CC BY
21
Коломейчук С. Н., Белашев Б. З., Нилов М. Ю., Нилова М. В., Корнева В. А., Кузнецова Т. Ю, Седлецкая Н. Н., Хейфец А. И.
Институт биологии Карельского научного центра РАН, г. Петрозаводск Институт геологии Карельского научного центра РАН, г. Петрозаводск ФГБОУ ВО «Петрозаводский государственный университет», г. Петрозаводск ГБУЗ РК «Больница скорой медицинской помощи», г. Петрозаводск
АНАЛИЗ ВЫЗОВОВ СКОРОЙ МЕДИЦИНСКОЙ ПОМОЩИ В ПЕТРОЗАВОДСКЕ ПО ЗАБОЛЕВАНИЯМ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ
На основе данных медицинской статистики проведен анализ временной структуры вызовов бригад скорой медицинской помощи в г. Петрозаводске по поводу сердечно-сосудистых заболеваний. Используемая база данных дает детальную картину заболеваний населения г. Петрозаводска, позволяет изучать влияние на заболевания природных и социальных факторов. В профиле сердечно-сосудистой группы выявлены доли отдельных заболеваний; подверженные им группы жителей; временная динамика амбулаторных вызовов и ее спектральный состав. Три основных временных пика вызовов - 7,15 и 20 часов выделены для профиля сердечно-сосудистые заболевания в рабочие дни, для выходных характерно наличие максимума в 7 часов. Результаты анализа свидетельствуют об отсутствии влияния на заболевания сердечно-сосудистой системы геомагнитной активности для данного периода времени в г. Петрозаводске. Тренды посуточных вызовов скорой помощи по отдельным диагнозам свидетельствуют о влиянии сезонных факторов на частоту возникновения эссенциальной гипертензии, стенокардии и ишемической болезни сердца. В спектре временного распределения числа вызовов скорой медицинской помощи с диагнозом «гипертензия» обнаружена компонента с периодом 28.4 суток.
Ключевые слова: сердечно-сосудистые заболевания, стенокардия, ишемическая болезнь сердца, магнитные бури, автотранспорт.
Актуальность. Сердечно-сосудистые заболевания являются основной причиной смерти людей во всем мире. Риск заболеваний этой группы можно снизить, применяя раннюю диагностику, придерживаясь стратегий «здорового образа жизни», изучая природные и антропогенные факторы, способствующие заболеваниям кардиопрофиля.
Со времени публикации работ А. Л. Чижевского [Чижевский, 1930; Чижевский, 1976] интерес к проблеме связи сердечно-сосудистых заболеваний и гели-огеофизических факторов не ослабевает, хотя результаты исследований нередко противоречат друг другу. Так, в работах [Агаджанян, 2001; Андронова и др., 1982; Тясто и др., 1995] действие гелиофизических факторов на течение ишемической болезни сердца, частоту стенокардии, инфаркта миокарда, внезапной остановки сердца подтверждено, а в других работах [Messner et al., 2002; Lipa et al., 1976] отрицается.
Вариации магнитного поля Земли способны влиять на кровеносную, нервную, пищеварительную и ряд других систем организма человека через вязкость крови, скорость передачи сигналов, устойчивость микроорганизмов. Циклические компоненты поля помогают синхронизовать биологические ритмы организма, спорадические возмущения нарушают их. Заметного проявления эффектов влияния следует ожидать с усилением магнитных вариаций в приполярных широтах.
Мощные и длительные возмущения геомагнитного поля магнитные бури возникают на всем земном шаре одновременно и по времени коррелируют с солнечными вспышками. Сопровождающее вспышки, корпускулярное излучение, доходя до Земли, возму-
щает магнитосферу, вызывает появление поверхностных зарядов, токов, сбои электронных схем, радио и навигационных систем, деградацию солнечных батарей спутников, наводки в линиях электропередач, трубопроводах, кабелях, трансформаторах, оказывает радиационное воздействие на космонавтов и пассажиров авиарейсов. На большинство населения магнитные бури не влияют. Исключение составляют люди с повышенной чувствительностью, находящиеся в экстремальных ситуациях, страдающие сердечной недостаточностью или психическими расстройствами.
