CC BY-ND
35
10
ЗНиСО ноябрь №11 (248)
СТАТИСТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДЛЯ ОЦЕНКИ ВЛИЯНИЯ ФАКТОРОВ СРЕДЫ ОБИТАНИЯ НА ИНДИКАТОРНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ЗДОРОВЬЯ НАСЕЛЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
М.Ю. Цинкер, Д.А. Кирьянов, С.В. Клейн
APPLICATION OF STATISTICAL MODELLING FOR THE ASSESSMENT OF ENVIRONMENT INFLUENCE ON THE POPULATION HEALTH IN RUSSIAN FEDERATION
M.Yu. Tsinker, D.A. Kiriyanov, S.V. Klein
ФБУН «ФНЦ медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения», г. Пермь
Представлены методические подходы, основанные на методах статистического моделирования, используемые для оценки влияния факторов среды обитания на индикаторные показатели здоровья населения. Определен средний по Российской Федерации вклад групп факторов в негативное отклонение показателя смертности и заболеваемости населения от среднего по Российской Федерации. Результаты исследования использованы для формирования информационно-аналитических материалов различного уровня.
Ключевые слова: здоровье населения, смертность, заболеваемость, факторы среды обитания, статистическое моделирование.
The methodical аppгoaches based on statistical modeling, used for the assessment of environment influence on the population health, are presented in the paper. Average contribution of groups of factors to a negative deviation of the population health in Russian Federation is determined. Results of research were used for information and analytical materials of various levels.
Keywords: population health mortality rate morbidity rate environment statistical modeling.
Введение. Увеличение ожидаемой продолжительности жизни, сохранение и укрепление здоровья населения на протяжении многих лет являются приоритетными направлениями политики Российской Федерации. Согласно целям демографической политики Российской Федерации, планируются стабилизация численности населения к 2015 году на уровне 142—143 млн человек и создание условий для ее роста к 2025 г. до 145 млн человек, а также повышение качества жизни и увеличение ожидаемой продолжительности жизни к 2025 г. — до 75 лет [1]. Основным направлением долгосрочного социально-экономического развития страны является сохранение и воспроизводство человеческого потенциала. Достижение целей, заявленных в стратегических документах, требует комплексного подхода по всем направлениям медико-демографического развития [2].
В настоящее время доказано негативное воздействие на состояние здоровья населения неблагополучной санитарно-гигиенической обстановки [3, 4, 5]. Установлено влияние социально-экономических факторов на популяционное здоровье [6, 7]. При оценке популяционных рисков, связанных с воздействием факторов среды обитания [8] и при разработке эффективных управленческих решений по их снижению необходимо понимать закономерности формирования связей между воздействием факторов среды обитания и состоянием здоровья населения. Вместе с тем в настоящее время методические подходы к количественной оценке влияния факторов среды обитания на популяционное здоровье населения недостаточно обоснованы, что делает необходимым проведение исследований в этой области.
Цель исследования — разработка методических подходов для оценки влияния факторов среды обитания на индикаторные показатели здоровья населения с использованием методов статистического моделирования и их апробация на уровне Российской Федерации.
Материалы и методы. Методические подходы, изложенные в работе, базируются на легитимных
данных, полученных из официальных источников в рамках проведения социально-гигиенического мониторинга (СГМ), а также на информационных материалах, основанных на государственной статистической отчетности за 2010—2012 гг.
Состояние здоровья населения характеризовалось статистическими данными по заболеваемости, смертности и инвалидности населения, проживающего в субъектах Российской Федерации [9] по классам болезней и отдельным нозологическим формам в различных половозрастных группах. Среда обитания описывалась двумя группами факторов: санитарно-гигиеническими по отдельным объектам (атмосферный воздух, питьевая вода, почва), характеризующими безопасность среды обитания, и социально-экономическими, характеризующими качество жизни населения. Всего было использовано 76 показателей здоровья, 20 социально-экономических и 196 санитарно-гигиенических показателей по 83 субъектам Российской Федерации.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
— преобразование системы исходных данных СГМ к масштабу уровня субъекта Российской Федерации;
— оценка причинно-следственных связей в системе «Среда обитания — здоровье населения» на основе статистического моделирования;
— оценка влияния факторов среды обитания на нарушение здоровья населения.
