Анализ значимости индивидуальных медико-социальных факторов риска и прогностическое моделирования развития онкологических заболеваний Текст научной статьи по специальности «Науки о здоровье»

Health care reforms

© Коллектив авторов, 2016 УДК 614.2:616-006.04-058

Сыч Г.В.1, Косолапое В.П.1, Чопоров О.Н.23

АНАЛИЗ ЗНАЧИМОСТИ ИНДИВИДУАЛЬНЫХ МЕДИКО-СОЦИАЛЬНЫХ ФАКТОРОВ РИСКА И ПРОГНОСТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РАЗВИТИЯ ОНКОЛОГИЧЕСКИХ ЗАБОЛЕВАНИЙ

1ФГБОУ ВО «Воронежский государственный медицинский университет им. Н.Н. Бурденко» Минздрава России, 394000, Воронеж; 2Воронежский институт высоких технологий — АНОО, 394043, Воронеж; 3ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет», 394026, Воронеж

Онкологические заболевания относятся к группе социально значимых заболеваний и являются одной из актуальных медико-социальных проблем современного общества. Существенную роль в развитии злокачественных новообразований играют не только медико-биологические, но и социально-гигиенические факторы риска. В связи с этим значительный интерес представляет исследование индивидуальных медико-социальных характеристик и их влияния на состояние здоровья онкологических больных.

На основе разработанной программы, включающей 66 вопросов к больному, проведено медико-социальное исследование больных злокачественными новообразованиями (основная группа) и пациентов без данной патологии (контрольная группа) и сформирована компьютерная база данных. Для обеспечения возможности совместной статистической обработки значений исследуемых медико-социальных характеристик все качественные показатели на основе экспертных оценок были преобразованы к численному виду. С использованием методов математической статистики исследована значимость и выявлены ведущие медико-социальные факторы риска, на основе которых с использованием уравнения логистической регрессии разработана математическая модель, позволяющая прогнозировать на индивидуальном уровне вероятность развития злокачественных новообразований. Результаты апробации подтвердили эффективность разработанной модели. На основе построенной модели создана компьютерная программа «Прогностическое моделирование вероятности развития онкологического заболевания по индивидуальным медико-социальным характеристикам». Выявленные факторы риска и результаты прогностического моделирования предложено использовать при проведении профилактических осмотров с целью выявления лиц с высоким риском развития злокачественных новообразований и назначения им превентивных лечебно-профилактических мероприятий.

Ключевые слова: медико-социальные факторы риска; онкологическая заболеваемость; профилактика; прогностическое моделирование. Для цитирования: Сыч Г.В., Косолапов В.П., Чопоров О.Н. Анализ значимости индивидуальных медико-социальных факторов риска и прогностическое моделирование развития онкологических заболеваний. Проблемы социальной гигиены, здравоохранения и истории медицины. 2016; 24 (6): 366—370. DOI 10.18821/0869-866X-2016-24-6-366-370

Для корреспонденции: Косолапов Владимир Петрович, д-р мед. наук, доцент, зав. кафедрой общественного здоровья, экономики и управления в здравоохранении Института дополнительного профессионального образования Воронежского государственного медицинского университета им. Н.Н. Бурденко, 394000, Воронеж; E-mail: [email protected]

Sych G. V1, Kosolapov VP.1, Choporov O.N.23 THE ANALYSIS OF SIGNIFICANCE OF INDIVIDUAL MEDICAL SOCIAL RISK FACTORS AND PROGNOSTIC MODELING OF DEVELOPMENT OF ONCOLOGIC DISEASES

'The N.N. Burdenko Voronezhskii state medical university of Minzdrav of Russia, 394000 Voronezh, Russia;

2The Voronezhskii institute of high technologies-ANOO, 394043 Voronezh, Russia;

3The Voronezhskii state technical university, 394026 Voronezh, Russia

The oncologic diseases refer to group of socially significant diseases and are one of actual medical social problems

of modern society. The significant role in development of malignant neoplasms play both medical biological and social hygienic risk factors. In connection with that a significant interest offers study of individual medical social

characteristics and their impact on health of oncologic patients.

