|
В развитии БА играют роль наследственные факторы и антропогенные загрязнители. Оценить роль в развитии заболевания тех или иных факторов возможно с помощью ГИС-технологий и нескольких отдельных статистических программ (в частности Р- факторного анализа). Нам известны две попытки наших коллег в Украине, сравнить формально данные по заболеванию БА с близостью проживания от шоссейных дорог.
Формализовались данные в системе ArcView 3 [7], однако, там были всего лишь построены так называемые буферные зоны для пересечения дорог и некие частотные окружности для интенсивности заболевания БА. Совпадения этих “буферных” зон и являлось предметом предсказания максимального вреда детям. На самом деле, выбирая дополнительные “слои” – асфальтовые трассы, следовало им присвоить баллы, поскольку есть основные дороги, где совокупная концентрация вредных компонентов, из-за той же интенсивности движения на порядок превосходила остальные дороги. Наши исследования по отдельным горам (преимущественно Кавказ) показали даже значительные суточные колебания (разница в 2-3 раза) таких газов как CO, CO2, метан, сероводород и пр., естественным образом, выходящие под напором из глубины земли по геологическим разломам [5].
Как показывает наш опыт, забор одной пробы для конкретного места, даже в течение получаса не является представительным. Проба зависит от множества параметров: от силы и направления ветра, близости к источнику загрязнения, влажности, от субъективных параметров, дня недели. Обычно выброс веществ заводы производят в выходные и праздничные дни, вечером. За несколько часов концентрация вредного компонента уменьшается, и наутро данные мониторинга показывают “норму”. В связи, с чем для медико-экологической съемки, необходимо вводить понятие о масштабе съемки, что поможет решить множество проблем для скорой помощи и для профилактики заболеваний, в частности бронхиальной астмы у детей.
Целью нашего исследования явилась оценка влияния вредных факторов среды на развитие бронхиальной астмы у детей и подростков с помощью статистических методов в ГИС- технологиях.
Материалы и методы: Для решения поставленной задачи нами была использована методика совместимости геохимических и медицинских данных, что, насколько нам известно, в странах СНГ никто еще не применял. Для медико-экологической съемки, было введено понятие о масштабе съемки [6]. Минимальным масштабом съемки мы называем дом, где проживают от одного до нескольких заболевших определенной болезнью, причем никакого адреса и фамилий больных уже нет, фамилия, переделана в условный номер (номер медкарты), а дом переведен в x-y координаты, соответствующие конкретному плану населенного пункта, поэтому, после первичной формализации данных никаких врачебных тайн не выдается. В нашем исследовании “медицинская съемка” соответствует отбору медицинских карт и их формализации (о формализации медицинских данных мы подробно говорили в предыдущих статьях)[1,2].
По своим и компилятивным данным были созданы базы данных с частотой заболевания БА детей и подростков, по разным городам Крыма, за несколько лет раздельно. У местных санэпидстанций были взяты средние данные (по годам) о загрязнения этих городов разными газами и пылью. Весь комплекс загрязнений приведен в табл. 4. Путем формализации выборки у нас получилось 5 городов, внутри которых мы поместили данные по 2005, 2007 и 2008 гг.
Обсуждение. В таблице 1 представлен пример последовательного заполнения таблицы для последующего экспорта в ГИС-систему. Даже по этой таблице, визуально, мы можем сделать предварительные выводы.
Таблица 1
Динамика уровня поллютантов в исследуемых городах.
Как видно из таблицы 1, в г. Армянске вырос уровень серной кислоты, фтористого водорода в 1,5 раза и, что особенно важно вырос уровень пыли в 1,3 раза, а аммиака в 3,75. Основными источниками загрязнения атмосферного воздуха в г. Армянск являются: Государственная корпорация Титан, ОАО Крымский содовый завод, ОАО Бром, Сивашский анилино-красочный завод, 14 котелен, предприятия мелкой промышленности, автотранспорт. В Красноперекопске вырос уровень формальдегида и серной кислоты в 2 раза, а также уровень пыли в 1,5 раза.
