Введение. 
Успехи в моделировании онкологических новообразований

Актуальность исследования. Одной из важных и одновременно сложных проблем в современной медицине является проблема заболеваемости и смертности от злокачественных новообразований (ЗНО).

Уровень ЗНО характеризуется увеличением частоты заболеваемости и смертности во многих странах, в том числе и в России.

Для экономически развитых стран показатель заболеваемости населения ЗНО колеблется от 200,0 до 400,0 на 100 000 населения. Свыше 400,0 на 100 000 онкологическая заболеваемость регистрируется у мужчин на отдельных территориях Бразилии, Канады, США, Италии и Австралии.

В 2001 году по данным Государственного> доклада о состоянии здоровья населения России показатель заболеваемости ЗНО составил 312,3 на 100 000 населения Онкологические заболевания являются не только актуальной медицинской, но и социальной, и экономической проблемами. Ежегодно около 120 тысяч жителей России признаются инвалидами по онкологическому заболеванию. Высокие цифры экономических потерь отмечаются за счет смертности от ЗНО .

Смертность от ЗНО сокращает среднюю продолжительность жизни мужского населения РФ на 2,8 года, женского — на 2,2 года, в том числе период трудоспособности — на 0,48 и 0,21 года соответственно.

Рост заболеваемости отражает вредное воздействие современной индустриализации и урбанизации на организм человека. Многие исследователи считают, что подавляющее большинство злокачественных опухолей возникает под действием неблагоприятных факторов внешней среды, условий производства. Среди факторов окружающей среды безусловно канцерогенными для человека считают: бензол, мышьяк, никель, кадмий, шестивалентный хром, диоксины, минеральные волокна и др.), электромагнитные поля, радиацию .

Разрозненность и противоречивость некоторых сведений о влиянии различных факторов окружающей среды на заболеваемость злокачественными опухолями свидетельствуют о недостаточной1 изученности этого явления. Среди отечественных и зарубежных публикаций отсутствуют работы, посвященные комплексному анализу воздействия неблагоприятных факторов внешней среды на развитие онкологической патологии.

С целью внедрения современных медицинских технологий для мониторинга ЗНО в 1996 году был издан Приказ МЗ РФ «О создании Государственного ракового регистра». Однако в России канцер-регистры функционируют не во всех регионах. К тому, же создание канцер-регистра имеет целью учет больных ЗНО, изучение выживаемости больных, эффективности различных методов профилактики, диагностики и лечения. Вместе с тем канцер-регистр не позволяет осуществлять прогнозирование онкологической ситуации. В достаточной мере не используются компьютерные технологии для разработки управленческих решений по профилактике и снижению онкозаболеваемости.

Практически не исследовалась в регионеКМАзаболеваемость вследствие ЗНО в связи с интенсивным промышленным воздействием атмосферных загрязнителей, выбрасываемых при взрыве руды. Не изученным остается вклад ЗНО в заболеваемость сВУТработающих на горно-обогатительных комбинатах, не применялись процедуры устранения мультиколлинеарности при оценке заболеваемости ЗНО.

Цель и задачи исследования

Целью настоящего исследования является рационализация организационных мероприятий по профилактике и снижению онкозаболеваемости на основе анализа, моделирования показателей заболеваемости и устранения мультиколлиарности и определения лагов.

Для достижения поставленной цели диссертации решались следующие задачи:

• — разработка метода и алгоритма анализа влияния загрязнителей атмосферного воздуха на частоту злокачественных новообразований;
• — проведение анализа динамики онкологической заболеваемости и смертности в различных территориальных образованиях Белгородской области;
• — факторизация заболеваемости с временной утратой трудоспособности вследствие новообразований на горнообогатительных комбинатах;
• — осуществление моделирования и прогнозирования заболеваемости злокачественными новообразованиями в зависимости от различных загрязняющих факторов внешней среды;
• — разработка автоматизированного мониторинга ЗНО.

Методы исследования. Для решения поставленных задач в работе были использованы методы системного анализа, теории управления, ретроспективного анализа учетных и отчетных данных об онкологической заболеваемости и смертности, заболеваемости с временной утратой трудоспособности.

