічно-напружених територіях, а також наступного методичного супроводу й управління профілактикою. Аналіз даних здобувачка виконала особисто. Проведена статистична обробка результатів експериментального дослідження, сформульовані висновки.

Частина досліджень виконана сумісно з працівниками ІТМ НАНУ й НКАУ, ДУ "ІГМЕ ім. О. М. Марзєєва" АМНУ, Дніпропетровського національного університету. Матеріалів досліджень, які виконані в співавторстві, не більше 15 %.

Апробація результатів дисертації. Результати досліджень доповідались і обговорювались на: ІV Республіканській науково-методичній конференції "Застосування комп'ютерної техніки в навчальному процесі медичних та фармацевтичних вищих навчальних закладів України" (Донецьк, 1994); Науково-практичних конференціях Дніпропетровської державної медичної академії (Дніпропетровськ, 1996, 1997); II Українській конференції з автоматичного керування "Автоматика 96" (Севастополь, 1996); III Українській конференції з автоматичного керування "Автоматика - 98" (Київ, 1998); IV Українській конференції з автоматичного керування "Автоматика-99" (Харків, 1999);. на наукових семінарах ІППЕ НАНУ (Дніпропетровськ, 2000, 2001, 2002, 2009 рр.; VII Міжнародній відкритій науковій конференції "Сучасні проблеми інформатизації в непромисловій сфері й економіці. Секція 2. Інформаційні і високі технології в медицині" (Воронеж, 2002); Х Міжнародному форумі "Медико-екологічна безпека, реабілітація і соціальний захист населення" (Туреччина, Кемер, 2001); Міжнародної науково-практичній конференції "Сучасні інформаційні технології в діагностичних дослідженнях" (Дніпропетровськ, 2002); Міжнародній науково-практичної конференції "АРМ лікаря" (Дніпропетровськ, 2002); ХI Міжнародному симпозіумі "Моніторинг, аудит і інформаційне забезпечення в системі медико-екологічної безпеки" Коста Даурада, 2002); на наукових семінарах Дніпропетровської державної медичної академії, ДУ "ІГМЕ ім. О. М.Марзєєва" АМНУ, ІТМ НАНУ та НКАУ (2000 - 2007 рр.)

Публікації. Усього по темі дисертації опубліковано 21 наукову працю, з них: 1 монографія (одноосібно), 10 наукових статей у виданнях, регламентованих ВАК України (2 - одноосібно); 10 робіт представлені в збірниках доповідей і тез конференцій, симпозіумів (2 - одноосібно).

Структура та обсяг дисертації. Дисертація складається із вступу, аналітичного огляду літератури, опису матеріалів і методів досліджень, 4 розділів власних досліджень, аналізу й узагальнення результатів досліджень, висновків, списку використаних джерел, додатків. Загальний обсяг роботи становить 254 сторінки (144 сторінки - основний зміст), 28 сторінок - список літератури, 45 сторінок - таблиці, діаграми й малюнки. Робота містить 57 таблиць, 11 рисунків, 8 діаграм. Список використаних джерел вітчизняних і закордонних авторів має 242 найменувань (26 _ латиницею). Робота містить додатки на 37 сторінках.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ дисертаційної РОБОТИ

У вступі розкрито сутність та стан наукової проблеми, обґрунтовано актуальність теми дисертації, сформульовано мету та основні завдання досліджень, викладено основні положення, що виносяться на захист, їх наукову новизну, практичну цінність та наведено відомості про апробацію роботи.

Перший розділ дисертації присвячений аналізу наукової літератури з питань використання інформаційних технологій для гігієнічної оцінки факторів навколишнього середовища, включаючи проблеми аналізу факторів впливу на захворюваність шкіри й підшкірної клітковини населення промислових регіонів, проблеми масових обстежень, оперативної діагностики й профілактики. Результати аналізу вказують, що актуальним є вирішення питань оперативного аналізу й прогнозу стану здоров'я шкіри населення для своєчасного попередження загострення хронічних захворювань шкіри. Актуальним також є методичне обґрунтування апаратурного й інформаційного забезпечення масових обстежень стану шкіри населення, розвиток комп'ютерних методів визначення імунного статусу й оцінки його впливу на схильність до розвитку шкірних патологій.

