CC BY
37
УДК 528.9
Т. М. Ковалева
Математическое моделирование очагов заражения клещевыми зоонозами на территории Алтайского края
Алтайский край располагает значительными ресурсами для развития туристско-рекреационной деятельности, однако наибольшим потенциалом характеризуется его южная часть - предгорно-горные районы, покрытые в основном лесами и потенциально имеющие предпосылки для природноочаговых болезней. Привлечение новых и обустройство уже используемых территорий для целей туризма и рекреации вызывает проблемы обеспечения их экологического благополучия, в частности, в отношении медико-географиче-ской ситуации. Вероятность возникновения эпидемиологических вспышек природноочаговых заболеваний весьма высока. Она обусловлена увеличившимся за последнее время потоком организованных рекреан-тов и диких туристов, посетивших Алтайский край, а также активизировавшимися в последнее время планированием и строительством рекреационнотуристических объектов. Медико-географические исследования важны в проектно-планировочный период с целью выявления природных очагов с риском заражения эндемичными заболеваниями особенно для территорий, которые до настоящего времени целенаправленно не использовались для туризма и отдыха.
Современная экологическая обстановка в Алтайском крае в целом благоприятна для развития туристско-рекреационной деятельности. Однако можно выделить очаги с устойчивыми показателями заражения населения природноочаговыми болезнями, такими как клещевой энцефалит, сибирский клещевой тиф, описторхоз и др. Для исследования рассмотрим ситуацию по заболеваемости клещевыми
зоонозами в административных районах Алтайского края. Клещевые зоонозы - инфекционные и паразитарные заболевания животных и людей, при которых основными переносчиками вирусов и других возбудителей инфекций являются клещи. Для территории края характерными клещевыми зоонозами являются клещевой энцефалит, сибирский клещевой риккет-сиоз, клещевой боррелиоз и эрлихиоз. Ограничимся рассмотрением клещевого энцефалита и сибирского клещевого риккетсиоза. На рисунках 1 и 2 представлена динамика заболеваемости населения рассматриваемыми видами клещевых зоонозов.
Статистические данные по заболеваемости, предоставленные ЦГСЭН, демонстрируют не только высокие показатели по заболеваемости населения в отдельные годы, но и указывают на необходимость учета данной информации при туристско-рекреационном планировании. В целях развития туризма в Алтайском крае привлекаются новые и обустраиваются уже используемые территории, при этом возникают проблемы обеспечения их экологической безопасности. При планировании туристско-рекреационных объектов проводится комплексная территориальная оценка природных условий и ресурсов: определяются антропогенная нарушенность природной среды, из-мененность естественных ландшафтов, эстетическая привлекательность территории.
Одним из ведущих показателей рекреационной оценки является комфортность территории, в том числе по уровню заболеваемости. Эти характеристики природных комплексов в значительной мере определя-
Рис. 1. Динамика заболеваемости населения Алтайского края клещевым энцефалитом, 1989-2002 гг.
(по данным ЦГСЭН по Алтайскому краю)
Сибирский клещевой риккетсиоз (1992-2005 гг.)
1992
1993 1994
1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004
Рис. 2. Динамика заболеваемости населения Алтайского края клещевым риккетсиозом, 1992-2005 гг.
(по данным ЦГСЭН по Алтайскому краю)
ют качество рекреационных ресурсов и перспективы их использования, обусловливают стратегию подходов к обоснованию и решению региональных рекреационных проблем.
На протяжении всего периода развития медикогеографических исследований природноочаговых болезней одним из приоритетных методов является картографический, широко используемый как в исследовательских целях, так и для отображения полученных результатов. Он дает возможность не только наглядно представить сложившуюся эпидемиологическую обстановку на конкретной территории, отразить системную связь распространения болезней с природными и социально-экономическими условиями, но и выполнить оценку ситуации. Успешное применение геоинформационных систем в медико-географических исследованиях позволило ускорить обработку и рационально организовать хранение используемых данных, необходимых для составления карт, в оперативном режиме обрабатывать информацию по заболеваемости, на их основе моделировать пространственные структуры ареалов проявления эндемий.
