Пространственно-временной анализ инфекционной заболеваемости с использованием методов неогеографии на примере городского поселения Оболенск Московской области.

Авторы: Л.Ю. Завальский, О.Н. Доброхотский, Г.А. Зиновьев, М.А. Воронина, Е.Н. Еремченко, С.В. Клименко.

Организация санитарно-эпидемиологического мониторинга на основе работы автоматизированной информационной системы и оснащение аналитического центра сбора и анализа данных с высокой пространственной и оперативной точностью является важнейшей задачей в рамках создания национальной системы химической и биологической безопасности Российской Федерации по двум причинам. Во-первых, без решения этой задачи невозможно адекватное и прецизионное эмпирическое изучение процессов, учет различных пространственно-временных факторов, выявление, оценка и управление рисками. Во-вторых, задача организации онлайнового и высокоточного мониторинга развития процессов в пространстве уже решена за рубежом. Использование методов неогеографии и генерированного самим пользователем контента позволило ввести в строй и поставить на непрерывное дежурство новые сервисы, позволяющие осуществлять мониторинг эпидемической обстановки с высокой точностью и оперативностью, недостижимыми с помощью классических методов картографии и геоинформатики. Решение этих задач позволит повысить уровень национальной безопасности Российской Федерации.

Проблема обеспечения непрерывного, полного, достоверного и оперативного мониторинга развития эпидемических процессов в пространстве неразрешима в рамках стандартного картографического или ГИС подхода. Это связано с тем, что точная первичная информация о локализации эпидемических событий во времени и в пространстве, регистрируемая соответствующими службами надзора, впоследствии теряется из-за невозможности ее точной фиксации, так как для этого необходимо массовое внедрение дорогостоящего программного обеспечения ГИС и высокоточных карт. Массовое внедрение ГИС в масштабах РФ невозможно из-за высокой стоимости рабочего места и высокой квалификации, необходимой для работы с ними. Точных и достоверных карт (масштаба 1:5000 и лучше, необходимых для точной локализации событий в урбанизированной среде) нет и создать их невозможно.

Более того, особенности картографического подхода к обработке первичных данных (необходимость их объединения по мере перехода к более обобщающему масштабу карт) ведет к утрате точности локализации, осложняет циркуляцию данных по вертикали из-за необходимости привлечения высоких временных, финансовых и трудовых затрат на последовательную генерализацию локализованных географических данных. При этом неизбежно теряется детальность, данные вырываются из общегеографического контекста, их оперативная обработка в масштабах страны становится невозможной.

Альтернативой является использование методов неогеографии — нового подхода к работе с географическими данными, альтернативного картографии и позволяющего разрешить вышеперечисленные проблемы. Методы неогеографии, реализованные, в частности, в семействе геоинтерфейсов класса Google Earth (Erdas TITAN и др.), позволяют создать среду для ввода органами территориального надзора первичной информации обо всех значимых событиях, ее мгновенного глобального без утраты детальности и без отрыва от общегеографического контекста, а также для ее последующего обобщения, оценки рисков распространения и развития.

Специалисты группы «Неогеография» Московского физико-технического института создали пространственно-временную модель городского поселения Оболенск Московской области — вторую в России модель такого рода после г. Протвино. Четырехмерная модель Оболенска (5700 человек населения) стала первой в России открытой моделью города для гео-сервисов класса Google Earth, выполненной с практически полной фотовизуализацией зданий и сооружений [1-5].

С помощью открытой модели Оболенска нами проанализирована инфекционная заболеваемость (ветряная оспа, грипп, ОРВИ) в поселке за период 2006-2008 гг.

На рисунке 1 показано число заболеваний ветряной оспой, зарегистрированных в городском поселении Оболенск за период 2007, 2008 и начала 2009 гг. Темные столбики диаграмм представляют число заболевших детей в возрасте до 17 лет, светлые — свыше 18 лет (от 18 до 38). Всего заболевших за два года зарегистрировано 208, из них взрослого населения — 23 человека. Принадлежность к полу, по-видимому, не влияет на вероятность заболевания: среди 208 заболевших ветряной оспой 104 представителей мужского пола и 104 женского пола.

Из данных, представленных на рисунке 1 видно, что заболеваемость в течение года носит неравномерный характер. Так, за месяцы август-сентябрь-октябрь 2007 года и январь-февраль-март 2009 года не было зарегистрировано ни одного случая заболевания. Пространственно- временной анализ с помощью 4D модели города позволил установить, что основным очагом заболевания являются детский сад и школа поселка Оболенск, а также летний детский лагерь на базе школы. Заболевшие ветряной оспой взрослые контактировали со своими больными детьми.

Как правило, вспышки неуправляемых инфекций повторяются через известные промежутки времени в одном и том же месте. Такая периодичность объясняется, главным образом, приобретенным иммунитетом населения. Вспышки заболеваний угасают, как только все население переболеет. Для появления новой вспышки заболевания требуется время, в течение которого в обществе накапливаются новые элементы, восприимчивые к заболеванию.