Визначено, що завдання створення якісних ефективних інформаційних технологій для гігієнічного аналізу територій промислових регіонів та пов'язаних з цим питань захворюваності шкіри у населення цих територій потребує вирішення таких завдань як визначення вимог до функціонального складу комплексу інформаційних технологій, їх ключових властивостей, структури інформаційної моделі еколого-гігієнічного стану територій, алгоритму створення інформаційної моделі, розробки відповідних математичних моделей та алгоритмів.

Таким чином, проведений аналіз наукової літератури з питань застосування інформаційних технологій для гігієнічної оцінки факторів навколишнього середовища та їх впливу на захворюваність шкіри у населення промислових регіонів підтверджує актуальність сформульованої мети дослідження.

Другий розділ дисертації віддзеркалює обсяги та методи досліджень, які застосовувались для вирішення поставлених завдань. При проведенні досліджень було використано загальноприйняті підходи до розробки інформаційних та математичних моделей щодо гігієнічної оцінки факторів оточуючого середовища. Загальна методика досліджень передбачала розробку науково-технологічних рішень щодо комплексного використання інформаційних технологій гігієнічного аналізу, діагностики хвороб шкіри, розробки методик масового обстеження стану шкіри населення, створення медичного модуля автоматизованого робочого місця лікаря-спеціаліста, що задовольняє сучасним вимогам (дерматолог, гігієніст).

Методичні дослідження базуються на методах математичної статистики: статистичні оцінки, кореляційний аналіз, регресійний аналіз, багатофакторний аналіз тощо. При розробці інформаційних, математичних моделей та алгоритмів були використані відповідні математичні методи та гігієнічні методи оцінки рівня забруднення атмосферного повітря, електромагнітного забруднення і їхнього впливу на захворюваність населення. Розроблено й використано математичну модель прогнозу захворюваності населення хворобами шкіри та підшкірної клітковини залежно від екологічного стану відповідної території.

Для об'єктивізації оцінки міри порушень структури шкіри використаний метод виміру відбивних характеристик шкіри при опроміненні її електромагнітним потоком. Відношення величини падаючого потоку до відбитого є кількісним показником для об'єктивної характеристики стану шкіри в сполученні з візуальним лікарським спостереженням. Він дозволяє підсилити об'єктивність оцінки глибини прояву патологічних змін шкіри, додати їй кількісний характер на основі порівняння з показниками незміненої шкіри. При масових обстеженнях реалізація такого методу дозволяє досить швидко проводити оцінку ступеня патологічних змін шкіри з використанням комп'ютерних інформаційних технологій, формалізувати процес накопичення відповідної інформації.

Були розроблені комп'ютерні алгоритми діагностики на основі модифікованого методу Фолля, досліджено його інформаційні особливості. Застосовано метод фізіотерапії на основі електромагнітного випромінювання міліметрового діапазону при розробці програм профілактики хвороб шкіри.

Для вивчення особливостей впливу НВЧ-випромінювання на різноманітні патології шкіри використовувалися сертифіковані апарати НВЧ-терапії "РАМЕД_ЕКСПЕРТ" і "ЕМІТЕР_ОНС", до складу програмного забезпечення яких включено розроблені моделі та алгоритми.

Застосовані інформаційні технології спрямовані на розробку підходів щодо визначення і гігієнічної оцінки впливу різноманітних агентів зовнішнього середовища на захворюваність шкіри населення екологічно напружених територій. При аналізі гігієнічної ситуації на прикладі м. Дніпропетровська були використані дані відповідних екологічних служб, управління охороною здоров'я міської ради, результати досліджень, проведених установами санепідемслужби міста та області, результати наукових досліджень наукових установ та офіційні статистичні дані, опубліковані у статистичних бюлетенях і щорічниках статистичних служб.