Исследование проблемы оценки риска заражения клещевыми зоонозами инициировано учеными Института водных и экологических проблем (ИВЭП) г. Барнаула, занимающихся медико-географическими исследованиями в системе туристско-рекреационного планирования. Математический подход к рассмотрению данной проблемы придает теоретическому исследованию прикладной характер и обусловливает его практическое значение.
Для проведения исследования по очагам заражения клещевыми зоонозами выбран временной период 1990-2002 гг. (13 лет). Анализ производился для 60 административных районов Алтайского края. Все статистические данные по заболеваемости клещевым энцефалитом и сибирским клещевым риккетсиозом предоставлены Центром госсанэпиднадзора по Алтай-
скому краю (ЦГСЭН). Они были внесены в электронный вариант информационной базы, отсортированы и обработаны. По имеющимся данным учета заражения построены диаграммы, отразившие динамику заболеваемости населения типичными для края клещевыми зоонозами (рис. 1 и 2), что демонстрирует не только высокие показатели по заболеваемости населения в отдельные годы, но и указывает на необходимость учета данной информации при туристско-рекреационном планировании.
После обработки данных о местах заражения и количестве заболевших возникла необходимость расчета показателя частоты эпидемического проявления, характеризующая повторяемость заболеваний в административном районе. При этом определялся индекс частоты (ИЧ), который представляет отношение числа лет, в которых регистрировалась заболеваемость, к общему числу лет наблюдений. Для выбранного временного периода рассчитан индекс частоты заболеваемости клещевым энцефалитом и сибирским клещевым риккетсиозом для каждого района Алтайского края. При этом условились придерживаться следующей системы условных обозначений для ИЧ: от 0 до 0,49 - низкая частота эпидемического проявления; 0,5 - среднее проявление эпидемического процесса; от 0,51 до 1 - высокая частота эпидемического проявления. После расчета ИЧ для клещевого энцефалита и сибирского клещевого риккетсиоза данные по избранной оценочной шкале были нанесены на карты, визуальный анализ которых позволил оценить остроту рассматриваемой проблемы и продемонстрировал, что частота эпидемического проявления (рис. 3, 4) характеризует стабильность эпидемического фона в административных районах края.
Оценка риска заражения населения клещевыми зоонозами проводилась для всех районов Алтайского края, при этом особое внимание уделялось наиболее перспективным для развития туристической деятель-
О 100 Ю1оте1еге
Рис. 3. Частота заболеваемости населения клещевым энцефалитом в районах Алтайского края, 1989-2002 гг. (по данным ЦГСЭН по Алтайскому краю)
0 100 КИоте(еге
Рис. 4. Частота заболеваемости населения сибирским клещевым риккетсиозом в районах Алтайского края, 1990-2005 гг. (по данным ЦГСЭН по Алтайскому краю)
Таблица 1
Природно-географические показатели
№ п/п Название района КПР КПР КГ РЯ РЯ
СКР КЭ КЭ СКР
1 Алейский 0,358 0,194 1,098 1,292 1,456
2 Алтайский 0,293 0,876 1,256 2,132 1,549
3 Баевский 0,559 0,380 1,462 1,842 2,021
4 Бийский 0,352 0,334 0,970 1,304 1,322
5 Благовещенский 0,347 0,056 0,792 0,848 1,139
Примечания: КПР - коэффициент природного риска заражения клещевыми зоонозами в административном районе (для СКР - сибирского клещевого риккетсиоза и КЭ - клещевого энцефалита); КЬ - коэффициент видового разнообразия клещей; РЯ = КЬ + КПР - совокупный природный риск заражения клещевыми зоонозами в административном районе.
ности (Алтайский, Смоленский, Солонешенский, Чарышский). Для этого использованы данные, отражающие природно-географические особенности территории, и медицинская статистическая информация по заболеваемости. При эпидемиологическом исследовании использовались картографо-математические методы и технологии.
