Практическое использование ГИС-технологии в здравоохранении
Развитие многих наук, связанных с пространственно-временным анализом, предполагает не только совершенствование способов отображения распределения признаков по территории, но и показ их отношений и связей с другими особенностями исследуемого объекта, главным образом в тех случаях, когда их анализируют как сложные системы. Возникает необходимость исследовать варьирующиеся как в пространстве, так и по времени характеристики сразу нескольких явлений. Выполнить такой анализ можно только на основе причинно-следственных соотношений рассматриваемых систем признаков.
В примерах медицинской географии подобные задачи составляют основу данного направления: например частоты и распространенность редких моногенных наследственных заболеваний в популяциях, эпидемиология частых мультифакториальных заболеваний в различных регионах. Причинами различной степени распространенности и их динамики являются как современные экологические факторы, так и исторически сложившаяся брачно-миграционная структура населения в регионах. Для выявления пространственно-временных закономерностей распространенности различных заболеваний в популяциях необходим учет самых разнообразных факторов, обусловливающих возникновение и распространенность этих болезней. Для решения подобных задач на сегодняшний день можно применить бурно развивающиеся перспективные направления геоинформационных технологий. После длительного анализа возможностей систем для решения наших задач в качестве базовой была выбрана линейка программных продуктов компании Autodesk. Ставка была сделана на технологии, реализованные в AutoCAD Map, Autodesk World и Autodesk MapGuide.
В течение последних 10 лет в Медико-генетическом научном центре (МГНЦ) РАМН при спонсорской и методической поддержке АО «Русская Промышленная Компания» создана и апробирована уникальная ГИС-технология изучения генетических процессов, происходящих в генофонде народов России. Суть технологии заключается в следующем: информация об интересующем нас объекте накапливается в специальной базе данных; источниками информации являются как результаты экспедиционных исследований, так и литературные источники, различные статистические отчеты организаций РАМН и пр. Затем, с помощью специально разработанной математической модели, указанные частоты трансформируются в цифровую модель (ЦМ) распространенности данного фактора в исследуемом регионе (рис. 1).
Факторами могут быть частоты интересующего нас гена, болезни в популяциях и др. В случае исследования экологических факторов это, как правило, стандартные экологические параметры, такие как уровни минерализации подземных вод, размах колебания температур в регионах и пр. После построения ЦМ она визуализируется для дальнейшего принятия решения или анализа информации. Все картографо-статистические и картографо-математические действия проводятся именно с ЦМ. Таким образом, исследователи получают практически неограниченные возможности моделирования с помощью как детерминических, так и стохастических подходов. Так как большинство задач медицинской эпидемиологии основано на величинах, имеющих случайную природу, то наиболее «продвинутой» для данной технологии является стохастическая модель, основанная на одно- и многомерных методах математической статистики.
Основное и главное отличие российской технологии от остальных ведущих мировых разработок состоит в том, что разработана методология оценки надежности таких ЦМ в моделировании эпидемиологических задач медицинской географии с использованием подходов теории надежности. В качестве примера приведена карта риска возникновения гемолитической болезни новорожденных при учете совместимости матери и ребенка по двум системам: резус-фактора и группы крови у населения Восточной Европы (рис. 2).
Данная карта получена следующим образом. Строятся карты частот генов группы крови (А, В, О) и карты частот генов резус-факторов (Rh+, Rh–). После этого вычисляется искомая вероятность риска по специальному математико-генетическому алгоритму с использованием ЦМ частот исходных пяти генов. В результате мы получаем карту генетического риска возникновения резус-конфликта матери и плода при одновременном учете их принадлежности к двум системам, выраженную в числе случаев на 100 000 населения. Разумеется, не составляет особого труда провести другие генетико-математические анализы, основанные на иных гипотезах и моделях.
В настоящее время продолжается дальнейшая интеграция программного комплекса для платформы AutoCAD Map 2000. Планируется в течение этого года завершить в виде самостоятельного приложения пакет программного обеспечения, позволяющий провести картографо-статистический анализ ЦМ с учетом фактора его надежности в среде AutoCAD Map. Предполагается, что данное приложение будет востребовано в среде пользователей ГИС, работающих с любыми цифровыми картами. Другим направлением является совместное создание МГНЦ и Институтом ревматологии РАМН на основе уже разработанных ГИС-технологий регистра для исследования эпидемиологии ревматоидных заболеваний по всей России. Данный проект поддержан Минздравом России и Международным исследовательским центром SMNF. Планируется, что в качестве соисполнителя и одного из спонсоров этого проекта будет выступать АО «Русская Промышленная Компания». Кроме того, ведутся переговоры с Минздравом и Миннауки Казахстана о совместном медико-генетическом и эколого-генетическом обследовании населения, проживающего в зоне Семипалатинского испытательного полигона с использованием разработанной ГИС-технологии. Вся полученная информация будет обрабатываться, анализироваться и отображаться с помощью инструментария программного комплекса на базе AutoCAD Map 2000 компании Autodesk с использованием компьютеров Silicon Graphics и собственных программных разработок МГНЦ. Предполагается получение уникальных данных, не имеющих аналогов в мировой науке, о длительном воздействии радиации на организм человека. На основе этих данных будут даны практические рекомендации по реабилитации населения, подвергшегося длительному радиационному воздействию.
«САПР и графика» 5'2000