Данные по качеству объектов среды обитания, формируемые в рамках проведения СГМ, имеют масштаб осреднения, привязанный к точкам отбора проб. Для приведения данных к масштабу территории применялся метод взвешенного осреднения. В качестве весового коэффициента использовалась информация о численности населения, проживающего в зоне точек отбора проб. Основное соотношение для взвешенного осреднения: X ХЛ где
ноябрь №11 (248)
11
—Ф х — средневзвешенное значение показате-г| ля; — значение г-го измерения показателя; N. — количество населения, проживающего в зоне измерения г-го значения показателя. 1 На первом этапе моделирования зависимо-
.—. стей «Среда обитания — здоровье населения» была ^ установлена система внутренних взаимосвязей между факторами среды обитания. Внутренние взаимосвязи устанавливались с использованием —г метода факторного анализа, который позволил сформировать группы взаимосвязанных факторов и выделить основные классификационные показатели, снизив тем самым размерность исходного массива данных. Процедура факторного г^ анализа была выполнена отдельно для санитарно-гигиенических и социально-экономических факс? торов ввиду существенных различий механизмов, ^^ влияющих на состояние здоровья. Факторный анализ выполнялся методом главных компонен-~ тов, который преобразовал исходную систему ^^ переменных в системы ортогональных (некорре-лирующих между собой) общих факторов.
Исследуемые территории имеют существен-^ ные различия в структуре загрязнителей объектов окружающей среды, что привело к наличию большого количества пропущенных значений в исходном массиве данных, поэтому в качестве исходных данных для выполнения процедуры факторного анализа использовалась корреляционная матрица между переменными.
Классификация системы показателей проводилась с использованием «матрицы факторных нагрузок», полученной в результате факторного анализа. Показатели считались тесно связанными друг с другом, если они характеризовались наибольшими абсолютными значениями факторных нагрузок.
По результатам анализа взаимосвязей между отдельными факторами среды обитания и их комплексом были выделены приоритетные группы факторов. К таким группам отнесен ряд социально-экономических показателей, характеризующих в общем качество жизни населения, и санитарно-гигиенических показателей, характеризующих безопасность среды обитания.
На втором этапе моделирования были установлены причинно-следственные связи между показателями здоровья населения и факторами среды обитания. В рамках этого этапа для каждого показателя здоровья выполнялся отбор показателей среды обитания, оказывающих потенциальное воздействие на основе оценки значимости парных коэффициентов корреляции.
Полученные связи проходили экспертизу на отсутствие противоречий известным механизмам влияния факторов среды обитания на попу-ляционное здоровье, установленным статистическим закономерностям и рабочим гипотезам. Экспертиза проводилась с учетом результатов факторного анализа. В модель вошли показатели из приоритетных групп факторов среды обитания, имеющие наибольшие коэффициенты корреляции с показателями здоровья населения. При этом факторы среды обитания подбирались таким образом, чтобы установленные связи не противо-
речили основным гипотезам (улучшение показателя здоровья при ухудшении фактора).
На третьем этапе выполнялось моделирование связей между показателями здоровья и факторами среды обитания. Моделирование выполнялось с использованием множественного регрессионного анализа, учитывалась возможная нелинейность связи.
Множественная регрессионная модель, описывающая зависимость изменения показателей здоровья от совокупности факторов среды обитания, имеет вид:
п
У = ао + (X) , где (2Х
¡=1
х, — независимые переменные, выбираемые как представители групп факторов среды обитания, получаемых в результате факторного анализа; у — зависимая переменная (показатели здоровья населения); а, — параметры модели; (х,) — функция, учитывающая нелинейный характер связи.
При построении регрессионных моделей были использованы линейная, экспоненциальная и логарифмическая функции. Критерием выбора функции являлся максимум коэффициента детерминации модели Я2.
На четвертом этапе моделирования была выполнена оценка параметров вклада отдельных факторов в дисперсию зависимой переменной. Для этого рассчитывались коэффициенты детерминации, характеризующие долю объясненной дисперсии за счет переменных, включенных в модель, и квадраты частных коэффициентов корреляции, характеризующие вклады отдельных факторов.
По результатам выполнения моделирования были выделены приоритетные группы факторов и ассоциированные с их негативным воздействием основные показатели здоровья населения. На основе полученных моделей определялись вклады комплексов факторов среды обитания в смертность и заболеваемость населения.
Дополнительные заболеваемость и смертность, ассоциированные с комплексом факторов среды обитания, определялись как разность между значениями индикаторных показателей здоровья для текущего значения факторов среды обитания и среднероссийским значением показателя (X), с поправкой на коэффициент детерминации модели:
Лу = [У(X) -у(X)]• Я2 , где (3),
Лу — дополнительные случаи нарушений здоровья, Я2 — коэффициент детерминации, X — среднероссийское значение г-го показателя.
