CC BY
33
Л.Ю. Завальский1, О.Н. Доброхотский2, Г.А. Зиновьев2, М.А. Воронина3, Е.Н. Еремченко4, С.В. Клименко4
ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННОЙ АНАЛИЗ ИНФЕКЦИОННОЙ ЗАБОЛЕВАЕМОСТИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕТОДОВ НЕОГЕОГРАФИИ НА ПРИМЕРЕ ГОРОДСКОГО ПОСЕЛЕНИЯ ОБОЛЕНСК МОСКОВСКОЙ ОБЛАСТИ
■ - ФГУН Гэсударственный научный центр прикладной микробиологии и биотехнологии, г.
Оболенск.
2 - ФГУЗ МСЧ №164 ФМБА России, г. Оболенск.
3 - МУЗ ЦРБ г. Серпухов, ПСМП, г. Оболенск.
4- ИФТИ, Протвино; Московский физико-технический институт, г. Москва.
L.Y. Zavalsky1, O.N. Dobrokhotskiy2, G.A. Zinoviev2, M.A. Voronina3, E.N. Eremchenko4, S.V. Klimenko4
THE EXISTENTIAL ANALYSIS OF INFECTIOUS DESEASE WITH USE OF METHODS NEOGEOGRAPHY BY THE EXAMPLE OF CITY SETTLEMENT OBOLENSK OF THE MOSCOW AREA
1 - FGSS «State centre of science of applied microbiology and biotechnology», Obolensk.2 - FGMPH
MPU № 164 FMBA Russia, Obolensk. 3 - CRH Serpukhov, SAC Obolensk.
4 - Moscow physical-technical institute, Moscow.
Ключевые слова: неогеография, географические информационные системы, инфекционная заболеваемость, солнечная активность, эпидемический процесс
Key words: neogeography, geographical information systems, infectious disease, solar activity, epidemic process.
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 Методы неогеографии, реализованные, 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.
С помощью открытой модели Оболенска проанализирована инфекционная заболеваемость (ветряная оспа, грипп, ОРВИ) в поселке за период 2006-2008 гг.
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 оспы, показанное отсутствие четко выраженной сезонности позволяет выдвинуть предположение о влиянии некоторых глобальных факторов, например, солнечной активности на заметный рост заболеваемостью ветряной оспой. Некоторые, проанализированные с помощью 40-технологии инфекционные заболевания, напротив, имели ярко выраженный сезонный характер. К ним относятся грипп и острые респираторные вирусные инфекции (ОРВИ)
Показано, что пространственно-временной (4D) санитарно-эпидемиологический анализ с помощью ТИС (географических информационных систем)-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.
The organization of sanitary-and-epidemiologic monitoring on the basis of work of the automated information system and equipment of the analytical center of gathering and the analysis of the data with high spatial and operative accuracy is the major problem within the framework of creation of national system of chemical and biological safety of the Russian Federation Methods ofneogeography, realized, in family ofgeointerfaces of class Google Earth (Erdas TITAN, etc.), allow to create environment for input by bodies ofterritorial supervision ofthe primary information on all significant events, its instant global without loss of detail and withoutfrom geography a context, and also for its subsequent generalization, an estimation of risks of distribution and development. With the help of open model of Obolensk infectious desease (a chicken pox, a flu, sharp respiratory virus infections) in settlement for the period of2006-2008 is analysed.
Thereasonsofnon-uniformityofoccurrenceofcasesofdiseasescanbevarious.changeofmeteorological conditions (temperature, humidity of air, a wind rose), population shift and other factors. Despite of complexity and plurality of conditions of occurrence offlashes of diseases of the chicken pox, the shown absence of well defined seasonal prevalence allows to put forward the assumption of influence of some globalfactors, for example, solar activity on appreciable growth by desease by a chicken pox. Some 4D-technologies analysed with the help infectious diseases, on the contrary, had a strongly pronounced seasonal nature. The flu and sharp respiratory virus infections concern to them It is shown, that existential (4D) the sanitary-and-epidemiologic and ecological analysis with the help of GIS-TECHNOLOGIES by the example of territory of Obolensk allows to raise accuracy of carrying out of monitoring up to a separate apartment or a room and several meters on district. Development of modem methods of neogeography will allow to use in further this technology for increase of biological safety of territories and objects by revealing, an estimation and management of biorisks, with a binding to geographical coordinates and time with a high degree of accuracy.
Организация санитарно-эпидемиоло-
гического 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 пре
цизионное 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 1:5000илучше, 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 дан
ными, 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 геосервисов 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 mix 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
Рис. 1. Заболеваемость ветряной оспой в городском поселении Оболенск за период 2007—2008гг.
2007 года и январь-февраль-март 2009 года не было зарегистрировано ни одного случая заболевания. Пространственно- временной анализ с помощью 4Б 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.
Причинынеравномерностипоявления 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, солнеч
ной активности на заметный рост заболеваемости ветряной оспой.
На рисунке 2 представлена величина солнечной активности за период 1996- 2008 г.г., выраженная в индексе Вольфа.
Из данных, представленных на рисунке 2, видно, что величина солнечной активности достигла минимума в 2006- 2007 г.г. и резко увеличилась в 2008-2009 г.г., что коррелирует с подъемом заболеваемости ветряной оспой в 2008-2009 г.г. в г.п. Оболенск (Рис. I).
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
Рис. 2. Индекс Вольфа, равный количеству наблюдаемых на Солнце пятен, умноженных на 10, за период 11-летнего солнечного цикла с 1997по 2008 год.
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 40-техноло- гии инфекционные заболевания, напротив, имели ярко выраженный сезонный характер. К ним относятся грипп и острые респи
раторные 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 изданных, 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-техноло- гий 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 ЗО-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 40-модели (динамически меняющиеся во времени ЗО-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 проана-лизированаинфекционная заболеваемость
(ветряная оспа, грипп, ОРВИ) в поселке за период 2006—2008 г.
Пространственно-временной (4Ц)
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 40-модели (динамически меняющиеся во времени ЗО-модели).
30 -
25 - 2ПМ 2007 год »ее»*
£ 1 20 -
€ 15 "
| 10 *
5 - 1 1 1
п - 1 п п 1
Т 4 I ] I Е I—[ 1-г Т 1 —Г" » "III 1—1" 1 -Г
1 3 б 7 е и 1 3 5 7 9 11 1 э 5 7 9 11
месяц
Рис. 3. Число заболеваний гриппом, зарегистрированных в городском поселении Оболенск за период 2006-2008гг.
300 -1 250
ж
| 200 V
§ 150 -
п
о
5 юо #
50 о
'¿(ИМ, год
2007 год
ид
200« гед
г т— I I 'I 1Г1ГГГГГ<ГГ1Г 1111
1 3579 11 1 3579 11 1 3579 11
месяц
Рис. 4. Число заболеваний ОРВИ, зарегистрированных в городском поселении Оболенск за период 2006-2008 гг.
Рис. 5. Пространственное расположение домов городского поселения Оболенск с указанием выявленных в установленное время заболеваний.
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
geoinformatika.ru/content/view/188/32/
5. Завальский Л.Ю., Бикетов Д.С., Еремченко Е.Н. идр. Геосервис Google Earth и мониторинг клещевого боррелио- за // 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. 37-4-0.
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 медикобиологического 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.