Причины неравномерности появления случаев заболеваний могут быть различны: изменение метеоусловий (температура, влажность воздуха, роза ветров), миграция населения и другие факторы. Несмотря на сложность и множественность условий возникновения вспышек заболеваний ветряной оспой, показанное отсутствие четко выраженной сезонности позволяет выдвинуть предположение о влиянии некоторых глобальных факторов, например, солнечной активности на заметный рост заболеваемости ветряной оспой.

На рисунке 2 представлена величина солнечной активности за период 1996-2008 гг., выраженная в индексе Вольфа.

Из данных, представленных на рисунке 2, видно, что величина солнечной активности достигла минимума в 2006-2007 гг. и резко увеличилась в 2008-2009 гг., что коррелирует с подъемом заболеваемости ветряной оспой в 2008-2009 гг. в г.п. Оболенск (Рис. 1).

Солнце влияет не только на человека, но и на другие живые организмы [6-10]. Так, процессы усиленного клеточного метаболизма способствуют быстрому распространению бактерий и вирусов. Именно в годы максимальной солнечной активности были зафиксированы самые масштабные эпидемии холеры. А периоды эпидемий гриппа приходятся точно на моменты пика солнечного цикла, начиная за два года до максимума активности и заканчиваясь через пару лет после самых высоких значений.

В декабре 2006 года на поверхности солнца были зарегистрированы две вспышки. По данным исследователей, эти вспышки стали самыми мощными за последние годы, с интенсивностью радиоволн, почти в 20 тысяч раз превышающей обычную активность солнца в 11-летний период спокойствия, радиоволны нарушили связь между спутниками и приемниками GPS сигнала, чем вызвали сбои в работе систем навигации 5 и 6 декабря 2006 года.

Вместе с тем, 2007 год оказался годом рекордно низкой солнечной активности за всю историю наблюдений за активностью Солнца. Об этом заявил на пресс-конференции в РИА Новости директор Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн РАН Владимир Кузнецов. Аномальная солнечная активность, проявляющаяся в последнее время, может принести немало сюрпризов. Со второй половины 2008 года начался новый 11-летний цикл многолетней солнечной активности, в ходе которого произойдет как минимум 500 магнитных бурь. Впрочем, для окончательных выводов о причинах подъема инфекционной заболеваемости и прогнозировании рисков необходимо проведение многолетних всесторонних исследований на местности. Интегрированная 4D географическая информационная система мониторинга инфекций, основанная на XML-технологиях, как нельзя лучше подходит для этих целей.

Нами показано, что некоторые, проанализированные с помощью 4D-технологии инфекционные заболевания, напротив, имели ярко выраженный сезонный характер. К ним относятся грипп и острые респираторные вирусные инфекции (Рис. 3—4).

На рисунке 3 представлена заболеваемость гриппом в городском поселении Оболенск за период 2006—2008 гг.

Темные столбики диаграмм - число заболевших детей в возрасте до 17 лет, светлые — свыше 18 лет (от 18 до 38 лет). Всего заболевших за три года зарегистрировано 93 человека, из них взрослого населения — 49 человек.

Как видно из данных, представленных на рисунке 3, количество детей заболевших гриппом неуклонно снижается за период 2006-2008 гг., что можно объяснить своевременностью и правильностью проведения санитарно-противоэпидемических мероприятий среди организованных и неорганизованных детских контингентов г.п. Оболенск в т.ч. проведением вакцино-профилактики против гриппа.

Подъем заболеваемости гриппом приходится на зимне-весенний период. По-видимому, это связано с погодными условиями, в частности, с повышенной абсолютной влажностью воздуха и низкими температурными условиями.

На рисунке 4 представлена заболеваемость ОРВИ в г.п. Оболенск за период 2006-2008 гг.

Темные столбики диаграмм — число заболевших детей в возрасте до 17 лет, светлые — свыше 18 лет (от 18 до 38 лет). Всего заболевших за три года зарегистрировано 5579 человек, из них взрослого населения — 1699 человек.

Из данных, представленных на рисунке 4, видно, что заболевания ОРВИ регистрируются круглый год, однако отмечается выраженная сезонность подъема заболеваемости.

Показано, что пространственно-временной (4D) санитарно-эпидемиологический анализ с помощью ГИС-технологий на примере территории Оболенска позволяет повысить точность проведения мониторинга до отдельной квартиры или комнаты и нескольких метров на местности. Разработка современных методов неогеографии позволит в дальнейшем использовать эту технологию для повышения биологической безопасности территорий и объектов путем выявления, оценки и управления биорисками, с привязкой к географическим координатам и времени с высокой степенью точности (Рис. 5).

Точность изображения объектов на экране компьютера и пространственно-временные рамки заболеваний регулируются программными средствами.