У третьому розділі представлено дослідження, що виконувалися в двох аспектах. По-перше, вони стосувалися методичних питань розробки інформаційної моделі стану територій для гігієнічного аналізу цих територій стосовно хвороб шкіри у населення промислового регіону. По-друге, проводились конкретні розрахунки із застосуванням розробленої інформаційної моделі.

Представлено розроблений алгоритм створення інформаційної моделі для завдань дослідження медико-екологічної гігієнічної ситуації на територіях промислових регіонів Відповідно до цього алгоритму здійснюється районування території регіону за ступенем забруднення повітряного середовища, ґрунтів, води й динаміки цього забруднення. На цій основі виділяються території з різними рівнями забруднення, що дозволяє структурувати інформацію про екологічний стан територій і сформувати систему показників, що характеризують стан території. На цій основі формуються вимоги до структури бази даних, що входить в інформаційну модель.

Відповідно до алгоритму формується й база знань інформаційної моделі, до якої входять методики: екологічного аналізу, формування локальних і комплексних показників забруднення, класифікації територій регіону по рівнях забруднення й інші методики відповідно до алгоритму розробки інформаційної моделі.

Блок загальної інформації містить дані про сумарні обсяги викидів токсичних речовин в атмосферу від рухливих і стаціонарних джерел, площі територій, що розділяються за рівнем забруднення, дані про ступінь забруднення атмосферного повітря, ґрунтів по територіях, інші характеристики, необхідні для загального гігієнічного аналізу.

Таке структурування інформації про екологічний стан територій є основою для розробки баз даних, що є складовою інформаційної моделі, вибору структури БД, ключів, типу СУБД тощо. База знань інформаційної моделі містить комплекс методик та методів, які необхідні для екологічного аналізу а також відповідні, довідники, що використовуються при проведенні гігієнічних досліджень (МКХ 10, ГДК, рівні токсичності речовин та ін.).

Кожний крок алгоритму передбачає розробку відповідного блоку інформації, структура та сутність якої задані. Згідно алгоритму виконуються: вербальний опис та феноменологічний аналіз регіону; зональний аналіз; вибір узагальнених зон спостереження з урахуванням розподілу джерел забруднення; вибір локальних територій з урахуванням розміщення джерел первинної інформації; оцінка діапазонів зміни концентрацій хімічних сполук в атмосфері; аналіз динаміки концентрацій хімічних сполук в атмосфері; розрахунок середніх значень пріоритетних забруднюючих речовин на локальних територіях на інтервалі дослідження; обчислення індексу забруднення атмосфери; ієрархічний аналіз територій за критерієм ІЗА; обчислення сум відносних концентрацій важких металів по територіям; оцінка екологічного стану територій згідно розробленої методики; визначення категорії забруднення ґрунтового покриву територій за коефіцієнтом сумарного забруднення ґрунтів; визначення категорії забруднення території за коефіцієнтом біоіндикації; розробка карти електромагнітного забруднення; визначення спеціальних гігієнічних характеристик (наприклад, концентрація лізоциму в слині дітей); обчислення показників загальної захворюваності хворобами шкіри населення (дорослих та дітей), а також показників захворюваності по нозологічних формах; розробка інтегральної системи гігієнічних характеристик території; обчислення інтегрального показника гігієнічних характеристик територій.