Основными источниками загрязнения атмосферного воздуха в г. Красноперекопске являются: Государственная корпорация Титан, ОАО Крымский содовый завод, ОАО Бром, Сивашский анилино - красочный завод, 14 котелен, предприятия мелкой промышленности, автотранспорт. В г. Керчи вырос уровень формальдегида в 1,3. Основными источниками загрязнения атмосферного воздуха в г. Керчь являются: автотранспорт, котельные сети, проходящие в бухтах суда и Металлургический комбинат. Однако в данном случае, для данного масштаба съемки мы не сможем выявить реальный комплексный источник загрязнения, для этого надо проводить эколого – медицинскую съемку на уровне города. Для того, чтобы в расчетах присутствовал и год, мы несколько видоизменили выборку, заполнив все пустоты знаком отсутствия данных (в данном случае минус 1) и переделав каждую точку, например Керчь превратилась в 3 точки, (5_kerch – данные по 2005 году в Керчи) совмещенные в пространстве – см. табл. 2.
Таблица 2
Преобразованная выборка
Учитывая что выходные данные будут представлены в Гис-системе, мы добавили к данным по каждому городу его координаты в градусах,(исходные координаты без проблем берутся из базы данных городов в разных Гис) см. табл. 3.
Наконец, учитывая, что у нас по базе данных было много пропусков, пришлось их восстанавливать программой Метод Восстановления Зависимостей из нашего статпакета http://statdos.narod.ru/ [2]. В ранних статьях мы уже не раз предупреждали врачей, что с восстановленными данными надо обращаться осторожно, ни в коем случае не беря их за истину [1]. Они лишь помогают, не влияя на законы распределения и начальные и центральные моменты по каждой переменной (загрязнению) проводить дальнейшую обработку данных. Посчитав (в ходе проведения факторного анализа) по получившейся выборки средние и дисперсии для каждой переменной, мы лишь хотим сказать, что средняя “заболеваемость” подростков почти в 10 раз больше, чем детей 7-14 лет
Таблица 3
Преобразованная выборка
А среднее почти всех поллютантов значительно выше “нормы”, за исключением пыли и аммиака. Но, как показало исследование, даже такие допустимые дозы пыли и аммиака для детей с астмой являются значимыми и оказывают свое патологические действие в развитие и течение астмы у детей. Рассмотрим получившуюся матрицу факторов (табл.4), затем выпишем факторы только с ’большими весами’. Как видно из таблицы 4, поллютанты вносят весомый вклад в развитие бронхиальной астмы у детей школьного возраста. Особенно чувствительны к влиянию поллютантов подростки. Гормональная перестройка в этом возрасте, иммунологические изменения в организме подростка, по-видимому, ослабляют резистентность пациентов к вредному влиянию патологических факторов среды.
Все изученные факторы, вносят свою лепту в развитие астмы детей школьного возраста: окись углерода, пыль, диоксид азота, диоксид серы, формальдегид, фтористый и хлористый водород, аммиак и серная кислота. Чрезвычайно важно, что поллютанты оказывают свое патологическое воздействие на организм ребенка даже в том случае, когда имеется однократное превышение предельно допустимых доз в течение года, а средняя за год предельно допустимая доза остается нормальной [4].
