CC BY
26
Системы поддержки принятия врачебных решений
www.idmz.ru
гол i, Na г
■■ I
РЧН
Н.М. АГАРКОВ,
д.м.н., профессор кафедры биомедицинской инженерии ГОУ ВПО «Юго-Западный государственный университет», г. Курск, Nikiti4007@yandex.ru М.Ю. МАРКЕЛОВ,
к.ф.н., доцент, докторант кафедры биомедицинской инженерии ГОУ ВПО «Юго-Западный государственный университет», г. Курск Н.В. БУДНИК,
к.м.н., врач Белгородского перинатального центра
КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ АССОЦИАЦИЙ ГИПЕРТОНИЧЕСКОЙ БОЛЕЗНИ С ЗАБОЛЕВАЕМОСТЬЮ И СМЕРТНОСТЬЮ ОТ БОЛЕЗНЕЙ СИСТЕМЫ КРОВООБРАЩЕНИЯ
УДК 614.2:616.12-008.331.1-082
Агарков Н.М, Маркелов М.Ю., Будник Н.В. Компьютерное моделирование ассоциаций гипертонической болезни с заболеваемостью и смертностью от болезней системы кровообращения («Юго-Западный государственный университет», г. Курск)
Аннотация: Компьютерное моделирование заболеваний гипертонической болезнью позволило установить ее влияние на заболевания и смертность от болезней кровообращения.
Ключевые слова: гипертоническая болезнь.
UDC 616.12-008.331.1-082
Agarkov N.M., Markelov M.V., Budnik I.V. Computer modeling of associations of hypertensive illness with disease and death rate from illnesses of system of blood circulation (Southwestern State University, Kursk) Abstract: computer modeling the incidence of hypertensive disease allowed to determine its significant influence on morbidity and mortality from diseases circulatory system at the territorial level.
Keywords: arterial hypertension.
Гипертоническая болезнь — наиболее распространенная сердечно-сосудистая патология, частота которой среди взрослого населения колеблется от 20% в США до 40% в Российской Федерации [1-4 и др.]. Гипертоническая болезнь вызывает различные цереброваскулярные и кардиоваскулярные заболевания, выступает ведущей причиной смертности взрослого населения. Однако на популяционном уровне не осуществляется компьютерный анализ взаимосвязей заболеваемости гипертонической болезнью с заболеваемостью и смертностью от болезней системы кровообращения.
Целью исследования является выполнение компьютерного моделирования взаимосвязей заболеваемости населения гипертонической болезнью посредством многомерных математических методов для определения наиболее значимых ассоциаций и включения последних в комплекс превентивных мероприятий и программ.
© Н.М. Агарков, М.Ю. Маркелов, Н.В. Будник, 2011 г.
■ ■ ■ ■ ■ ■■ ■ ■ ■ ■■■ ■ ■ ■ ■ ■ ■■■ ! п ■■ ■ ■ ■■■ ■■ ■■ ■ ■ ■ ■■■ ■■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■■ ■■ ■ ■
W4MM
1 и информационные
технологии
Системы поддержки принятия врачебных решений
Таблица 1
Корреляционные связи заболеваемости гипертонической болезнью городского населения с заболеваемостью болезнями системы кровообращения и общей заболеваемостью в 2004-2009 гг.
Признаки var 1 var 2 var 3 var 4 var 5 var 6 var 7
var 1 1,00
var 2 -0,09 1,00
var 3 +0,50 -0,18 1,00
var 4 -0,51 -0,28 -0,12 1,00
var 5 +0,05 -0,39 +0,08 -0,20 1,00
var 6 +0,29 -0,36 +0,57 -0,22 +0.39 1,00
var 7 -0,30 -0,20 +0,00 -0,29 +0,82 +0,25 1,00
В табл. 1 приняты обозначения:
var 1 — заболеваемость гипертонической болезнью на 100 000 населения,
var 2 — заболеваемость болезнями системы кровообращения на 100 000 населения,
var 3 — уровень ишемической болезни сердца на 100 000 населения,
var 4 — уровень общей заболеваемости на 100 000 населения,
var 5 — частота заболеваемости стенокардией на 100 000 населения,
var 6 — частота острого инфаркта миокарда на 100 000 населения,
var 7 — заболеваемость цереброваскулярной патологией на 100 000 населения.
Tree Diagram for Переменные. Single Linkage Euclidean distances
Linkage Distance
Рис. 1. Дендрограмма заболеваемости гипертонической болезнью и заболеваемости болезнями системы кровообращения, общей заболеваемости в городских территориях в 2004-2009 гг. (На рис. 1 приняты аналогичные обозначения, что и в табл. 1.)