Вклад факторов среды обитания в негативное отклонение показателя здоровья определялся как отношение дополнительных случаев заболеваемости и смертности к фактическому значению показателя здоровья:
у = ^у -100% , где
У
(4),
У — вклад факторов среды обитания в негативное отклонение показателя здоровья.
Результаты. Реализация данных методических подходов была выполнена на основе информации, собираемой в рамках социально-гигиенического
12
ЗНиСО ноябрь №11 (248)
Таблица. Приоритетные санитарно-эпидемиологические и социально-экономические факторы, формирующие негативные тенденции в состоянии здоровья населения Российской Федерации
Приоритетные группы факторов
Основные показатели здоровья, ассоциированные с фактором
Вклад факторов в негативное отклонение показателя
здоровья населения от среднего по Российской Федерации
Социально-экономические факторы
Валовой региональный продукт на душу населения
Среднемесячная номинальная начисленная заработная плата
Численность населения с доходами ниже величины прожиточного минимума
Общая площадь жилых помещений в среднем на одного жителя
Удельный вес общей площади, не оборудованной водопроводом и канализацией
Удельный вес общей площади, не оборудованной центральным отоплением
Площадь жилых помещений, приходящаяся на одного жителя
Стоимость основных фондов по видам экономической деятельности
Удельный вес ветхого и аварийного жилья
Стоимость фиксированного набора потребительских товаров и услуг
Расходы на здравоохранение
Расходы на образование
Смертность населения от всех причин Младенческая смертность
Ожидаемая продолжительность жизни при рождении
Смертность населения от внешних причин (в том числе отравлений, самоубийств, транспортных несчастных случаев)
Смертность от болезней кровообращения
Смертность от злокачественных новообразований
Заболеваемость болезнями кожи и подкожной клетчатки (дети)
Патология беременности, родов и послеродового периода
Травмы и отравления и другие последствия внешних причин
Новообразования
Заболеваемость болезнями крови, кроветворных органов и отдельные нарушения, вовлекающие иммунный механизм
Врожденные аномалии
В смертность населения — в среднем 18,8 %
В заболеваемость — в среднем 12,5 %
Санитарно-эпидемиологические факторы
Загрязнение атмосферного воздуха химическими компонентами (оксиды азота, диоксид серы, взвешенные вещества, бензол, формальдегид, бенз(а)пирен, аммиак, фенол, свинец, марганец)
Загрязнение питьевых вод химическими компонентами (сульфиды и сероводород по Н8), 1,2,2-трихлорэтан-1,2-диол, формальдегид, хлорбензол, хром, бериллий, бор, гидроксибензол (фенол), гидросульфид ион, медь, мышьяк, никель
Загрязнение почв химическими компонентами
Заболеваемость болезнями органов дыхания Заболеваемость болезнями глаза Новообразования
Заболеваемость эндокринной системы Заболеваемость мочеполовой системы Заболеваемость нервной системы
Заболеваемость болезнями крови, кроветворных органов и отдельными нарушениями, вовлекающими иммунный механизм
Заболеваемость болезнями органов пищеварения, в том числе гастрит, дуодениты, болезни желудка и 12-перстной кишки
Заболеваемость эндокринной системы
Заболеваемость болезнями системы кровообращения
Заболеваемость анемиями (взрослые)
Заболеваемость мочеполовой системы, прежде всего мочекаменной болезнью
Заболеваемость болезнями крови, кроветворных органов и отдельными нарушениями, вовлекающими иммунный механизм
Заболеваемость кожи и подкожной клетчатки
В смертность населения — в среднем 11,4 %
В заболеваемость — в среднем 12,5 %
Воздействие комплекса санитарно-эпидемиологических и социально-экономических факторов
В смертность населения — в среднем 30,2 %
В заболеваемость — в среднем 21,4 %
Ш №11 (248)
13
мониторинга за 2010—2012 гг. По результатам выполнения анализа были выделены приоритетные группы факторов и ассоциированные с их негативным воздействием основные показатели здоровья населения. На основе моделирования причинно-следственных связей было проанализировано более 500 моделей, часть из которых была исключена как несоответствующая рабочим гипотезам. На основе построенных моделей были оценены вклады факторов среды обитания в состояние здоровья населения (см. табл.). К таким группам отнесен ряд социально-экономических показателей, характеризующих в общем качество жизни населения, и санитарно-гигиенических показателей, характеризующих безопасность среды обитания.