Риск сердечно-сосудистых заболеваний также связывают с загрязнением воздуха посторонними газами, твердыми частицами, аэрозолями. Особенно вредными считаются выбросы автотранспорта, в частности оксиды азота [Kaufman et al., 2016; Laumbach et al., 2014; Zhou et al., 2007]. Однако, механизм этой связи окончательно не выявлен, а ее характеристики недостаточно изучены.
Целью нашего исследования является изучение на примере жителей города Петрозаводска профиля сердечно-сосудистых заболеваний и оценка влияния на обострение патологий сердечно-сосудистой системы магнитных бурь и движения автотранспорта.
Материалы и методы. Исследование основано на данных геофизических обсерваторий «Петрозаводск» Петрозаводского государственного университета и Физического института РАН им. Лебедева, обезличенную базу Больницы скорой медицинской помощи (БСМП) г. Петрозаводска вызовов скорой медицинской помощи за период с 1.08.2015 г. по 30.11.2016 г.
В Петрозаводске, расположенном в зоне авро-ральных широт (61°47'05" с. ш., 34°20'48'' в. д.), регулярные и нерегулярные вариации магнитного поля происходят достаточно часто и интенсивно. Мониторинг магнитных вариаций и их литосферного отклика в геофизической обсерватории «Петрозаводск» ведет геофизический комплекс GI MTS-1. С частотой 50 Гц комплекс регистрирует вариации горизонтальных и вертикальной компонент геомагнитного поля и горизонтальных компонент магнитотеллурических токов. Результаты измерений фильтруются и по ним формируют 5-ти и 10-ти минутные базы данных. Характеризующий геомагнитную активность, Кр индекс рассчитывается по наблюдениям 6 станций и в online режиме отображается на сайте ФИАН: http://tesis. lebedev.ru/magnetic_storms.html.
База вызовов скорой медицинской помощи, охватывающая временной интервал 1.08.2015 г.-30.11.2016 г., представлена таблицей со строками, описывающими вызовы, столбцами, характеризующими их атрибуты: пункт, адрес, возраст, пол пациента, дату и время, диагноз заболевания по международной классификации МКБ-10. Рассматриваемый в качестве генеральной совокупности данный каталог позволяет получать и исследовать разнообразные выборочные распределения. Распределения N вызовов строят, подсчитывая для k событий число fk(x) в диапазоне изменения переменной x по формуле:
f(x) =fjx) + sk(x) (1), k = 1,..., N; f0(x) = 0; 6k(x) = 1, если h < x<h+Ah, и 6k(x) = 0, если x < h или x > h+ Ah, где k - номер вызова, h и Ah -отсчет и шаг гистограммы соответственно.
Результаты мониторинга геомагнитного поля и каталога вызовов скорой медицинской помощи записаны в формате Exсel, позволяющим быстро извлекать и обрабатывать данные. Для расчетов использована система компьютерной математики «MATLAB» (Штовба, 2007), в которой, в частности, строили временные распределения, устраняли тренды, выполняли спектральный анализ авторегрессионным методом максимума энтропии и другие вычисления.
В ретроспективном анализе сердечно-сосудистых заболеваний жителей г. Петрозаводска задействованы архивы Республиканской клинической больницы и станции скорой медицинской помощи Петрозаводска за 2009-2013 гг. Проанализировано 34 731 случаев: 14 066 у мужчин, 20 665 у женщин. Выборка кардиопрофиля включала эссенциальную (первичную) гипертен-зию, вторичную гипертензию, нестабильнаю стенокардию, другие формы стенокардии, острый и повторный инфаркты миокарда, хроническую ишемическую болезнь сердца, тромбоэмболию, миокардит, кардиомиопа-тию, инсульт, внезапную сердечную смерть.