Для кількісної оцінки екологічного стану навколишнього середовища запропоновано методику, основою якої є комплексний показник екологічного стану території, що концентрує інформацію про основні компоненти навколишнього середовища: ґрунт, повітря, вода, радіаційні випромінювання, електричні, магнітні, електромагнітні поля, акустичні шуми. Відповідні характеристики екологічного стану позначені у такий спосіб: - ґрунт; - радіація; - вода; - повітря; - шум; - електромагнітні поля, магнітні поля; - постійні електричні й магнітні поля. Сукупний стан навколишнього середовища представлено таблицею (environment): . Таблиця , після приведення її елементів до безрозмірної форми, є матрицею, елементи якої характеризують екологічний стан:

,

де - кількість стовпців; - кількість елементів s-го стовпця, d_ij - коефіцієнти, що враховують ступінь впливу показника на стан біоти. де - локальний комплексний показник, , - регіональний комплексний показник р-ої території.

Інтегральний показник , глобальний комплексний показник забруднення всіх територій з площами , - зважений середній показник:



.

Для вибору районів контролю й спостереження використана методика, заснована на ранговому аналізі. Для цього виконується ієрархічне розміщення районів території по кожному із чотирьох показників: (середні значення по роках): загальна захворюваність дорослого населення, загальна захворюваність дітей (до 14 років), а також захворюваність хворобами шкіри й підшкірної клітковини дорослих та дітей. Мінімальній показник рангу означає найгірший стан, відповідна територія визначається як район дослідження; згідно максимальному рангу визначається район контролю. За розрахунками на прикладі м. Дніпропетровська у якості району спостереження вибрано Ленінський район, у якості району контролю - Самарський.

Виявлено тенденцію до підвищення кореляційної залежності санітарно-гігієнічних характеристик між районами з подібними екологічними параметрами. Наприклад, рівень кореляційних зв'язків між характеристиками Ленінського району й Самарського (м. Дніпропетровськ), які істотно різняться з комплексу санітарно-гігієнічних характеристик, становить r=0,11, (р<0,05). У той же час для районів, близьких за показниками санітарно-гігієнічного стану, коефіцієнт парної кореляції перебуває в діапазоні 0,46-0,67 (р<0,05). Таким чином, об'єктивно існує тенденція до підвищення кореляційної залежності між санітарно-гігієнічними параметрами районів зі схожими екологічними умовами, що дозволяє використовувати при порівняльному аналізі стану територій формалізовані оцінки.

Сформовано інформаційний модуль, що містить інформацію про зони та райони спостереження, показники забруднення (індекс забруднення атмосфери, концентрацію важких металів, комплексний показник екологічного стану території), частку населення, яке проживає на території із критичним екологічним станом, загальну захворюваність дітей і дорослих, захворюваність хворобами шкіри дітей і дорослих, показники біоіндикації. Цей інформаційний модуль дозволяє провести комплексний аналіз впливу чинників навколишнього середовища на показники захворюваності населення, що мешкає на території промислового регіону, хворобами шкіри та підшкірної клітковини.

Аналіз, виконаний для умов м. Дніпропетровська, показав високий рівень залежності загальної захворюваності хворобами шкіри від різних показників забруднення територій. Наприклад, коефіцієнт парної кореляції між ІЗА й показником захворюваності хворобами шкіри дорослого населення склав r =0,88 (r =0,83 - для дітей) (р<0,05).

У четвертому розділі представлено розроблену математичну модель, що дозволяє розглянути вплив факторів забруднення на захворюваність населення хворобами шкіри та підшкірної клітковини різних нозологічних форм та визначити найбільш значущі. Захворюваність y (y_і) визначається як випадкова величина, що виражається через незалежну змінну x ( ), j=1,2…к, к- ціле число (фактори середовища). За результатами вибіркових спостережень відшукуються коефіцієнти регресійного рівняння.

y(y_і) .

Або в нормованих змінних:

, ,

. (1)



Коефіцієнти у відносних величинах характеризують ступінь впливу -го фактору на результуючий. Значення коефіцієнтів визначаються методом найменших квадратів при розв'язанні системи рівнянь:

,

де - значення коефіцієнта кореляції між величинами й , ; - значення коефіцієнта кореляції між величинами й , . Перевірка значущості впливу розглянутих факторів проводиться з використанням статистики , що має розподіл Фішера.