Природно-географический комплекс исследования проводился по ландшафтной карте Алтайского края масштаба 1:500 ООО на ландшафтных контурах -местностях. При этом осуществлен покомпонентный анализ каждого ландшафта на предмет предпосылок природноочаговых заболеваний. Каждый район Алтайского края представлен совокупностью ландшафтов, в каждом из которых отмечено наличие переносчика клещевого энцефалита (клещи вида Х_РЕИ.8иЬС) и сибирского клещевого риккетсиоза (клещи 4 видов 0_МАЯСШАТ, 0_Р1СТ1)5, 0_51ЬУА1ШМ, Н_СОМ-С1№4А), а также видовое разнообразие клещей. Для повышения достоверности в исследовании учитывается современное антропогенное воздействие на территорию. Площадь местности с риском заражения уменьшается за счет учета распаханных и выгоревших земель. По имеющимся данным рассчитывался совокупный коэффициент природного риска заражения
клещевыми зоонозами, учитывающий видовое разнообразие клещей (РЛ).
Для временного периода 1990-2002 гг. по медицинским данным вычислялся совокупный показатель заболеваемости клещевым энцефалитом и сибирским клещевым риккетсиозом (РК и РС соответственно), учитывающий индекс частоты эпидемического проявления и показатель заболеваемости на 100 000 населения для каждого административного района Алтайского края.
Перед проведением исследования была выдвинута гипотеза о возможности оценки риска заражения населения клещевыми зоонозами, используя только природно-географический комплекс данных. Для проверки гипотезы по каждому району рассчитывался комплекс величин, необходимых для анализа взаимосвязи и соотношения медико-статистических и природно-географических показателей.
Рассчитанные независимо медико-статистические и природно-географические характеристики территории позволили вычислить корреляцию Спирмена-Кендалла, значение которой обосновывает четкую взаимосвязь рассматриваемых показателей, что указывает на наличие общей причины подобной динамики признаков. Вследствие чего подтвердилась гипотеза
Таблица 2
Медико-статистические показатели
№ п/п Название района ИЧ Общая заболеваемость РК РС
КЭ СКР КЭ СКР
1 Алейский 0,31 0,62 9,28 165,06 2,86 101,58
2 Алтайский 0,77 1,00 122,54 886,16 94,26 886,16
3 Баевский 0,77 1,00 273,72 2137,82 210,55 2137,8
4 Бийский 0,38 1,00 45,25 586,70 17,40 586,70
5 Благовещенский 0,15 1,00 7,97 1278,43 1,23 1278,4
Примечания: ИЧ (КЭ и СКР) - индекс частоты эпидемического проявления клещевого энцефалита и сибирского клещевого риккетсиоза в административном районе; РК и РС - совокупные показатели заболеваемости клещевым энцефалитом и сибирским клещевым риккетсиозом.
о правомерности оценки риска заражения клещевыми зоонозами по природно-географическим характеристикам территории, необходимой для анализа возможностей освоения в туристско-рекреационных целях ранее не использовавшихся районов края.
Кластерный анализ обработанных данных позволяет выделить районы с максимальным, умеренным и достаточно низким риском заражения клещевыми зоонозами. Дополнительно проведенный анализ ландшафтных контуров на наличие предпосылок к заражению в каждом административном районе уточняет полученные результаты и повышает значимость проведенного исследования. Визуализация результатов исследования на построенных картах позволяет сделать первоначальные выводы о степени риска заражения клещевыми зоонозами в конкретном районе.
Сейчас ведется анализ полученных при визуализации данных и поиск путей и методов построения
адекватной математической модели, наиболее точно описывающей реальную картину по заболеваемости. Для полноценного проведения исследования поставлены задачи по определению риска заболеваемости в ландшафтном контуре и административном районе, расчету достоверности для каждого ландшафта и других необходимых величин, таких как плотность заболеваемости по району, вероятности заражения и др.
Итогом работы является построение и полное описание математической модели очагов заражения клещевыми зоонозами в Алтайском крае, ее проверка, оценка эффективности и практическое применение в туристической деятельности для организации профилактических мероприятий в эпидемиологических очагах и координации туристско-рекреационной деятельности с целью максимального сокращения риска заболеваемости местного и приезжего населения.