Результаты и обсуждение. Результаты анализа распределения вызовов бригад скорой медицинской помощи по отдель-
ным, наиболее важным, сердечно-сосудистым заболеваниям даны в таблице 1. Более половины всех вызовов приходится на три диагноза: эссенциальная гипертензия - 67,6%, на стенокардия - 8,2% и ишеми-ческая болезнь сердца - 10,69%. Динамику суммарного индекса геомагнитной активности Кр (а) и количества вызовов бригад скорой медицинской помощи в г. Петрозаводске в 2009-2013 гг. по заболеваниям кардиопрофиля (б-е). демонстрирует рисунок 1. Из него видно, что повышающаяся в годы активного Солнца (2012) геомагнитная активность, автоматически не ведет к росту заболеваний кардиопрофиля.
Таблица 1
Число вызовов скорой помощи в Петрозаводске по основным заболеваниям кардиопрофиля за период с 1.08.2015 по 30.11.2016 гг.
Заболевание Код МКБ-10 Число вызо- %
вов
Эссенциальная (первичная) гипертензия I10 23473 67,6
Вторичная гипертензия I15 76 0,22
Стенокардия I20 2846 8,20
Другие формы стенокардии I20.8 2093 6,03
Острый инфаркт миокарда I21 741 2,13
Повторный инфаркт миокарда I22 109 0,31
Хроническая ишемическая болезнь сердца I25 3712 10,6
Легочное сердце, нарушение легочного кровообращения I26 131 0,38
Острый миокардит I40 37 0,11
Кардиомиопатия I42 575 1,66
Внезапная сердечная смерть I46.1 76 0,22
Осложнения, неточно I51.8 716 2,06
обозначенные болезни сердца
Инсульт I64 2555 8,01
На рисунке 2 показаны результаты геофизического мониторинга Ъ - компоненты магнитного поля Земли за неделю с 18.10. по 25.10 2015 г. и гистограмма вызовов скорой медицинской помощи в Петрозаводске по сердечно-сосудистым заболеваниям в октябре 2015 г.
Рис. 1. Динамика вызовов скорой помощи для ряда заболеваний и суммарного индекса Кр в Петрозаводске 2009-2013 гг.
Рис. 2. Изменение Ъ компоненты магнитного поля с 18.10 по 25.10 2015 (а), динамика заболеваний кардиопрофиля в октябре 2015 года (б), временная зависимость посуточно усредненного индекса К (в) и его спектр (г)
Рис. 3. Временные ряды числа вызовов скорой медицинской помощи с диагнозами: эссенциальная гипертензия (а), стенокардия (в), ишемическая болезнь сердца (д), инсульт (ж) и их спектры (б, г, е, з) соответственно
На рисунке 3 представлены посуточные зависимости количества вызовов скорой медицинской помощи по некоторым заболеваниям сердечно-сосудистой системы, их спектры, полученные с учетом гендерных особенностей. Тренды зависимостей вычисляли, аппроксимируя их полиномом третьей степени.
Анализ трендов показывает, что сезонные факторы влияют на частоту эссенциальной гипертен-зии, стенокардии, ишемической болезни сердца, и не оказывают влияния на инсульт и инфаркт миокарда.
Основной период в спектре геомагнитной активности 28,4 суток (рис. 3г) близок периоду вращения Солнца, встречается в спектре временного хода числа вызовов скорой медицинской помощи с диагнозом гипертензия (рис. 3б), но не выявлен в спектрах других заболеваний (рис. 3г, е, з). В большинстве спектров выражены недельные, полунедельные, 3, 4 и 6 суточные циклы. 3 и 6 суточные циклы связывают с активностью гормонов щитовидной железы, 4 суточный цикл - с глюкокортикоидными гормонами, катализирующими метаболические процессы.