В результате статистического моделирования был определен средний по Российской Федерации вклад групп факторов в негативное отклонение показателя смертности и заболеваемости населения от среднего по Российской Федерации, который составил для социальных факторов соответственно 18,8 и 12,5 %; для санитарно-гигиенических факторов — 11,4 и 12,5 %. Вместе с тем в силу различной выраженности социально-экономических и санитарно-эпидемиологических проблем в регионах, степень влияния разных групп факторов на формирование нарушений здоровья населения регионов неодинакова.
Выводы. Предложенные методические подходы, основанные на методах статистического моделирования, построенные в виде системы связанных этапов, учитывающих внутренние взаимосвязи факторов, позволяют адекватно определять долевые вклады факторов в негативное отклонение индикаторных показателей здоровья, оценивать дополнительные случаи заболеваемости и смертности населения, выделять приоритетные показатели. Предложенные методические подходы могут быть использованы при:
— оценке санитарно-эпидемиологической обстановки на уровне Российской Федерации и отдельных регионов;
— классификации и типологизации территорий по различным системам приоритетов, построенных на основе анализа рангов, темпов изменения показателей и выявленных причинно-следственных связей;
— прогнозировании ситуации с учетом сложившихся тенденций и полученных статистических связей.
Апробация подходов позволила достоверно выявить нарушения здоровья, обусловленные воздействием со стороны среды обитания как на уровне отдельных факторов, так и их комплексов. Результаты исследования были использованы при формировании информационно-аналитических материалов различного уровня, в том числе при подготовке Государственного доклада «О состоянии санитарно-эпидемиологического благополучия населения в Российской Федерации».
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Концепция демографической политики Российской Федерации на период до 2025 года / Утв. указом Президента РФ от 9 октября 2007 г. № 1351.
2. Концепция долгосрочного социально-экономического развития Российской Федерации на период до 2020 года /Утв. распоряжением Правительства РФ от 17 ноября 2008 г. № 1662-р. — URL: http://www.garant.ru/products/ipo/prime/ doc/94365/ (дата обращения: 01.06.11).
3. Онищенко Г.Г.Влияние состояния окружающей среды на здоровье населения. Нерешенные проблемы и задачи /Г.Г. Онищенко //Гигиена и санитария. 2003. № 1. С. 3—10.
4. Зайцева Н.В., Шур П.З., Кирьянов Д.А. Анализ управляемых факторов риска неинфекционной патологии в Пермском крае //Уральский медицинский журнал. 2010. № 2. С. 23—24.
5. Зайцева Н.В., Шур П.З., Май И.В., Сбоев А.С., Волк-Леонович О.П., Нурисламова Т.В. Комплексные вопросы управления рисков здоровью в решении задач обеспечения санитарно-эпидемиологического благополучия на муниципальном уровне //Гигиена и санитария. 1999. № 3. С. 3.
6. Зайцева Н.В., Шур П.З., Лебедева-Несевря Н.А, Кирьянов Д.А. Закономерности влияния социально-экономических факторов риска на здоровье работников промышленных предприятий // Биомедицинский журнал Medline.ru. 2010. Т. 11. Ст. 45. С. 538—547. URL: http://www.medline.ru/public/pdf/11_045. pdf
7. Лебедева-Несевря Н.А., Кирьянов Д.А., Барг А.О. Оценка соче-танного воздействия социальных и производственных факторов риска на здоровье работников предприятия порошковой металлургии по результатам эпидемиологических исследований //Здоровье населения и среда обитания (ЗНиСО). 2010. № 11 (212). С. 44—46.
8. Зайцева Н.В., Шур П.З., Кирьянов Д.А., Камалтдинов М.Р., Цинкер М.Ю. Методические подходы к оценке популяци-онного риска здоровью на основе эволюционных моделей //Здоровье населения и среда обитания (ЗНиСО). 2013. № 1. С. 4—6.
9. Уменьшение риска, содействие здоровому образу жизни: Доклад о состоянии здравоохранения в мире. Женева: Всемирная организация здравоохранения, 2002.
Контактная информация:
Цинкер Михаил Юрьевич, тел.: 8 (342) 237-18-04, e-mail: [email protected]
Contact information: Tsinker Michail, tel.: 8 (342) 237-18-04, e-mail: [email protected]
