МНОГОФАКТОРЫЙ АНАЛИЗ В ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ЭПИДЕМИОЛОГИИ

Экологическая эпидемиология является направлением гигиенической науки, основной задачей которого является оценка влияния факторов окружающей человека среды на здоровье человека. Решение этой задачи связано со многими методическими трудностями из-за многофакторной зависимости болезней, относящихся к категории экологически обусловленных. Примером сказанного могут служить злокачественные новообразования (ЗН), являющиеся наиболее социально-значимой группой таких заболеваний. Согласно ведущей теории они развиваются в результате взаимодействия организма человека и многих факторов, в том числе и находящихся в объектах окружающей среды.
В настоящее время существуют два основных методических подхода к решению задач экологической эпидемиологии: 1) однофакторный на основе стратификации, то есть работающий со специально подобранными группами (стратами) с идентичными значениями «неэкологических» («мешающих») факторов; 2) многофакторный анализ, при котором влияние всей исследуемой совокупности влияющих факторов оценивается одновременно. Преимущества многофакторного подхода перед использующим стратификацию, отмечается многими специалистами [1,3], тем не менее доля исследований с его использованием среди проводимых в области экологической эпидемиологии невелика.
Одним из разделов гигиенической науки, где явно видна невысокая эффективность однофакторного подхода, является оценка влияния содержащегося в воздухе жилых помещений радона на развитие ЗН легкого. Так, обобщение результатов 20 таких исследований, проведенное Krewski et al [7], демонстрирует высокую степень их разноречивости, что не позволяет специалистам сформировать обоснованного представления о степени онкологической опасности бытовой экспозиции этого радиоактивного газа. Основной причиной таких противоречий, по мнению Stidley, Samet [8], является неполная элиминация при проведении эпидемиологических исследований таких факторов риска ЗН легкого, как курение, возраст, профессиональный контакт с канцерогенами, многие из которых оказывают более сильное влияние, чем содержащийся в жилой среде радон.
Все вышесказанное послужило основанием для проведения исследования по оценке влияния непрофессиональной экспозиции к радону на развитие рака легкого с использованием многофакторного подхода.
Методы
Объектом исследования служил г.Лермонтов Ставропольского рая, совокупный потенциал радоноопасности территории которого является одним из наиболее высоких в Российской Федерации. Помимо повышенного природного радиационного фона, характерного для района Кавказских минеральных вод, он обусловлен расположением на территории этого города хвостохранилища и отвалов пород горно-химического предприятия по добыче и переработке ураносодержащей руды (ГХП «Алмаз»), а также использованием в 50-60-е годы прошлого века в строительстве жилых зданий местных материалов, отличающихся повышенной радиоактивностью. Дополнительным фактором, затрудняющих решение задачи оценки опасности радона, содержащегося в жилой среде, было наличие у части жителей города профессиональной экспозиции к радону в связи с их работой на ГХП «Алмаз».
Для эпидемиологического исследования была сформирована основная группа, включавшая 122 человека, заболевших раком легких в течение последних 10 лет до начала исследований. Контрольная группа в количестве 208 человек была подобрана из числа жителей города случайным образом, но с учетом следующих критериев: 1) её половозрастная структура соответствовала таковой для всего взрослого населения; 2) в неё вошли жители всех частей города в пропорции, близкой к существующему территориальному расселению; 3) профессиональный состав совпадал с таковым по городу в целом. Каждый из 330 человек, включенных в исследование, характеризовался комплексом из 15 признаков, отражающих известные факторы риска рака легкого, имеющиеся на территории г.Лермонтова: пол, возраст, национальность, длительность и интенсивность курения, употребление алкоголя, наличие в анамнезе хронических неспецифических заболеваний легких (ХНЗЛ), место работы, длительность профессионального контакта с химическими канцерогенами, работа на ГХП «Алмаз», величина профессиональной экспозиции к радону, наличие печного отопления и газовой плиты в жилище, размер жилой площади на 1 человека, величина непрофессиональной экспозиции к радону.