Последний фактор не действует при инфаркте миокарда, когда медицинская помощь требуется безотлагательно. На рисунке 3 приведены распределение числа вызовов скорой медицинской помощи с диагнозом инфаркт миокарда по часам в течение суток (а), аналогичное распределение для рабочих, выходных и праздничных дней (б), спектр временной зависимости числа вызовов скорой медицинской помощи этого заболевания (в) и распределение его пациентов по возрасту (г).
Количество вызовов скорой помощи для лиц мужского пола преобладает. Также отмечены пики вызовов в 10-11, 14-15 и 19-20 часов (рис. 4а). Отдельные спектральные пики, например, с периодами 6.9 и 7.8 суток, отличаются у лиц разного пола (рис. 4в). Провалы в возрастном распределении 73-75, 85 лет (рис. 4г) объяснены убылью населения, спадом рождаемости во время Великой Отечественной войны, голода начала тридцатых годов. Причиной приуроченности вызовов к 10-11, 14-15, 19-20 часам может быть загазованность воздуха выхлопами автотранспорта в часы пик 8-9, 13-14, 18-19 часов и временная задержка, вызванная развитием заболевания и обращением в службу скорой помощи.
Петрозаводск - город с населением 270 тыс. человек. Нерегулярное в выходные и праздничные дни движение автотранспорта в нем в рабочие дни в часы пик становится интенсивным. Двигатели внутреннего сгорания, стоящих в транспортных «пробках», автомобилей работают на малых оборотах. В этом режиме в максимальном количестве в атмосферу выбрасываются угарный газ, окислы азота, свинца, бензаперен, другие вредные вещества и пыль.
При сравнении почасовых распределений в рабочие, выходные и праздничные дни последнее рас-
Рис. 4. Распределение числа вызовов скорой медицинской помощи с диагнозом инфаркт миокарда по часам в течение суток для мужчин и женщин (а), аналогичное распределение для рабочих, выходных и праздничных дней (б), спектр временной посуточной зависимости вызовов скорой медицинской помощи с инфарктом миокарда (в) распределение пациентов этого заболевания по возрасту (г)
Рис. 5. Результаты кластеризации геомагнитной активности за период с 1.08.2015 г по 30.11 2016 г (а) и количество вызовов скорой помощи с инфарктом миокарда в зависимости от временного сдвига (б, в), приведенное к максимальному числу элементов кластера 3, соответствующему 157 дням
пределение для 103 дней приведено к количеству рабочих дней 385 (рис. 4б).
Мы предполагаем, что «Транспортные» пики в почасовом распределении числа вызовов скорой помощи в рабочие дни и их отсутствие в выходные и праздничные дни (рис. 4б) возможно связаны с влиянием загазованности воздуха продуктами выхлопов автотранспорта на инфаркт миокарда.
Изучение действия магнитных бурь на инфаркт миокарда началось с поиска корреляции между посуточно усредненным индексом геомагнитной активности Кр и посуточным числом вызовов скорой медицинской помощи. Для временной зависимости геомагнитной активности и вызовов с диагнозом инфаркт миокарда вычисленный коэффициент корреляции равен 0,12. Его проверка на значимость показала отсутствие корреляционной связи между данными величинами. Подтвержденный аналогичным исследованием по г. Москве [Черешнев и др., 2016] наш результат противоречит данным экспериментов, свидетельствующим о влияния магнитных полей на скорость седиментации эритроцитов и тромбо-образование [Кизилова Н. Н., 1993].
Для прояснения ситуации проведен кластерный анализ посуточных геомагнитных данных (рис. 5а) с применением алгоритмов «горной» и нечеткой кла-стеризаций [Штовба, 2007]. Для выделенных кластеров 1-5 были построены распределения количества вызовов скорой медицинской помощи с диагнозом инфаркт миокарда в зависимости от сдвига относительно времени событий кластера. Полученные распределения приведены к максимальному числу событий кластера Кр = 3 (рис. 5б, в).