The initially developed program including 66 questions to patient was implemented in medical social investigation

of patients with malignant neoplasms (main group) and patirents without the given pathology (control group). The

computer data base was organized. All qualitative indices on the basis of expertise estimates were transformed into

digital form to support possibility ofjoint statistical processing of values of analyzed medical social characteristics.

The techniques of mathematical statistics were applied to investigate significance and to detect leading medical social

risk factors. These risk factors were used as basis for development of mathematical model using equation of logistic

regression to forecast on the individual level probability of development of malignant neoplasms. The results of

approbation of substantiated efficiency of developed model. On the basis of developed model a computer program was

elaborated - "The prognostic modeling ofpossibility of development of oncologic disease on individual medical social

characteristics". The established risk factors and results ofprognostic modeling are proposed to be implemented in prevention examinations with the purpose of detecting persons with high risk of development of malignant neoplasms

and prescribing preventive curative preventive measures.

Keywords: medical social risk factors; oncologic morbidity; prevention; prognostic modeling For citation: Sych G.V., Kosolapov V.P., Choporov O.N. The analysis of significance of individual medical social risk factors and prognostic modeling of development of oncologic diseases. Problemi socialnoi gigieni, zdravookhranenia i

istorii meditsini. 2016; 24 (6): 366—370. (In Russ.) DOI: 10.1016/0869-866X-2016-24-6-366-370

For correspondence: Kosolapov V.P., doctor of medical sciences, associate professor, head of the chair public health,

economics and management in health care. e-mail: [email protected]

Conflict of interests. The authors declare absence of conflict of interests. Financing. The study had no sponsor support

Received 05.09.2016 Accepted 15.09.2016

Проблемы социальной гигиены, здравоохранения и истории медицины. 2016; 24 (6) DOI http://dx.doi.org/10.1016/0869-866X-2016-24-6-366-370

Реформы здравоохранения

Злокачественные новообразования являются одной из основных причин инвалидизации и смертности населения и продолжают расти во всем мире. По данным официальной статистики, на конец 2015 г. в территориальных онкологических учреждениях России состояли на учете 3 404 237 пациентов, совокупный показатель распространенности составил 2329,8 на 100 тыс. населения. Заболеваемость населения России злокачественными новообразованиями в 2015 г. составила 402,6 случаев на 100 тыс. населения, при этом среднегодовой темп прироста за 2005—2015 гг. составил 1,8% [1]. Неуклонный рост числа больных злокачественными новообразованиями наряду с неудовлетворительными отдаленными результатами лечения обусловливает интерес к поиску новых научно-обоснованных форм первичной профилактики рака. Совершенствование имеющихся и разработка новых путей организации раннего выявления злокачественных новообразований тем более актуальны, что отдаленные результаты лечения злокачественных новообразований в подавляющем большинстве случаев находятся в тесной связи со сроками начала специализированного лечения по отношению к стадии развития опухолевого процесса. Особенно актуальна задача организации противораковой борьбы в отношении сельского населения, имеющего меньшие возможности в получении медицинской помощи по сравнению с жителями города. На развитие онкологического заболевания существенное влияние оказывают медико-социальные факторы риска [2, 3]. В связи с этим актуальной задачей является исследование и анализ значимости медико-социальных факторов риска развития онкологического заболевания и разработка на их основе моделей для прогнозирования вероятности развития заболевания с целью своевременного его выявления и назначения адекватных лечебно-профилактических мероприятий.

Материалы и методы

Настоящее медико-социальное исследование проводилось в 2014—2016 гг. на кафедре общественного здоровья, экономики и управления в здравоохранении Института дополнительного профессионального образования Воронежского государственного медицинского университета им. Н.Н. Бурденко, в Воронежском областном клиническом онкологическом диспансере и поликлинике Воронежской областной клинической больницы № 1.

Для изучения медико-социальных факторов риска развития онкологических заболеваний разработана специальная Статистическая карта изучения образа жизни и организации медицинской помощи онкологическим больным, состоящим на диспансерном учете, включающая 66 вопросов к больному, среди которых можно выделить блок медико-социальных характеристик (пол, возраст, уровень образования, общественно-профессиональная группа, оценка материального положения и жилищно-бытовых условий, семейное положение и др.), вопросы по соблюдению здорового образа жизни (характер питания,

режим сна, курение, употребление алкоголя, занятия утренней гимнастикой и др.), вопросы по наличию заболеваний у обследованного, наследственные факторы (хронические заболевания, вирусные заболевания, заболевания матери, отца, наследственность по онкологическим заболеваниям и др.), самооценку пациентом состояния здоровья, отношение пациента к своему здоровью (своевременность обращений к врачу, самолечение, регулярность прохождения профилактических осмотров, флюорографического обследования, санаторно-курортное лечение и др.), оценку организации оказываемой медицинской помощи и предложения по ее улучшению.