Для обчислення конкретних параметрів моделі (1), які відображають санітарно-гігієнічні умови територій, розроблено методику. Згідно цієї методики вибір параметрів моделі впливу факторів навколишнього середовища на захворюваність населення хворобами шкіри й підшкірної клітковини виконується у три етапи. На першому етапі, на основі даних про захворюваність шкіри населення й змісту шкідливих домішок в атмосфері, проводиться попередній аналіз парціального впливу кожного з розглянутих факторів. Для досліджуваного району спостереження в структурі розглянутих нозологічних форм захворювань шкіри й підшкірної клітковини розраховуються коефіцієнти парної кореляції у формі кореляційних матриць. Для кожного виду захворювань, із аналізу кореляційної матриці, виділялися фактори, у яких коефіцієнт парної кореляції з відповідним видом захворюваності населення складав r>0,5. На другому етапі для виділених факторів будуються множинні регресійні рівняння згідно розробленої моделі й обчислюються коефіцієнти множинної кореляції. На третьому етапі здійснюється перехід до нормованих змінних для обчислення коефіцієнтів парціального впливу забруднюючих речовин на різні види захворюваності шкіри. Рівняння множинної регресії для конкретних умов щодо захворюваності населення хворобами шкіри та переліку забруднюючих факторів середовища в нормованих змінних мають вигляд:

, (2)

Щоб записати конкретні рівняння регресії (умови м. Дніпропетровська) у формі (2) для кожної з досліджуваних нозологічних форм хвороб шкіри й підшкірної клітковини Y_i відібрані ті фактори середовища Ч_j, які мають найбільший вплив на розвиток цих захворювань. Згідно методики до пріоритетних віднесені ті фактори, коефіцієнти парної кореляції яких з відповідними хворобами шкіри й підшкірної клітковини були більше 0,5 (r>0,5; р<0,05). На цій підставі були обрані фактори зовнішнього середовища для подальшого аналізу та визначені сполучення факторів зовнішнього середовища, які впливають на дане захворювання.

Для вибраних факторів нормоване рівняння (2) для захворюваності шкіри й підшкірної клітковини дорослого населення району спостереження (Ленінського) має вигляд:

.

Коефіцієнт множинної кореляції, коефіцієнт детермінації .

Для захворюваності шкіри й підшкірної клітковини дітей до 14 років того ж району маємо:

.



Коефіцієнт множинної кореляції .

У районі контролю (Самарський) коефіцієнти рівняння (2) обчислені для тих же забруднюючих факторів. Маємо для загальної захворюваності шкіри дорослого населення:

.

Коефіцієнт множинної кореляції: .

Для загальної захворюваності шкіри й підшкірної клітковини дітей до 14 років рівняння регресії:

.

Коефіцієнт множинної кореляції . Коефіцієнти множинної кореляції в районі контролю істотно менше, ніж у районі спостереження, що означає значно менший рівень залежності захворюваності шкіри й підшкірної клітковини населення району контролю від комплексу досліджуваних факторів у зв'язку з більш низьким рівнем забруднення.

Найнижчі значення коефіцієнтів множинної кореляції спостерігаються для району контролю (Самарського), найвищі - для району спостереження (Ленінського). Таким чином, вивчення впливу факторів забруднення атмосфери на захворюваність шкіри й підшкірної клітковини проводились на статистичних матеріалах району спостереження. Для відібраного переліку нозологічних форм захворювань шкіри записані відповідні рівняння згідно з наведеною методикою. Для дорослого населення:

Для дітей:

Тут індекси змінної W відповідають індексам змінної Y(захворюваність), а індекси коефіцієнтів рівнянь відповідають індексам факторів середовища X.