Таблица 4
Матрица полученых 3 факторов
Распишем подробно таблицу 4, убрав незначимые факторные нагрузки (как мы это делали и ранее [1,2]. Как видно из таблицы 4, 1-й фактор, на 53.869% объясняет общую дисперсию (информацию) [2]:
-.912*15-17 let -.896*7-14 let + .540*H2SO4 + .552*HF + .598*pyl + .736*formaldeg +.804*NO2+.826*HCl+.829*Amiak+.879*CO2
Мы видим (и в принципе можно составить уравнение множественной линейной регрессии), что все поллютанты, за исключением диоксида серы влияют на заболеваемость астмой у детей в комплексе. Причем, учитывая, что бронхиальная астма является мультифакториальным заболеванием, в развитии которого играют роль как наследственные факторы, так и средовые факторы, необходимо отметить, что 54% приходится на роль средовых факторов. Чрезвычайно важно помнить, что из всех изучаемых поллютантов, на наш взгляд, наиболее важны пыль и аммиак, поскольку даже при незначительном количестве данных поллютантов в атмосфере у детей, предрасположенных к астме, может развиться заболевание, а в случае наличия астмы у пациента, может наступить ухудшение состояния.
2-й фактор, на 14.788% объясняет общую дисперсию:
-.741*HF -.431*Amiak +.318*formaldeg +.495*pyl +.648*H2SO4
В данном случае не выявлено влияние на развитие астмы у детей фтористого водорода, формальдегида, серной кислоты, аммиака пыли. Это значит, например, что отдельные заводы, хотя и являются загрязнителями, по каким либо причинам не влияют на образование у детей БА в силу разных факторов (о которых мы говорили выше – от розы ветров до производимой ими продукции). Мы рекомендуем СЭС исследовать этот комплекс загрязнений более тщательно (в пределах города произвести газовую съемку более мелкого масштаба), на предмет реальных конкретных источников загрязнения, которые возможно отвечают за иные заболевания.
3 фактор, на 10.273% объясняет общую дисперсию: .970*SO2. Отдельно выявился фактор (газовая составляющая) – диоксид серы. Поскольку он также не влияет, как показали проведенные исследования на развитие БА, в дальнейшем мы не будем его рассматривать.
Итак, проведя исследования по 6 городам, мы выявили всего 3 глобальных комплексных загрязнения, из которых только одно влияет на заболеваемость БА.
Таким образом, составив базу данных (см. табл.4)с вычисленными значениями факторов в каждой точке, экспортировав БД в лицензионный ключевой продукт ArcView 3.0a, взяв за основу стандартные слои с минимальной инфраструктурой (реки, рельеф, границы крупных городов и пр.) мы в условных единицах (а вычисленные факторы в силу нормировки обычно имеют значения от -1. до 1.) составили схему зависимости комплексного загрязнения городов и заболевания БА. Кроме того, данные по разным годам, мы разнесли 1 и 2 фактор с некоторым смещением координат влево, таким образом, у нас получилась пространственно - временная схема.
Связь между заболеваемостью бронхиальной астмой и загрязненностью атмосферной среды поллютантами представлена на рис.1. Хотелось бы отметить следующее. По логике, чем больше степень комплексного загрязнения, тем больше был бы для каждого города определенный значок, однако мы выбрали значок песочные часы, чтобы показать истинное положение между загрязнением и БА. Иными словами, для каждого города мы разбили загрязнение на воздействующее на заболевание БА (красный значек) и условно безопасное (синий значек). Сопоставлять мы их можем, поскольку, как мы говорили раньше значения их нормированы.
Рис.1 Связь между заболеваемостью детей и подростков АР Крым бронхиальной астмой и загрязненностью атмосферной среды поллютантами.