Поскольку одной из основных задач являлось определение частоты встречаемости различных факторов риска в группах обследованных лиц, для расчета требуемого объема выборки использовалась формула [4]:

¿2ю(1-ю)

п = -

А2

где п — объем выборки, ю — частота встречаемости признака, ^ — ¿-статистика Стьюдента (^ = 1,96 при доверительной вероятности 0,95), Аю — предельная ошибка.

Так как анализировалось множество факторов риска с различной частотой их встречаемости, для расчетов была выбрана частота ю = 0,5, при которой требуется максимальный размер выборки. При 5% предельной ошибке (А = 0,05) необходимый объем выборки составил п = 1,962 • 0,5 • (1 - 0,5)/0,052 = 384.

С целью решения поставленных задач и получения статистически достоверных результатов были организованы сбор, обработка, анализ и обобщение результатов обследования 1977 онкологических больных (основная группа) и 1000 пациентов без данной патологии (контрольная группа).

При формировании компьютерной базы данных вопросы из анкеты были преобразованы в 128 медико-социальных характеристик, используемых при проведении дальнейшего анализа.

С учетом того, что анкетные данные, полученные в ходе исследования, были представлены не только в количественном, но и в качественном виде, для обеспечения возможности совместной статистической обработки значений исследуемых медико-социальных характеристик и построения прогностических моделей использовался алгоритм преобразования всех данных, в том числе качественных, к численному виду, основанный на экспертных оценках [5].

При проведении исследования решались следующие задачи:

♦ сравнение медико-социальных характеристик

лиц, вошедших в основную и контрольную группу;

♦ анализ взаимосвязи исследуемых медико-социальных характеристик;

♦ анализ значимости факторов риска развития заболевания;

♦ разработка модели для прогнозирования вероятности развития онкологических заболеваний.

Health care reforms

Взаимосвязь медико-социальных характеристик оценивали с помощью коэффициента парной корреляции Пирсона, а степень достоверности различия характеристик лиц основной и контрольной групп — с помощью /-критерия Стьюдента. Принимая во внимание, что /-статистика прямо пропорциональна степени различия средних значений показателей в группах сравнения, было принято решение использовать полученную величину в качестве меры для оценки уровня значимости исследуемых факторов риска [6]. Для прогнозирования вероятности развития онкологических заболеваний использовалось уравнение логистической регрессии (так как прогнозируемая величина должна находиться в диапазоне от нуля до единицы) [7].

При проведении статистической обработки и анализе полученных данных использовались аналитические программы MS Excel 2007, MS Access 2007, Statistica 8.0 и Statgraphics Centurion XVI (Version 16.2.04).

Результаты исследования

В соответствии с принципами доказательной медицины, при формировании основной и контрольной групп были отобраны лица, сопоставимые в процентном отношении по возрасту, полу и месту жительства.

Следует отметить, что не все индивидуальные медико-социальные характеристики исследуемого контингента, по которым имеются достоверные различия между основной и контрольной группами, следует интерпретировать как факторы риска развития онкологического заболевания, так как при анкетировании больные, отвечая на некоторые из поставленных вопросов, должны были оценить свое состояние в настоящий текущий момент времени, т. е. при уже имеющемся заболевании. В связи с этим по ряду показателей выявленные различия являются следствием заболевания, а не его предрасполагающими факторами.