Після проведеного аналізу впливу забруднюючих речовин на захворюваність різних нозологічних форм знайдено перелік пріоритетних по силі впливу факторів на захворюваність шкіри. Вибираючи рівень кореляційних зв'язків між захворюваністю шкіри різних нозологічних форм і забруднюючих факторів за умови r>0,5, нами були виділені набори факторів середовища й нозологічні форми для подальшого аналізу.

Пріоритетними для інфекційних хвороб виявилися бенз(а)пірен (рівень впливу в = 0,81 - дорослі, в = 0,72- діти ), зважені речовини(в = 0,73-дорослі, в = 0,79- діти ). Атопічний дерматит, крім зазначених забруднюючих речовин, підданий впливу діоксида сірки (рівень впливу в =0,79 - дорослі) і діоксида азоту, звертає на себе увагу рівень впливу на захворюваність атопічним дерматитом дорослого населення оксиду вуглецю (в = 0,81). Аналогічний атопічному дерматиту характер розподілу впливу факторів середовища для нейродерміту. Виявлено, що пріоритетними для псоріазу є: бенз(а)пирен (рівень впливу в = 0,81 - дорослі, в = 0,76- діти ), і оксид вуглецю (в = 0,82 _ дорослі, в = 0,72 _ діти ); досить високий рівень впливу зважених речовин (в = 0,73 _ дорослі, в = 0,70 _ діти) Виявлено залежність захворюваності псоріазом від кадмію (в = 0,77 _ дорослі, в = 0,71 _ діти ) і діоксиду азоту (в = 0,78 _ дорослі, в = 0,69 _ діти).

Методика дослідження впливу електромагнітного забруднення на хвороби шкіри полягає у наступному. На основі розробленої картографічної моделі електромагнітного забруднення для аналізу впливу ЕМП на захворюваність шкіри й підшкірної клітковини вибирається район дослідження з найбільшим рівнем електромагнітного забруднення на досліджуваній території. Далі визначаються зони забруднення в районі дослідження, у яких перевищені гігієнічні граничні значення ЕМП. Для аналізу впливу ЕМП на захворюваність хворобами шкіри різних нозологічних форм формуються дві бази даних, що містять інформацію про дві когорти хворих. Основна когорта складається із хворих, які проживають на території району дослідження в зоні забруднення, знайденої на карті електромагнітного забруднення. Друга когорта - це населення, яке проживає на іншій території району (контроль). Для оцінки впливу ЕМП на захворюваність населення хворобами шкіри проводиться перевірка на однорідність середніх значень вибірок для різних нозологічних форм хвороби шкіри й підшкірної клітковини для основної й контрольної когорт. Перевіряються на однорідність середні значення для кожної нозологічної форми основної й контрольної когорт. Перевірка на однорідність середніх значень проводиться за критерієм Стьюдента. Додатково виконується порівняльний аналіз стандартних відхилень середніх величин захворюваності по досліджуваних нозологічних формах хвороб шкіри за критерієм Фішера. Ця методика дозволяє виконати відповідні дослідження на територіях промислових регіонів.

Методика застосована до умов м. Дніпропетровська. Була розроблена відповідна картографічна модель забруднення, сформовані основна та контрольна когорти. Дослідження показали, що до числа нозологічних форм захворювань шкіри й підшкірної клітковини, які залежать від електромагнітного забруднення статистично вірогідно (р<0,05), відносяться: атопічий дерматит, нейродерміт, псоріаз. інфекційні хвороби шкіри, а також дерматит алергічий контактний.

Відомо, що гігієнічні дослідження спрямовані на вирішення завдань, пов'язаних зі збереженням здоров'я населення, тому важливою складовою таких досліджень є прогноз гігієнічної ситуації на різних територіях і прогноз захворюваності. Нами була розроблена методика такого прогнозу, заснована на використанні інтегральної характеристики екологічного стану територій, наприклад, даних біоіндикації. Можуть бути використані й інші інтегральні характеристики. Для побудови прогнозних моделей використовувався лінійний регресійний аналіз з використанням часового тренду та комплексні характеристики забруднення. Наскільки справедливий такий прогноз можна пересвідчитися по результатам тестових розрахунків для Ленінського району (спостереження) м. Дніпропетровська .