У наиболее распространенных геомагнитных дней кластера по индексу Кр = 3, число вызовов скорой медицинской помощи с инфарктом миокарда минимально и не зависит от временного сдвига. Отклонения от кластера 3 по индексу Кр в ту или другую сторону повышают число вызовов скорой медицинской помощи. Эта немонотонность является причиной отсутствия корреляционной связи между индексом геомагнитной активности Кр и числом вызовов скорой медицинской помощи с диагнозом инфаркт миокарда, поскольку предполагается, что эта связь носит преимущественно линейный характер. Другой особенностью рисунка 4в является максимальное значение вызовов скорой. В нашей работе короткий временной отрезок не позволяет выделять этот пик с позиций математической статистики.
Полученные нами данные могут представлять первостепенный интерес как в интерпретации результатов в целом, так и в диагностике факторов риска возникновения и прогрессирования сердечно-сосудистых заболеваний.
Выводы. Наблюдается существенная разница в динамике вызовов в рабочие и выходные дни. В профиле сердечно-сосудистой группы показана временная динамика амбулаторных вызовов и ее спектральный состав. Три основных временных пика вызовов - 7, 15 и 20 часов выделены для профиля сердечно-сосудистые заболевания в рабочие дни, для выходных характерно наличие максимума в 7 часов. Результаты анализа свидетельствуют об отсутствии влияния на заболевания сердечно-сосудистой системы геомагнитной активности для данного периода времени в г. Петрозаводске. В спектре временного распределения числа вызовов скорой меди-
цинской помощи с диагнозом «гипертензия» обнаружена компонента с периодом 28,4 суток.
Работа частично поддержана грантами АНО
Проектный Офис развития Арктики и РФФИ 18-413100002 р_а.
Литература
1. Агаджанян Н. А., Ораевский В. Н., Макарова И. И., Ка-нониди Х. Д. Медико-биологические эффекты геомагнитных возмущений. М.: ИЗМИРАН, 2001. 136 с.
2. Андронова Т. И., Деряпа Н. Р., Соломатин А. П. Гелио-метеотропные реакции здорового и больного человека. Л.: Медицина, 1982.
3. Ботоева Н. К., Хетагурова Л. Г., Рапопорт С. И. Заболеваемость инфарктом миокарда во Владикавказе в зависимости от солнечной и геомагнитной активности // Клиническая медицина. 2013. № 10.- С. 28-34.
4. Кизилова Н. Н. Агрегация и оседание тромбоцитов в магнитном поле // Биофизика. 1993. Т. 5, № 2. С. 34-36.
4. Тясто М. И., Птицина Н. Г. и др. Влияние электромагнитных полей естественного и антропогенного происхождения на частоту появления различных патологий в Санкт-Петербурге // Биофизика. 1995 № 40 (4). С. 839-47.
5. Черешнев В. А., Гамбурцев А. Г., Сигачев А. В. Внешние воздействия. Стрессы. Заболеваемость. М.: Наука, 2016. 168 с.
6. Чижевский А. Л. Земное эхо солнечных бурь. Москва, 1976.
7. Чижевский А. Л. Эпидемические катастрофы и периодическая деятельность Солнца. Москва, 1930.
8. Штовба С. Д. Проектирование нечетких систем средствами MATLAB М.: Горячая линия-Телеком. 2007. 288 с.
9. Kaufman J. D. Association between air pollution and coronary artery calcification within six metropolitan areas in the USA (the Multi-Ethnic Study of Atherosclerosis and Air Pollution): a longitudinal cohort study // The Lancet. 2016. DOI: 10.1016/S0140-6736 (16) 00378-0.
10. Laumbach R. J., Kipen H. Acute effects of motor vehicle traffic-related air pollution exposures on measures of oxidative stress in human airways.
11. Lipa B., Sturrock P. A., Rogot G. Search for correlation between geomagnetic disturbances and mortality // Nature. 1976. V. 259. P. 302-4.