Для определения объемной активности (ОА) радона в жилой среде использовался интегрирующий метод изменения с использованием твердотельных трековых детекторов альфа-частиц. Продолжительность экспонирования составила 3 месяца. Для оценки среднегодовой ОА радона проводилась процедура сезонной нормализации. Суммарная экспозиция определялась по величине внесистемной единицы «рабочий уровень в месяц» (Working Level Month – WLM), численно равной экспозиции создаваемой ЭРОА изотопов радона 3700 Бк/м3 в течение 170 часов.
Многофакторная математическая обработка проводилась с помощью алгоритмов на основе детерминистских методов распознавания образов, реализованных в пакете прикладных программ КВАЗАР [2]. В ходе её последовательно решались следующие задачи:
1) определение достаточности избранного комплекса факторов для надежного описания различий между наблюдениями выделенных групп людей;
2) количественная оценка значимости (информативности) каждого фактора;
3) оценка эффективности гипотетических сценариев коррекции факторов риска с помощью разработанной математической модели.
Результаты и их обсуждение
Результаты измерения содержания радона в жилищах лиц, включенных в исследование, показали, что средний уровень его ОА был достаточно высок: 116,2±14,7 Бк/м3 по основной и 114,1±5,2 Бк/м3 по контрольной. Доля жилищ, где гигиенический норматив, установленный в России для эксплуатируемых зданий (200 Бк/м3) был превышен составляла 14% и 13%, соответственно. Интервал экспозиции к радону был от 0,64 до 312,1 WLM, при среднем значении 34,1 WLM.
На первом этапе математической обработки материалов при решении задачи дискриминантного анализа были получены решающие правила, позволяющие получить на процедуре «экзамена» высокие результаты распознавания – 87,5%, правильных ответов по группе больных ЗН легких и 95,8% по контрольной группе. Они были достигнуты при учете 13 наиболее информативных признаков, но также и при использовании систем из 14-15 признаков.
Поскольку при решении задачи распознавания были получены достаточно высокие результаты, это давало основание считать, что исходный комплекс содержал в себе наиболее важные факторы риска развития рака легкого применительно к исследуемому контингенту. Кроме того, надежные решающие правила были выработаны с помощью трех различных алгоритмов, что также является аргументом в пользу такого вывода. Доверительный интервал полученных результатов составил 81-96%, в связи с чем, можно констатировать, что численность обеспеченных в ходе данного исследования выборок была репрезентативной.
На втором этапе математической обработки проводилась оценка информативности исследуемых факторов риска, величина которой интерпретировалась как сила их влияния на развитие ЗН легкого у жителей г.Лермонтова. Как видно из данных, приведенных в таблице, наиболее высокие ранговые места занимали признаки, характеризующие пол, длительность и интенсивность курения, наличие в анамнезе ХНЗЛ. Особенностью полученного результата было высокое (2- е) ранговое место, занятое признаком, отражающим факт работы на ГХП «Алмаз». Вошел в информативную подсистему и фактор «величина непрофессиональной экспозиции к радону», однако он занял только 12-е ранговое место. Если принять силу влияния всех 13 наиболее значимых факторов за 100%, то доля непрофессиональной экспозиции к радону составит 1,6%, профессиональной – 15%, курения – 28%.