Массовое внедрение геоинтерфейсов становится возможным, поскольку продукты такого класса принципиально бесплатны и, следовательно, система может произвольным образом масштабироваться без увеличения совокупной стоимости системы и стоимости владения. Приобретается только сервер для работы с данными в закрытой Интернет-сети. Первичная географическая информация (географическая подоснова) в таких системах представляется как открытый и бесплатный Open Source продукт и отличается детальностью, полнотой и достоверностью, принципиально недостижимыми методами картографии. Достоверность и детальность таких геоданных может произвольным образом локально уточняться с помощью космических и аэроснимков, карт, планов и т.д.

Система за счёт принципиального отказа от использования картографических проекций становится трехмерной, может быть насыщена ЗD-моделями (технологические демонстраторы уже созданы специалистами группы «Неогеография» в гг. Протвино и Оболенск). Это позволит впервые исследовать не только двухмерное, но и трехмерное распределение и развитие эпидемических процессов в пространстве (с учетом фактора высоты, характера застройки и рельефа местности, и т.д.), а также создавать 4D-модели (динамически меняющиеся во времени ЗD-модели). Система принципиально защищена от утечки информации, поскольку не предполагает выкладывания информации в сеть-Интернет, информация только берется из сети Интернет.

Выводы
Создана пространственно-временная модель городского поселения Оболенск Московской области — вторая в России модель такого рода после г. Протвино.

С помощью открытой пространственно-временной модели Оболенска проанализирована инфекционная заболеваемость (ветряная оспа, грипп, ОРВИ) в поселке за период 2006—2008 г.

Пространственно-временной (4D) санитарно-эпидемиологический анализ с помощью ГИС-технологий, разработанный на примере территории Оболенска, позволяет повысить точность проведения мониторинга до отдельной квартиры или комнаты и нескольких метров на местности.

Разработанная пространственно-временная модель позволит исследовать не только двумерное, но и трехмерное распределение и развитие эпидемических процессов в пространстве (с учетом фактора высоты, характера застройки и рельефа местности, и т.д.), а также создавать 4D-модели (динамически меняющиеся во времени ЗD-модели).

Литература
1. http://www.vprotvino.ru/

2. http://www.neogeography.ru/

3. ЗавальскийЛ.Ю. Эпидемиологическая география: новые возможности // Материалы Международного форума по спутниковой навигации, Москва, 9-10 апреля 2007. — С. 117—123.

4. Завальский Л.Ю., Еремченко Е.Н. Google Earth и безопасность России: оценка угрозы.

5. Завальский Л.Ю., Бикетов Д.С., Еремченко Е.Н. и др. Геосервис Google Earth и мониторинг клещевого боррелиоза // Сборник материалов 20-й межрегиональной научно-практической конференции по проблемам охраны населения и обеспечения санитарно-эпидемиологического благополучия. — Липецк, октябрь 2007. — С. 393—398.

6. Чижевский А.Л., Гелиотараксия, М., «Мысль», 1995.

7. Чижевский А.Л., Земля в объятиях Солнца, М., «Мысль», 1995.

8. Babayev E.S. et al. An influence of the heliogeophysical conditions on influenza diseases in Azerbaijan during 1976-2000 // Proceedings of the Regional Meeting on Solar Physics, 24-28 April 2001, Bucharest, Romania, — P. 37—40.

9. Синопальников И.В. Санитарные потери советских войск во время войны в Афганистане. // Военно-медицинский журнал, 2000, 9, С. 4—11.

10. Шноль С.Э. Парадоксы и проблемы интерпретации феномена макроскопических флуктуаций // Ж.. Рос. хим. общества им. Д.И. Менделеева, 2002, T.XLVI, №3, С.3—8.

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- информация

V международная конференция «Новые технологии клинической и спортивной реабилитации»

В соответствии с планом научных мероприятий ФМБА России в ФГУЗ «Центральная клиническая больница восстановительного лечения Федерального медико-биологического агентства» (ФГУЗ ЦКБВЛ ФМБА России) 28-29 апреля 2011 г. прошла V международная конференция «Новые технологии клинической и спортивной реабилитации».

В работе конференции приняли участие руководители лечебно-профилактических, санаторно-курортных и учреждений медико-социальной экспертизы, в т.ч. подведомственных ФМБА России, врачи по восстановительной медицине, лечебной физкультуре, спортивной медицине, функциональной диагностике, физиотерапии и врачи других специальностей, занимающихся медицинской реабилитацией больных, инвалидов, спортсменов.

Основные цели конференции:
• развитие лечебно-реабилитационного направления в системе федеральных государственных учреждений здравоохранения, в т.ч. подведомственных ФМБА России;

• знакомство с передовым зарубежным и отечественным опытом внедрения новых диагностических и лечебно-реабилитационных технологий;

• совершенствование организации и повышение качества оказания специализированной медицинской помощи по программам реабилитации больных и инвалидов с наиболее социально-значимой патологией, а также спортсменов-олимпийцев и паралимпийцев.