1 32 ■ ■ ■ ■ ■■ ■ ■ ■ ■■■ ■ ■ ■ ■■ ■ ■ ■■■ ■ ■ ■ ■ ■
Системы поддержки принятия врачебных решений
При корреляционном анализе связей заболеваемости гипертонической болезнью жителей городов с включенными в исследование болезнями системы кровообращения и общим уровнем заболеваемости установлена прямая достоверная умеренная связь с частотой ишемической болезни сердца и обратная средняя связь с общей заболеваемостью (табл. 1). Сильная прямая корреляция выявлена между заболеваемостью стенокардией и цереброваскулярной патологией (Р<0,01). Достоверная обратная средняя связь имеется между уровнем болезней системы кровообращения и частотой заболеваемости стенокардией. Прямая достоверная средняя связь характерна для заболеваемости острым инфарктом миокарда, частоты ишемической болезни сердца и стенокардии. В остальных случаях корреляционные связи статистически незначимы.
Кластерный анализ (рис. 1) показал наиболее тесную интеграцию частоты стенокардии у горожан с уровнем цереброваскулярной заболеваемости, сформировавших 1-й кластер. Второй кластер на дендрограмме представлен заболеваемостью острым инфарктом миокарда и ишемической болезнью сердца. Уровень гипертонической болезни совместно с ишемической болезнью сердца формирует 3-й кластер. Заболеваемость болезнями системы кровообращения интегрирует с ранее сформированными кластерами. Наиболее низкий уровень объединения все рассматриваемые нозологические формы болезней системы кровообращения имеют с частотой общей заболеваемости.
Количественный вклад заболеваемости городского населения гипертонической болезнью в развитие других болезней системы кровообращения и общей заболеваемости установлен посредством метода главных компонент (табл. 2). Последний выделил две главные компоненты. Первая определяет 78,24% воздействия с дисперсией 2,721 и показывает, что увеличение заболеваемости гипертонической болезнью сопровождается ростом часто-
www.idmz.ru
гол i, 14» г
■■■Г
РЧВВ
Таблица 2
Структура главных компонент ассоциаций заболеваемости гипертонической болезнью с частотой болезней системы кровообращения и общей заболеваемостью в городских территориях Курской области в 2004-2009 гг.
Заболевания ГК1 ГК2
1 +0,125 +0,108
2 -0,137 -0,065
В табл. 2 приняты те же обозначения, что и в табл. 1.
ты ишемической болезни сердца, острого инфаркта миокарда при одновременном снижении общей заболеваемости и цереброваскулярной патологии. Уровень гипертонической болезни в городах влияет на снижение болезней системы кровообращения в целом и практически не связан с частотой стенокардии. Вклад второй главной компоненты и ее составляющих существенно ниже, хотя направленность ассоциаций заметно не изменилась.
В сельских районах заболеваемость гипертонической болезнью имеет более выраженную корреляционную связь с аналогичными формами патологии (табл. 3). В большинстве случаев частота гипертонической болезни имеет прямую достоверную среднюю связь. Сказанное относится к заболеваемости болезнями системы кровообращения, ишемической болезнью сердца, стенокардией, цереброваскулярной патологией и общей заболеваемости сельского населения в области. Исключение составляет только заболева-
■ ■ ■ ■ ■ ■■ ■ ■ ■ ■■■ ■ ■ ■ ■■ ■ ■ ■■■ ■ ■ ■ ■ 33 ■
W4MM
1 и информационные
технологии
Системы поддержки принятия врачебных решений
Таблица 3
Коэффициенты корреляции между уровнем гипертонической болезни с нозологиями болезней системы кровообращения и общей заболеваемостью в сельских районах области в 2004-2009 гг.
Признаки var8 var9 varlO varll varl2 varl3 varl4
var8 1,00
var9 +0,53 1,00
varlO +0,57 +0,77 1,00
varll +0,45 +0,83 +0,70 1,00
var12 +0,57 +0,29 +0,49 +0,58 1,00
var13 +0,05 +0,11 +0,42 +0,09 +0,24 1,00
var14 +0,31 +0,53 +0,57 +0,50 +0,17 +0,02 1,00
В табл. 3 рассмотрены:
var 8 — заболеваемость гипертонической болезнью на 100 000 населения,
var 9 — уровень болезней системы кровообращения на 100 000 населения,
var 10 — частота ишемической болезни сердца на 100 000 населения,
var 11 — уровень общей заболеваемости на 100 000 населения,
var 12 — уровень стенокардии на 100 000 населения,
var 13 — заболеваемость инфарктом миокарда на 100 000 населения,
var 14 — заболеваемость цереброваскулярной патологией на 100 000 населения.