По результатам ранжирования медико-социальных характеристик, потенциально являющихся факторами риска развития онкологического заболевания, по /-критерию Стьюдента наиболее значимыми являются:

♦ место жительства больного — среди онкологических больных достоверно больше лиц, проживающих в сельской местности (1-е место);

♦ большое количество хронических заболеваний (2-е место);

♦ пренебрежение здоровым образом жизни (3-е место);

♦ длительность сна — для онкологических больных характерна меньшая продолжительность ежедневного сна (4-е место);

♦ плохое материальное обеспечение (5-е место);

♦ неудовлетворительные условия труда (6-е место);

♦ низкий уровень образования (7-е место);

♦ большое количество употребляемого алкоголя (8-е место);

♦ большое число выкуриваемых в течение дня сигарет (9-е место);

♦ для женщин — большое число беременностей (10-е место);

♦ наличие онкологических заболеваний у близких родственников — онкологическая наследственность (11-е место);

♦ неудовлетворительные жилищно-бытовые условия (12-е место);

♦ наличие хронических заболеваний дыхательной системы (13-е место);

♦ большая продолжительность рабочего дня (14-е место);

♦ наличие хронических заболеваний репродуктивной системы (15-е место);

♦ наличие хронических заболеваний мочевыдели-тельной системы (16-е место);

♦ игнорирование обращения к врачу при первых признаках заболевания (17-е место);

♦ наличие онкологических заболеваний у матери (18-е место);

♦ работа в тяжелых условиях (19-е место);

♦ ранний возраст начала трудовой деятельности (20-е место).

Выявленные медико-социальные факторы риска являются основой для разработки профилактических мероприятий и формирования диспансерных групп онкологических больных.

На основе выявленных медико-социальных факторов риска была построена прогностическая модель для определения риска развития онкологических заболеваний. Учитывая, что зависимая переменная, характеризующая развитие заболевания, может принимать только два различных значения (есть заболевание/ нет заболевания), для построения прогностической модели использовалось уравнение логистической регрессии.

В качестве зависимых переменных были отобраны наиболее значимые, но статистически не связанные друг с другом факторы риска. Они отобраны на основе метода «дискретных корреляционных плеяд», суть которого заключается в формировании плеяд параметров со значимым признаком сходства и последующей замене каждой плеяды на единственный головной параметр, обладающий максимальным весом по отношению к другим параметрам плеяды [8].

В результате проведенных расчетов для построения модели были отобраны следующие показатели: Х} — возраст, Х2 — пол, Х3 — уровень образования, Х4 — место жительства, Х5 — материальное обеспечение, Х6 — здоровый образ жизни, Х7 — курение, Х8 — количество хронических заболеваний, Х9 — обращение к врачу при первых признаках заболевания, Х]0 — онкологическая наследственность.

Выделенные показатели были использованы для построения прогностической модели.

В результате проведенных расчетов была получена следующая модель для вероятности развития злокачественных новообразований (Г):

егев

1+ ereg

Реформы здравоохранения

reg = 2,30607 + 0,000384146 • X1 - 0,119036 • X2 -0,160592 • X3 - 2,16172 • X4 - 0,600627 • X5 -0,771625 • XA + 0,381702 • X7 + 0,22447 • Xs -

6 / о

0,169097 • X9 + 0,853438 • X10.

Шкала для оценки вероятности развития злокачественных новообразований: 0—0,39 — низкая, 0,40— 0,69 — средняя, 0,70—1,00 — высокая.

На основе построенной модели возможно прогнозирование вероятности развития злокачественных новообразований при заданном наборе медико-социальных факторов риска.

Обсуждение

Апробация построенной модели проводилась на тестовой выборке, в которую вошло 100 пациентов, у 50 из них были зарегистрированы злокачественные новообразования. Для 41 (82%) больного со злокачественным новообразованием спрогнозирована высокая вероятность развития заболевания, для 7 (14%) — средняя вероятность, и только для 2 (4%) прогноз был ошибочным — была спрогнозирована низкая вероятность развития заболевания. Из 50 пациентов, не имеющих на момент обследования злокачественного новообразования, 23 (46%) были отнесены к группе низкого риска (маловероятно развитие заболевания), 21 (42%) — к группе среднего риска (возможно развитие заболевания) и 6 (12%) попали в группу высокого риска (вероятно развитие заболевания).

Анализ представленных результатов позволяет сделать вывод об эффективности предложенной модели и целесообразности ее применения на практике для прогнозирования развития заболевания и формирования диспансерных групп. Заболевание (ошибочно) не было спрогнозировано только в 4% случаев, при этом вероятность ниже 30% не была получена ни для одного больного. Даже при более жесткой двухуровневой шкале (есть заболевание/нет заболевания) вероятность правильного прогноза составляет 88%.