Примечание. Красные «песочные часы” –поллютанты способствуют заболеваемости астмой. Синие «песочные часы” –поллютанты не способствуют заболеваемости астмой. Годы идут на карте слева направо - (2005 2007 2008) - Увеличить карту
Рассмотрим эту карту-схему поподробнее. Из рис.1, видно (синие и красные «песочные часы”) как загрязнение поллютантами уменьшилось в Ялте, Симферополе, Красноперекопске. Однако в Красноперекопске остались на высоком уровне поллютанты, способствующие развитию астмы у детей. В Армянске уровень поллютантов, способствующих развитию астмы у детей и подростков, также остается высоким. А в Феодосии уровень поллютантов за 2007, 2008 года влияющих на развитие астмы у детей даже вырос. Мы проанализировали какие поллютанты были более значимы в том или ином городе. Так, например, по Симферополю, хотя уровень общего загрязнения весьма большой, (синие значки) загрязнение, влияющее непосредственно на БА (красные значки) – минимально для всех исследуемых городов. Фактически, применительно к БА мы разбили все загрязнители на те, что в комплексе способствует образованию БА, и те, которые не способствуют. Иное дело, и в этом мы не сомневаемся, 2 фактор (синие песочные часы на карте) провоцируют другие заболевания, но для этого, как мы говорили выше, помимо исследований комплексного загрязнения, надо собирать и комплекс заболеваний,[1] характерных (для данного масштаба исследований) для конкретного города. По нашей информации в странах СНГ такие исследования никогда не проводились.
В статье мы кратко попытались обосновать необходимость комплексного подхода и сотрудничества врачей и экологов в решении такой сложной задачи, как выяснение причин реальных заболеваний, как внутри мегаполиса, так и для более крупных районов. Причем задача сводится не только в изучению БА, но и добавлению и формализации врачами и иных болезней, включая грубые патологии. Все данные исследования должны проводиться на уровне государства. Такие карты нельзя сделать без Гис- технологий.
Мы также ввели условное понятие медицинской съемки и масштаба медицинской съемки, для сопоставления с экологическими данными. В приведенных таблицах мы специально подробно показали, как надо составлять базы данных, попутно формализуя медицинские данные. И, наконец, как образец, мы построили наглядную карту-схему, как бы можно было оценить, в данном случае какое-либо заболевание во времени, в зависимости от активности конкретных источников загрязнения. Если бы мы располагали данными по 30-50 городам, была бы построена не серия разнокалиберных значков, а уже раскрашенная в изолиниях медико-экологическая карта Крыма [6], где уже не по районам, что бессмысленно, а по конкретным городам-точкам была бы высчитана вероятность или интенсивность комплексного заболевания (и детей и взрослых) в зависимости от разнокомпонентных источников загрязнения.
Литература
1. Кобец Т.В , Стафеев С.К., Филатова Л.М. „Абсолютный” статистический иммунитет// Вестник физиот.и и курорт.-2006.-№2.- С.139-146 - - просмотр статьи
2. Кобец Т.В., Стафеев С.К., Хишам Исмаил Применение Р-факторного анализа в прогнозировании развития и осложненного течения бронхиальной астмы у детей Вестник физиот.и и курорт.-2004.- Научно –прак. конф. «Новые технологии в диагностике, лечении и профилактике заболеваний органов дыхания»- Тез. докл.-С.114 - - просмотр статьи
3. Кобец Т.В., Ворпонин С.Н. , Бобрик Ю.Л., Тополиду М.Т. Влияние экзо- и эндогенных факторов на развитие и течение острых респираторных заболеваний у детей// Тр. Крым. мед. унив.- ч. II – 1998.- С.268-274
4. Кобец Т.В , Кубышкин А.В.,.Воронин С.Н, Бобрик Ю.В. Взаимосвязь развития и течение острых респираторных заболеваний у детей с загрязнением атмосферы // Науч.- практ. конф. по экологии - тез. докл.- Симферополь, 2000 - С.78-80
5. Стафеев С.К. Обоснование сети экологической (геохимической) съемки по вторичным ореолам рассеяния (упрощенный фрагмент) на примере Восточного Казахстана. Рацпредложение 143 от 27.02.89 http://eco-staff.chat.ru/hg.htm
6. Стафеев С.К. Эколого-геохимическая карта Москвы (векторный вариант) с небольшими пояснениями http://kartap3.narod.ru/temp/eco.jpg Создана в 2006г по компилятивным данным медико- экологической сьемки (89-93гг.) в ГИС- лаборатории ВИЭМС
7. http://www.dataplus.ru/Arcrev/Readers.htm |