Tree Diagram for Переменные. Single Linkage Euclidean distances
Linkage Distance
Рис. 2. Классификация болезней системы кровообращения и общей заболеваемости населения сельских районов Курской области в 2004-2009гг. (На рис. 2 использованы
обозначения, что и в табл. 3.)
34
Системы поддержки принятия врачебных решений
емость острым инфарктом миокарда. Прямая сильная связь установлена между общей заболеваемостью и частотой болезней системы кровообращения (Р<0,001), между болезнями системы кровообращения и ишемической болезнью сердца (Р<0,01).
Межгрупповое взаимодействие заболеваемости гипертонической болезнью с частотой отдельных нозологических форм класса болезней системы кровообращения, общей заболеваемостью в сельских районах характеризуется наиболее тесной интеграцией уровня стенокардии и острого инфаркта миокарда, формирующих 1-й кластер (рис. 2). Второй кластер представлен взаимодействием заболеваемости ишемической болезнью сердца и цереброваскулярными болезнями. С указанными кластерами интегрирует заболеваемость гипертонической болезнью, а далее — общий уровень болезней системы кровообращения. На наиболее удаленной дистанции с болезнями системы кровообращения находится частота общей заболеваемости.
Компонентный анализ (табл. 4) свидетельствует о наличии двух компонент, определяющих в совокупности 90,21% воздействия. Структура первой главной компоненты показывает, что увеличение заболеваемости гипертонической болезнью среди жителей сельских районов приводит к повышению прежде всего уровня ишемической болезни сердца, болезней системы кровообращения в целом, стенокардии и острого инфаркта миокарда. Составляющие второй компоненты представлены в основном заболеваемостью ишемической болезнью сердца, стенокардией.
Компьютерный анализ ассоциаций заболеваемости гипертонической болезнью с показателями смертности от ведущих форм болезней системы кровообращения и общей смертности в рамках второго направления выявил наличие прямых — корреляционных связей со всеми исследуемыми причинами смертности, за исключением смертности вследствие цереброваскулярных болезней
www.idmz.ru
гол i, 14» г
■■■Г
РЧВВ
Таблица 4
Главные компоненты в ассоциации заболеваемости гипертонической болезнью с основными болезнями системы кровообращения и общей заболеваемостью в сельских районах Курской области в 2004-2009 гг.
Заболевания ГК1 ГК2
8 +0,253 +0,158
9 +0,305 -0,042
В табл. 4 приняты те же обозначения, что и в табл. 3.
(табл. 5). Следует отметить прямую сильную корреляционную связь между общей смертностью, смертностью от болезней системы кровообращения и от ишемической болезни сердца (Р<0,001). Прямая сильная достоверная связь установлена также между смертностью от болезней системы кровообращения и смертностью вследствие ишемической болезни сердца. Смертность от болезней системы кровообращения характеризуется наличием прямой средней связи с показателем смертности при цереброваскулярной патологии, остром нарушении мозгового кровообращения. Прямая сильная связь существует между смертностью вследствие цереброваскулярной болезни и острого нарушения мозгового кровообращения.
При анализе межгруппового взаимодействия заболеваемости гипертонической болезнью с показателями смертности при сердечнососудистой патологии, общей смертности наиболее тесная интеграция отмечена между смертностью от цереброваскулярной болезни
■ ■ ■ ■ ■ ■■ ■ ■ ■ ■■■ ■ ■ ■ ■■ ■ ■ ■■■ ■ ■ ■ ■ 35 ■
W4MM
1 и информационные
технологии
Системы поддержки принятия врачебных решений
Таблица 5
Значения коэффициентов корреляции между заболеваемостью гипертонической болезнью, смертностью от болезней системы кровообращения и общей смертностью в городских территориях Курской области в 2004-2009 гг.