Научная новизна исследования. В диссертационной работе получены следующие результаты, характеризующиеся научной новизной:

• — метод анализа влияния антропогенных загрязнителей атмосферного воздуха и почвы на частоту злокачественных новообразований, отличающийся определением и устранением мультиколлинеарных связей между различными загрязнителями, обеспечивающий повышение адекватности моделей и определение эффекта запаздывания влияния атмосферных загрязнителей на уровень заболеваемости ЗНО в целом и на отдельные нозологические формы;
• — алгоритм устранения мультиколлинеарности в модели, отличающийся способом квантования загрязняющих факторов по значению коэффициентов корреляции их концентрации;
• — количественные характеристики динамики заболеваемости и смертности от ЗНО, отличающиеся региональной и временной направленностью и интеграцией нозологических форм, и позволяющие объективизировать принятие управленческих решений по снижению данной патологии;
• -структурная модель факторов риска ЗНО у работников горнообогатительных комбинатов, учитывающая профессиональную деятельность, стаж, возраст, пол, производственные вредности, нозологию заболевания;
• — математические модели, описывающие влияние различных загрязняющих атмосферный воздух и почву факторов окружающей среды на уровень заболеваемости ЗНО, отличающиеся определением лага и позволяющие определить отсроченный эффект для различных антропогенных загрязнителей;
• -структура и информационное обеспечение автоматизированного мониторинга ЗНО, включающего анализ заболеваемости ЗНО, уровень загрязняющих веществ в атмосферном воздухе и почве, позволяющие на его основе разрабатывать математические модели влияния загрязнений окружающей среды на заболеваемость ЗНО и производить прогнозирование онкологической ситуации с целью разработки соответствующих управленческих решений.

Научно-практическая значимость работы. Результаты исследования позволили на основе изучения заболеваемости, распространенности и смертности контингента больных с данной патологией создать научную и методическую базу для разработки и совершенствования городского регистра больных злокачественными новообразованиями.

Разработанные модели и алгоритмы анализа влияния антропогенных загрязнителей на уровень заболеваемости ЗНО, г позволяющие определить и устранить мультиколлинеарность между отдельными загрязнителями и длительность эффекта запаздывания влияния на частоту ЗНО, составили основу построения соответствующей автоматизированной системы мониторинга ЗНО, испытания которой показали ее высокую эффективность и приемлемое качество управленческих рекомендаций.

Результаты работы внедрены в учебный процесс Курского государственного технического университета, Белгородского государственного университета, Воронежской медицинской академии им. Н. Н. Бурденко, Центра Госсанэпиднадзора г. Старый Оскол и Старооскольского района, а также в деятельность медицинских центров Стойленского и Лебединского ГОКов, ЛПУ г. Старый Оскол.

Апробация работы. Основные положения и результаты исследования докладывались на: 63-ей научной конференции молодых ученых и студентов «Актуальные проблемы медицины и фармации» (Курск, 1998), на Всероссийской научно-практической конференции-«Здоровье населения в современных условиях» (Курск, 2000), на совещании-семинаре «Окружающая среда и здоровье человека» с участиемВГМА, научно-медицинского центра ОАО СГОК, управления здравоохранения (г. Старый Оскол, 2000), на международной научно-практической конференции «Здоровый образ жизни и здоровье студентов» (г. Старый Оскол, 2003 г.), на межрегиональной научно-практической конференции «Региональные гигиенические проблемы-, и стратегия охраны здоровья населения» (г. Старый Оскол, 2004 г.).

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 8 печатных работ.

В работах, опубликованных в соавторстве и приведенных в конце автореферата, в лично автором проведен анализ заболеваемости ЗНО в промышленно-развитом регионе в связи с воздействием на нее антропогенных факторов окружающей среды, в проведен анализ и факторизация заболеваемости с ВУТ, показан вклад новообразований и определена зависимость новообразований от медико-биологических факторов и условий производственной деятельности, в [7, 8] представлена разработка математических моделей, позволяющих определить явление мультиколлинеарности и эффекта запаздывания действия антропогенных факторов на онкологическую заболеваемость.