Таблица 1 

Таб.1. Сравнительная информативность факторов риска развития злокачественных новообразований легкого у
жителей г.Лермонтова

На основании полученных данных можно сделать вывод о том, что одним из основных факторов риска развития рака легких у жителей г. Лермонтова является профессиональная экспозиция к радону, обусловленная работой части населения на предприятии по добыче и переработке урановой руды. Этот вывод полностью совпадает с точкой зрения экспертов Международного агентства по изучению рака, согласно которой радон в высоких концентрациях, характерных для урановых и некоторых других типов рудников является канцерогенным фактором [6]. Что же касается радона, содержащегося в жилище, то для жителей г. Лермонтова ее вклад в развитие ЗН легких был оценен как небольшой.
Интерес представляло сравнение этих результатов с полученными с помощью методики «risk assessment». Для расчетов использовалась мультипликативная модель BEIR VI, признанная Международной комиссией по радиационной защите наиболее приемлемой для оценки риска развития рака легких от действия радона, содержащегося в жилых помещениях [5]. Согласно полученным данным, влияние непрофессиональной радоновой экспозиции оказалось равным 30%, то есть в 18 раз более высоким, чем было установлено при использовании многофакторного подхода. На их основании мог быть сделан вывод о недостаточной объективности результатов, полученных с помощью однофакторного метода.
Аргументом в пользу такого заключения может служить тот факт, что уровни объемной активности радона в жилых домах г. Лермонтова составляют в среднем 114-116 Бк/м3, то есть находятся в пределах принятых в России гигиенических нормативов. На основании этого неправомерно считать непрофессиональную экспозицию к радону фактором, ответственным за возникновение трети всех случаев заболевания раком легких в городе.
Полученные на первом этапе обработки материала решающие правила представляют собой дискриминантные математические модели, описывающие многофакторную зависимость развития рака легкого. С их помощью можно оценить эффективность гипотетических сценариев по коррекции разных факторов риска. Моделирование ситуации, при которой непрофессиональное облучение радоном населения г.Лермонтова полностью исключено, показало, что в этом случае количество заболевших ЗН легкого может сократиться на 0,8%, если же предельная величина экспозиции не будет превышать 2 WLM, то количество больных останется неизменным. В то же время, при оценке сценариев, связанных с коррекцией факторов «курение» и «работа на ГХП «Алмаз», было установлено, что при полном отказе от курения всех курильщиков, можно ожидать сокращения числа заболевших раком легкого на 33%, а при моделировании отсутствия профессиональной экспозиции к радону – на 20%.
Таким образом, на основании результатов математического моделирования можно констатировать, что эффективность мер по борьбе с курением и исключение профессионального облучения за счет радона, оказываются многократно больше, чем снижение его уровня в жилище. Вместе с тем, возникает вопрос о точности полученных прогностических оценок. Применительно к курению в качестве аргумента можно сослаться на материалы об итогах реализации в течение 25 лет в одной из провинций Финляндии программы по профилактике неинфекционных заболеваний. Согласно им, уменьшение доли курильщиков среди мужчин с 52% до 31% способствовало снижению смертности от онкологических заболеваний на 44%, а от рака легкого – на 71% [4]. Очевидно, что достигнутые результаты управляемого эксперимента сопоставимы с прогнозными оценками.
В свою очередь, гипотетический сценарий по ликвидации профессионального облучения радоном был реализован на практике в 1990 году, когда произошло закрытие ГХП «Алмаз». Проведенный спустя десятилетие анализ заболеваемости раком легкого населения г.Лермонтова показал, что за период с 2000 по 2009 гг. уровень её сократился в 2,2 раза (с 68,3 до 31,2 на 100000 человек), тогда как в целом по России за этот же временной интервал он изменился незначительно – с 43,4 до 40,2 на 100000.
На основании полученных результатов можно сделать заключение, что применение в исследованиях по экологической эпидемиологии методов, основанных на принципах системного анализа, позволяет получить достаточно объективную информацию о влиянии различных, в том числе экологических факторов на здоровье людей. С их помощью было установлено, что заболеваемость ЗН легкого у жителей г.Лермонтова Ставропольского края формируется под влиянием сложного комплекса факторов, среди которых наибольшее значение имеет курение и профессиональное облучение работников предприятия по добыче и переработке урановой руды. В то же время, влияние такового за счет содержащегося в жилой среде радона невелико.

Список литературы

1. Измеров Н.Ф. Социально-гигиенические и эпидемиологические исследования в гигиене труда /Н.Ф.Измеров, Е.Б.Гурвич, Н.В Лебедева. - М.: Медицина, 1985.- 192 с.
2. Казанцев B.C. Задачи классификации и их программное обеспечение / B.C.Казанцев. - М.: Наука, 1990. -135 с.
3. Привалова Л.И. Экологическая эпидемиология: принципы, методы, применение / Л.И.Привалова, Б.А.Кацнельсон, С.В.Кузьмин Екатеринбург, 2003. – 276 с.
4. Пушка П. Профилактика неинфекционных заболеваний на коммунальном уровне: 25-летний опыт проекта Северной Карелии в Финляндии / П.Пушка, Э.Виртиайнен, Я.Туомилето // Профилактика заболеваний и укрепление здоровья.- 1998. - № 4. - С. 27-29.
5. BEIR VI. National Research Council. Health effects of exposure to radon/ Committee on Health Risks of Exposure to Radon
// DC, Washington: National Academy Press, 1999.
6. IARC Monographs on the evaluation of carcinogenic risks to humans. Vol.43. Man-made mineral fibres and radon. Lyon: IARC, 1988.
7. Krewski D. A combined analysis of North American case-control studies of residential radon and lung cancer / D.Krewski, J.H.Lubin, J.M.Zielinski // J. of Toxicol. and Environ. Health. - 2006. - vol. 69. - P. 533-597.
8. Stidley C.A. A review of ecologic studies of lung cancer and indoor radon / C.A.Stidley, J.M.Samet // Health Phys. - 1993. - Vol. 5., No. 3. - P. 234-251.