З порівняння фактичного й розрахованого за моделлю значення захворюваності видно, що запропонована методика дає задовільний результат.

П'ятий розділ присвячений розробці заходів щодо профілактики захворюваності шкіри населення забруднених територій. Така профілактика має дві складові. Перша спрямована на зміну санітарно-гігієнічної ситуації й пов'язана зі зменшенням рівня забруднення. Цей компонент може бути реалізований в системі територіального управління промисловими й соціально-економічними процесами. Другий компонент має бути виконаним у спосіб, пов'язаний з організацією моніторингу здоров'я населення, виділенням груп ризику й відповідних профілактичних заходів щодо цих груп населення. Таким чином методика такої роботи містить діагностичну й медико-профілактичну складові. Нами запропонована методика масових обстежень імунного статусу населення, заснована на використанні модифікованого методу Фолля. Суть методу полягає в тестуванні БАТ на змінному сигналі. Для встановлення й перевірки відповідності діагностичних інтервалів запропонованого методу й традиційного методу Фолля (за активною складовою) були проведені виміри параметрів БАТ у хворих із установленим клінічним діагнозом. Для порівняння проводилися виміри за методом Фолля. Було знайдено частоту змінного сигналу й установлено коридор норми за основними вимірюваними параметрами. Виміри показали, що найбільш доцільно використати частоту тестуючого сигналу 1000 Гц. Результати вимірів на цій частоті демонструють хорошу відтворюваність. Активна (постійна) складова проградуйована в умовних одиницях, що відповідають одиницям, прийнятим у методі Фолля. Реактивна (змінна) складова менш чутлива до перешкод (таких факторів як психоемоційний стан людини, вологість шкіри та ін.). Вона несе інформацію про функціональний стан клітин органа, тому реактивна складова використовується в якості другого діагностичного критерію у тих самих одиницях виміру.

На цій основі нами розроблена методика неінвазивної оцінки імунного статусу пацієнта. Ми провели порівняльний аналіз результатів оцінки стану імунної системи за модифікованим методом Фолля і по даним імунограм згідно вимогам доказової медицини. Результати аналізу довели ефективність розробленої методики.

Для об'єктивної оцінки стану шкіри при різних патологіях нами запропонований апаратний діагностичний метод, заснований на вимірюванні відбивних характеристик шкіри при впливі на шкіру електромагнітним полем міліметрового діапазону довжини хвилі. Ми одержали значення відносних коефіцієнтів відбиття шкіри для хворих псоріазом і нейродермітом.

Ці характеристики є необхідними для об'єктивізації оцінки стану шкіри в процесі профілактичних заходів.

Важливою складовою заходів є підвищення імунного статусу. Для впливу на біологічно активні точки, з метою підвищення резистентності організму, розроблена наступна методика: рекомендовані точки: GI 4, E36, RP6, Ly1, Al1, Pd1, GI 11, E25, RP5, V20, V40, VG14, VC15, VB30, V54, VC4, V23, VB2, VB20, V21, TR20, C7; курс профілактики - 7 сеансів, тривалість сеансів - до 30 хвилин (апарат "РАМЕД_ЕКСПЕРТ"); сполучення точок: 1-й сеанс GI 4, E36, RP6. 2-й сеанс Ly1, Al 1, Pd1. 3-й сеанс GI 11, E25,RP5. 4-й сеанс V20, V40, VG14,VC15. 5-й сеанс VB30, V54, VC4, VG14. 6-й сеанс V23, VB2, VB20. 7-й сеанс V21, TR 20, C7; для оперативної оцінки імунного статусу використовуються точки: Ly1.2; IG3a; RP 1L; RP 1a; RP 2 L RP 4L; при необхідності сеанси повторюються.