• 1. Разработаны пять математических моделей для изучения влияния антропогенных загрязнителей воздуха и почвы на заболеваемость ЗНО, позволяющие определять период отсроченного воздействия (лаг) концентрацией загрязняющих атмосферный воздух и почву веществ, на заболеваемость ЗНО.
• 2. Модели обеспечивают устранение мультиколлиниарности между различными антропогенными загрязнителями атмосферного воздуха и почвы.

При исключении мультиколлинеарности интенсивный показатель заболеваемости ЗНО легких положительно коррелирует с концентрациями никеля, свинца и марганца, а заболеваемость ЗНО желудка — положительно коррелирует с концентрацией свинца и отрицательно — с медью.

3. Установлено, что лаги имеют различную длительность для возникновения онкологических заболеваний.

Определены периоды отсроченного воздействия некоторых антропогенных загрязнителей воздуха и почвы на заболеваемость ЗНО: для свинца лаг составляет 3 года, для марганца 2 года, для железа 2 года, для окислов азота 3 года, для углеводородов 3 года, для минеральных удобрений 1−2 года.

В настоящем исследовании в соответствии с обозначенной целью осуществлено решение вопросов, определяющих во многом совершенствование управления онкологической службой города' (или области), рационализацию организационных мероприятий по профилактике и снижению онкозаболеваемости в современных условиях реформирования здравоохранения. Формированию управленческих решений способствовала проведенная обработка различной информации, статистических показателей посредством методов системного анализа (кластерного, регрессионного анализа, метода главных компонент) и математического моделирования.

Это позволило получить следующие основные результаты:

• 1. Проведен анализ многолетних. статистических. данных онкологической заболеваемости и смертности в регионе, факторизация онкозаболеваемости по нозологиям и территориальным образованиям. Полученная информация позволила установить основные закономерности динамики ЗНО, особенностей их территориального распространения и использована для разработки одной из подсистем автоматизированного мониторинга ЗНО.
• 2. На основе обработки информации методами системного анализа выявлены нозологические формы ЗНО, обусловившие увеличение уровня заболеваемости злокачественными опухолями в целом.
• 3. Разработан метод и алгоритм изучения влияния антропогенных факторов окружающей среды, позволяющие определять и устранять мультиколлинеарные связи между различными загрязняющими веществами при их комплексном воздействии.
• 4. Получены математические модели описывающие влияние различных загрязняющих атмосферный воздух и почву веществ на заболеваемость ЗНО отличающиеся определением и устранением мультиколлинеарности и определением лагов (периодов отсроченного действия).
• 5. Разработана структурная модель показателей, используемых для анализа эпидемиологии ЗНО за длительный период и позволяющая повысить оперативность оценки динамики ЗНО.
• 6. Проведен анализ заболеваемости с ВУТ работников горно-обогатительных комбинатов, а также особенностей заболеваемости с ВУТ вследствие новообразований, которые позволили установить зависимость заболеваемости опухолями от медико-биологических факторов и условий производственной деятельности и разработать комплекс профилактических мероприятий.
• 7. Разработана структура автоматизированного мониторинга ЗНО, позволяющего изучать заболеваемость и смертность ЗНО, динамику антропогенных загрязняющих факторов и прогнозировать влияние загрязнений на онкологическую заболеваемость с учетом лагов.

Несмотря на успехи в изучении причин и особенностей онкологических заболеваний [1−5], их частота и смертность от них продолжают увеличиваться. Это делает проблему злокачественного роста одной из самых актуальных в биологии и медицине.

Развитие онкологии невозможно без постановки экспериментов, проведение которых на человеке недопустимо. Этим занимается экспериментальная онкология, используя многочисленные модели, каждая из которых в определенной степени адекватна опухолям человека. Учитывая особенности моделей, полученные на них данные можно переносить в клинику, где они подвергаются корректировке или отвергаются вообще. В связи с этим выбор для исследования подходящей модели имеет исключительно важное значение.

опухоль животное гетеротрансплантат.