12. Messner T., Haggstrom I., Sandahl I. No covariation between the geomagnetic activity and the incidence of acute myocardial infarction in the polar area of northern Sweden // Int. J. Biometeorol. 2002. V. 46 (2). P. 90-4.
13. Stoupel E., Abramson E., Israelevich P. Left anterior descending/right coronary arteries as culprit arteries in acute myocardial infarction in changing physical environment, percutaneous coronary intervention data (2000-2010) // J. Basic Clin. Physiol. Pharmacol. V. 2011. (22). P. 91-5. DOI: rg/10.1515/JBCPP.2011.024.
14. Zhou Y., Levy J. Factors influencing the spatial extent of mobile source air pollution impacts: a meta-analysis // BMC Public Health. 2007. V. (7). P. 89.
Сведения об авторах
Коломейчук Сергей Николаевич, к. б. н., старший научный сотрудник лаборатории генетики Института биологии Федерального исследовательского центра Карельский научный центр РАН, г. Петрозаводск. Белашев Борис Залманович, ведущий научный сотрудник лаборатории геофизики Института геологии Федерального исследовательского центра Карельский научный центр РАН, г. Петрозаводск. Нилов Михаил Юрьевич, младший научный сотрудник лаборатории геофизики Института геологии Федерального исследовательского центра Карельский научный центр РАН, г. Петрозаводск. Нилова Мария Владимировна, старший геофизик лаборатории геофизики Института геологии Федерального исследовательского центра Карельский научный центр РАН, г. Петрозаводск.
Корнева Виктория Алексеевна, к. м. н., доцент кафедры факультетской терапии, фтизиатрии, инфекционных болезней и эпидемиологии ФГБОУ ВО «Петрозаводский государственный университет», г. Петрозаводск. Кузнецова Татьяна Юрьевна, д. м. н., профессор, заведующая кафедрой факультетской терапии, фтизиатрии, инфекционных болезней и эпидемиологии ФГБОУ ВО «Петрозаводский государственный университет», г. Петрозаводск.
Седлецкая Наталья Николаевна, заведующая станцией скорой медицинской помощи ГБУЗ РК «Больница скорой медицинской помощи», г. Петрозаводск. Хейфец Алексей Ильич, главный врач ГБУЗ РК «Больница скорой медицинской помощи», г. Петрозаводск.
Kolomeichuk S. N., Belashev B. Z., Nilov M. Yu., Nilova M. V., Korneva V. A., Kuznetsova T. Yu., Sedletskaya N. N., Heifetz A. I.
ANALYSIS OF AMBULANCE CALLS DUE TO DISEASES OF CARDIOVASCULAR SYSTEM IN PETROZAVODSK CITY
Analysis of variability of the emergency calls due to cardiovascular diseases in the city of Petrozavodsk was performed. The database used provided a detailed pattern of diseases of the population of Petrozavodsk and allowed to study the impact of natural and social factors on the dynamics of cardiovascular diseases. The relative shares of certain diseases in the profile of the cardiovascular group, proportions of residents, the time dynamics of outpatient calls and its spectral composition were assessed. The profile of the cardiovascular group shows the temporal dynamics of outpatient calls and its spectral composition. Three main time peaks of calls due to cardiovascular diseases on working days occurred at 7,15 and 20 hours, while at the weekend the sole peak occurred peak at 7 hours. The results of the analysis indicate the absence of influence on diseases of the cardiovascular system of geomagnetic activity for a given time span in Petrozavodsk city. Trends in daily emergency calls for individual diagnoses indicate the influence of seasonal factors on the frequency of essential hypertension, angina pectoris and coronary heart disease. A component with a period of 28.4 days was found in the spectrum of time distribution of the number of emergency calls with a diagnosis of «hypertension». Keywords: cardiovascular diseases, angina pectoris, coronary heart disease, magnetic storms, motor transport.