На основе построенной модели разработана компьютерная программа «Прогностическое моделирование вероятности развития онкологического заболевания по индивидуальным медико-социальным характеристикам». Данное программное средство реализует индивидуальный подход к прогнозированию развития злокачественных новообразований и позволяет осуществлять статистические исследования в этой области. Предоставляется возможность сбора и накопления информации о медико-социальных характеристиках.

Приводим примеры прогнозирования.

Пациент С. (X2 = 1), 3б лет (X = 36), имеет среднее специальное образование (X3 = 0,5909), проживает в сельской местности (X4 = 0), свое материальное обеспечение оценивает как удовлетворительное (X5 = 0,2955), полностью пренебрегает здоровым образом жизни (X6 = 0), курит (X7 = 1), отметил у себя хронические заболевания пищеварительной и кост-но-мышечной системы (X8 = 2), к врачу при возникновении первых признаков заболевания обращался

не сразу (X9 = 0), онкологических больных среди близких родственников нет (X10 = 0).

Подставляем представленные исходные данные в разработанные модели

reg = 2,30607 + 0,000384146 • 36- 0,119036 • 1 -0,160592 • 0,5909 - 2,16172 • 0 - 0,600627 • 0,2955 -0,771625 • 0 + 0,381702 • 1 + 0,22447 • 2 -0,169097 • 0 + 0,853438 • 0 = 2,7591

Y = e2J591/(1 + e2-7591) = 0,9404.

Согласно расчетам, вероятность развития злокачественного новообразования у пациента С. составила 94% (высокая). В связи с высоким риском развития онкологического заболевания пациент С. был отправлен на дополнительное обследование.

Пациентка В. (X2 = 0), 34 года (X1 = 34), имеет незаконченное высшее образование (X3 = 0,6727), проживает в городе (X4 = 1), свое материальное обеспечение оценивает как хорошее (X5 = 0,6477), ведет здоровый образ жизни (X6 = 1), не курит (X7 = 0), хронических заболеваний нет (X8 = 0), к врачу при возникновении первых признаков заболевания обращается сразу (X9 = 1), онкологических больных среди близких родственников нет (X10 = 0).

Подставляем представленные исходные данные в разработанные модели reg = 2,30607 + 0,000384146 • 34 - 0,119036 • 0 -0,160592 • 0,6727 - 2,16172 • 1 - 0,600627 • 0,6477 - 0,771625 • 1 + 0,381702 • 0 + 0,22447 • 0 -0,169097 • 1 + 0,853438 • 0 = -1,2804

Y = e-1'2804/(1 + e-1'2804) = 0,2175.

Согласно расчетам, вероятность развития злокачественного новообразования у пациентки В. составила 21,8% (низкая), что совпало с реальными данными, так как у пациентки онкологическое заболевание диагностировано не было.

Таким образом, приведенные примеры наглядно подтверждают адекватность разработанной модели.

Заключение

На основе разработанной программы комплексного медико-социального исследования определены особенности индивидуальных медико-социальных характеристик онкологических больных, выявлены ведущие медико-социальные факторы риска, среди которых возраст, место жительства, наличие хронических заболеваний, пренебрежение здоровым образом жизни, небольшая длительность сна, плохое материальное обеспечение, неудовлетворительные условия труда, низкий уровень образования, большое количество употребляемого алкоголя и выкуриваемых сигарет, наличие онкологических заболеваний у близких родственников, неудовлетворительные жи-лищно-бытовые условия.

Прогнозирование развития злокачественных новообразований возможно на основе разработанной прогностической модели, учитывающей следующий минимальный набор наиболее значимых медико-социальных характеристик: возраст, пол, уровень образования, место жительства, материальное обеспечение, здоровый образ жизни, курение, количество хронических заболеваний, обращение к врачу

Health care reforms

при первых признаках заболевания, онкологическая наследственность. На основе построенной модели разработана компьютерная программа «Прогностическое моделирование вероятности развития онкологического заболевания по индивидуальным медико-социальным характеристикам», которая прошла апробацию и может быть рекомендована к внедрению в практическое здравоохранение.

Выявленные факторы риска и результаты прогностического моделирования целесообразно использовать при проведении профилактических осмотров с целью выявления лиц с высоким риском развития злокачественных новообразований и назначении им превентивных лечебно-профилактических мероприятий.