Признаки М 1 М 15 М 16 М 17 М 18 М 19 М 20
М 1 1,00
М 15 +0,68 1,00
М 16 +0,68 +0,91 1,00
М 17 -0,39 -0,41 -0,46 1,00
М 18 -0,01 +0,39 +0,09 -0,04 1,00
М 19 +0,21 +0,49 +0,29 -0,09 +0,87 1,00
М 20 +0,64 +0,94 +0,84 -0,45 +0,51 +0,65 1,00
В табл. 5 рассматриваются:
М1 — заболеваемость гипертонической болезнью в городах на 100 000 человек,
М15 — смертность от класса болезней системы кровообращения на 100 000 населения, М16 — смертность от ишемической болезни сердца на 100 000 человек,
М17 — смертность от острого инфаркта миокарда на 100 000 человек,
М18 — смертность от цереброваскулярной болезни на 100 000 человек,
М19 — смертность от острого нарушения мозгового кровообращения на 100 000 человек, М20 — смертность от всех заболеваний на 100 000 человек.
Tree Diagram for Переменные. Single Linkage Euclidean distances
Linkage Distance
Рис. 3. Межгрупповое взаимодействие заболеваемости гипертонической болезнью в городах в 2004-2009 гг. с общей смертностью, со смертностью от болезней системы кровообращения. (На рис. 3 приняты аналогичные обозначения, что и в табл. 5.)
36 ■ ■ ■ ■ ■■ ■ ■ ■ ■■■ ■ ■ ■ ■■ ■ ■ ■■■ ■ ■ ■ ■ ■
Системы поддержки принятия врачебных решений
и острого нарушения мозгового кровообращения (рис. 3). С данным кластером взаимодействует показатель смертности от острого инфаркта миокарда, с которым в свою очередь интегрирована заболеваемость гипертонической болезнью среди городского населения. Наибольшее Евклидово расстояние имеется между общей смертностью и ранее сформированными кластерами.
Оценка внутригрупповых связей заболеваемости гипертонической болезнью с показателями общей смертности, смертности от болезней системы кровообращения выявила (табл. 6), что снижение заболеваемости гипертонической болезнью будет сопровождаться уменьшением общей смертности, смертности от болезней системы кровообращения и ишемической болезни сердца. На это указывает структура первой главной компоненты, определяющая воздействие в 68,9%. На долю второй компоненты приходится 21,7%, а ее составляющие указывают на увеличение смертности от болезней системы кровообращения и ишемической болезни сердца при повышении частоты гипертонической болезни в городских территориях.
В сельских районах заболеваемость гипертонической болезнью, как показывает корреляционный анализ, имеет с показателями общей смертности и смертности от болезней системы кровообращения обратную слабую и среднюю связь (табл. 7). Однако выявлена прямая достоверная средняя и слабая связь смертности вследствие болезней системы кровообращения (класса в целом) с показателями смертности от отдельных нозологий болезней системы кровообращения, причем наиболее тесная связь установлена для смертности от ишемической болезни сердца. Показатель общей смертности имеет слабую и среднюю связь со смертностью от ишемической болезни сердца, острого инфаркта миокарда и болезней системы кровообращения. Сильная прямая корреляционная связь имеется между уровнем смертности от цереброва-
www.idmz.ru
гол i, 14» г
■■■Г
РЧВВ
Таблица 6
Компонентный анализ влияния заболеваемости гипертонической болезни в городах на смертность от болезней системы кровообращения, общую смертность в 2004-2009 гг.
Признаки ГК1 ГК2
1 -0,142 +0,425
15 -0,223 +0,455
16 -0,257 +0,357
17 -0,059 -0,013
18 +0,008 -0,089
19 -0,115 +0,006
20 -0,282 +0,182
Дисперсия 2,633 1,485
% 68,9 21,7
В табл. 6 рассмотрены те же признаки, что и в табл. 5.
скулярной болезни и острого нарушения мозгового кровообращения.
Указанные особенности частоты гипертонической болезни, смертности от болезней системы кровообращения и общей смертности нашли отражение в кластеризации признаков (рис. 4). Максимальный уровень интеграции с образованием 1-го кластера выявлен для смертности от цереброваскулярной болезни и смертности от острого нарушения мозгового кровообращения. С данным кластером поочередно интегрируются смертность вследствие острого инфаркта миокарда, ишемической болезни сердца, класса болезней системы кровообращения. С сформированным таким образом 4-м кластером объединена заболеваемость гипертонической болезнью.
На основе метода главных компонент выделены три главные компоненты с общим вкладом 95,28% (табл. 8). Определение структуры первой главной компоненты свидетельствует, что снижение заболеваемости населения сельских районов гипертонической болезнью может вызвать уменьшение смертности от класса болезней
■ ■ ■ ■ ■ ■■ ■ ■ ■ ■ ■■ ■ ■ ■ ■■ ■ ■ ■■■ ■ ■ ■ ■ 37 ■
W4MM
1 и информационные
технологии
Системы поддержки принятия врачебных решений
Таблица 7
Корреляционные связи частоты гипертонической болезни, общей смертности и смертности от болезней системы кровообращения в сельских районах в
2004-2009 гг.
Признаки М 8 М 21 М 22 М 23 М 24 М 25 М 26
М 8 1,00
М 21 -0,67 1,00
М 22 -0,31 +0,64 1,00
М 23 -0,36 +0,38 +0,27 1,00
М 24 -0,54 +0,39 -0,09 +0,33 1,00
М 25 -0,47 +0,30 -0,09 +0,27 +0.97 1,00
М 26 -0,23 +0,36 +0,30 +0,20 +0,01 +0,09 1,00
В табл. 7 приняты следующие обозначения:
М8 — заболеваемость гипертонической болезнью в городах на 100 000 человек,
М21 — смертность от болезней системы кровообращения на 100 000 человек,
М22 — смертность от ишемической болезни сердца на 100 000 человек,
М23 — смертность от острого инфаркта миокарда на 100 000 человек,
М24 — смертность от цереброваскулярной болезни на 100 000 человек,
М25 — смертность от острого нарушения мозгового кровообращения на 100 000 человек, М26 — смертность от всех болезней на 100 000 человек.
Tree Diagram for Переменные. Single Linkage Euclidean distances
Linkage Distance
Рис. 4. Кластеризация показателей заболеваемости гипертонической болезнью, общей смертности и смертности от болезней системы кровообращения в сельских районах в 2004-2009 гг. (На рис. 4 использованы те же обозначения, что и в табл. 7.)
38 ■ ■ ■ ■ ■■ ■ ■ ■ ■■■ ■ ■ ■ ■■ ■ ■ ■■■ ■ ■ ■ ■ ■
Системы поддержки принятия врачебных решений
www.idmz.ru
гол i, Na г
■■ I
РЧВВ
Таблица 8
Компонентный анализ внутригрупповых связей уровня гипертонической болезни, общей смертности и смертности от болезней системы кровообращения в сельских районах Курской области в 2004-2009 гг.
Признаки ГК! ГК2 ГК3
8 -0,124 +0,643 -0,002
21 -0,235 +0,444 +0,128
22 +0,185 +0,020 +0,013
23 -0,115 -0,078 +0,006
24 +0,018 +0,108 +0,215
25 -0,142 -0,010 +0,197
26 +0,044 -0,002 -0,011
Дисперсия 3,102 1,741 1,213
% 54,31 24,86 16,11
В табл. 8 проведен анализ тех же признаков, что и в табл. 7.
системы кровообращения при незначительном повышении и снижении некоторых нозологических форм. Влияние второй главной компоненты (24,86%) однозначно указывает на рост смертности от болезней системы кровообращения при повышении частоты гипертонической болезни. Третья компонента определяет рост смертности от цереброваскулярной болезни и острого нарушения мозгового кровообращения.
Таким образом, проведенное компьютерное моделирование позволило установить на территориальном уровне ведущую роль заболеваемости гипертонической болезнью в заболеваемости стенокардией, ИБС, болезнями системы кровообращения, общей заболеваемости, смертности вследствие болезней системы кровообращения, ИБС и общей смертности населения области.
ЛИТЕРАТУРА
1. Оганов Р.Г. Значение сердечно-сосудистых и других неинфекционных заболеваний для здоровья населения России/Ред. Р.Г. Оганов, Г.Я. Масленникова, С.А. Шаль-нова и др.//Профилактика заболеваний и укрепление здоровья. — 2002. — №2. -С. 3-7.
2. Скавронская Т.В. Распространенность артериальной гипертонии среди работников предприятий газовой промышленности в районе Крайнего Севера/Ред. Т.В. Скавронская, А.И. Леус, А.А. Федосеева и др.//Кардиология. — 2005. — Т. 45. № 3. — С. 84.
3. Chue C.D. Arterial stiffness in chronic ridney disease: causes and conseguences/Eds. C.D. Chue, J.N.Townend, R.P. Steeds, Ch.J. Ferro//Heart. — 2010. — Vol. 96. — №11. — P. 817-823.
4. Fields L.E. The burden of adult hypertension in the United States 1999 to 2000. A rising teid/Eds. L.E. Fields, V.L. Burt, J.A. Cutler et al//Hypertension. — 2004. — Vol. 44. —P. 398-404.
■ ■ ■ ■ ■ ■■ ■ ■ ■ ■ ■■ ■ ■ ■ ■■ ■ ■ ■■■ ■ ■ ■ ■ 39 ■