ЛИТЕРАТУРА

1. Злокачественные новообразования в России в 2015 году (заболеваемость и смертность) / Под ред. А.Д. Каприна, В.В. Старин-ского, Г.В. Петровой. М.: МНИОИ им. П.А. Герцена; 2016.

2. Сыч Г.В., Косолапов В.П. Влияние медико-социальных факторов риска на онкологическую заболеваемость населения Воронежской области. Системный анализ и управление в биомедицинских системах. Воронеж: 2016; 15(2): 349—58.

3. Сыч Г.В., Косолапов В.П. К вопросу о медико-социальной характеристике населения Воронежской области, страдающего злокачественными новообразованиями. Врач-аспирант. Воронеж: 2016; 78 (5): 87—94.

4. Медик В.А., Токмачев М.С. Математическая статистика в медицине: Учебное пособие. М.: Финансы и статистика; 2007.

5. Клименко Г.Я., Косолапов В.П., Чопоров О.Н. Методика и результаты преобразования лингвистических характеристик в численные оценки факторов риска. Консилиум. 2001; (4): 25.

6 Манакин И.И., Косолапов В.П. Анализ значимости медико-социальных факторов риска развития алкогольной зависимости у лиц, проживающих в промышленно развитом регионе. Международный журнал экспериментального образования. 2015; 11 (5): 655—6.

7. Чопоров О.Н., Болгов С.В., Манакин И.И. Особенности применения методов интеллектуального анализа данных и много-

уровневого мониторинга при решении задачи рационализации медицинской помощи. Моделирование, оптимизация и информационные технологии. Воронеж: 2015; 8 (1). http://moit.vivt. ru/wp-content/uploads/2015/04/ChoporovBolgovManakin%20 _1_15_1.pdf.

8. Косолапов В.П., Чесноков А.Е., Клименко Г.Я., Чопоров О.Н. Прогнозирование изменения течения беременности по медико-социальным факторам риска. Врач-аспирант. 2011; 44(1): 572—8.

Поступила 05.09.2016 Принята в печать 15.09.2016

REFERENCES

1. Malignant neoplasms in Russia in 2015 (morbidity and mortality). [Zlokachestvennye novoobrazovaniya v Rossii v 2015 godu]. / Edited by A.D. Caprino, V.V. Starinskaya, G.V. Petrova. M.: MNIOI of P. A. Herzen, 2016. (in Russian)

2. Sych G.V., Kosolapov V.P. Influence of medical social risk factors on population cancer incidence Voronezh region. Systemnyi analyz i upravlenie v biomeditsinskikh systemakh. Voronezh: 2016; 15 (2): 349—58. (in Russian)

3. Sych G.V., Kosolapov V.P. To the question about the medical and social characteristics of the population of the Voronezh region, suffering from malignant neoplasms. Vrach-aspirant. Voronezh: 2016; 78 (5): 87—94. (in Russian)

4. Medik V.A., Tokmachev M.S. Mathematical Statistics in Medicine: manual. [Matematicheskaya statistika v meditsine: uchebnoe posobie]. Moscow: Finansy i Statistica, 2007. (in Russian)

5. Klimenko G.Ya., Kosolapov V.P., Choporov O.N. The methodology and the results of the conversion of linguistic characteristics in the numerical risk assessment. Consilium. 2001; (4): 25. (in Russian)

6. Manakin I.I., Kosolapov V.P. Analysis of the medical and social risk factors relevance for alcohol addiction in the industrialized region. Mezhdunarodnyi journal experimental'nogo obrazovaniya. 2015; 11 (5): 655—6. (in Russian)

7. Choporov O.N., Bolgov S.V., Manakin I.I. Features of the application of data mining techniques and multi-level monitoring in solving the problem of rationalization of medical care. Modeling, optimization and information technology. 2015; 8 (1). http://moit.vivt.ru/wp-content/uploads/2015/04/ChoporovBolgovManakin% 20_1_15_1. pdf. (in Russian)

8. Kosolapov V.P., Chesnokov P.E., Klimenko G.Ya., Choporov O.N. Predicting changes in the course of pregnancy for medical and social risk factors. Vrach-aspirant. 2011; 44 (1): 572—8. (in Russian)