Содержание
Перейти к:
Прогнозирование заболеваемости болезней органов пищеварения на территории Российской Федерации
https://doi.org/10.35627/2219-5238/2023-31-6-20-26
Аннотация
Введение. Проблема болезней органов пищеварения имеет выраженную социальную и экономическую направленность, так как нередко приводит к длительной временной нетрудоспособности, инвалидности и смертности. Исследование структуры заболеваемости, анализ ее показателей позволяют совершенствовать профилактические мероприятия по снижению заболеваемости на региональном уровне и в стране в целом.
Цель исследования – построение краткосрочного прогноза заболеваемости болезнями органов пищеварения на территории Российской Федерации.
Материалы и методы. Временной ряд данных получен на основе статистических данных Федеральной службы государственной статистики за период с 1990 по 2021 год. Для исследования временного ряда использовали критерии Фостера – Стюарта, Дики – Фуллера и тест Квятковского – Филлипса – Шмидта – Шина. Прогнозирование осуществляли с помощью моделей Хольта – Винтерса и Бокса – Дженкинса. В качестве оценок точности прогноза рассчитывали значения средней абсолютной ошибки и среднеквадратической ошибки.
Результаты. Исследование временного ряда по заболеваемости болезнями органов пищеварения позволило построить прогнозную модель. Полученные результаты показывают рост заболеваемости болезнями органов пищеварения в России с 2021 года, что соответствует статистическим данным Росстата.
Заключение. Предсказанные с помощью разработанной прогнозной модели значения подтверждают наличие роста заболеваемости болезнями органов пищеварения среди населения Российской Федерации.
При поддержке: Исследование выполнено в рамках госзадания № 0202-2022-0002. Тема: разработка передовых методов и технологий создания интеллектуальных информационных и управляющих систем.
Для цитирования:
Ермолицкая М.З. Прогнозирование заболеваемости болезней органов пищеварения на территории Российской Федерации. Здоровье населения и среда обитания – ЗНиСО. 2023;31(6):20-26. https://doi.org/10.35627/2219-5238/2023-31-6-20-26
For citation:
Ermolitskaya M.Z. Time Series Forecasting of the Incidence of Digestive Diseases in the Russian Federation. Public Health and Life Environment – PH&LE. 2023;31(6):20-26. (In Russ.) https://doi.org/10.35627/2219-5238/2023-31-6-20-26
Введение. Болезни органов пищеварения (БОП) являются одной из актуальных медико-социальных проблем здравоохранения. Удельный вес БОП в структуре общей заболеваемости в Российской Федерации постепенно снижается (в 2000 г. – 8,04 %, 2010 г. – 7,11 %, 2020 г. – 6,47 %), в то время как количество умерших от этого заболевания возрастает (в 2000 г. – 44 случая на 100 000 человек, 2010 г. – 64,4 случая, 2020 г. – 73,3 случая). Согласно статистическим данным в 2020 году наибольшее количество зарегистрированных больных с диагнозом, установленным впервые в жизни, было выявлено в Дальневосточном и Северо-Кавказском федеральных округах (35,1 и 34,9 случая на 1000 человек населения соответственно), наименьшее количество – в Центральном федеральном округе (18,6 случая на 1000 человек)1. В структуре заболеваемости наиболее распространены следующие нозологические формы: гастриты, дуодениты, болезни желчного пузыря и желчевыводящих путей2.
Проблема болезней органов пищеварения носит ярко выраженную социальную и экономическую направленность, так как нередко приводит к длительной временной нетрудоспособности, инвалидности и смертности. Качество и доступность медицинской помощи, а также поддержание здорового образа жизни, отказ от вредных привычек способствуют сокращению показателей заболеваемости, что диктуется социально ориентированной политикой государства и согласуется с основной задачей федерального проекта «Укрепление общественного здоровья» национального проекта «Демография».
Применение методов статистического анализа, а также современных методов моделирования и машинного обучения позволяет исследовать структуру и динамику заболеваемости, выявлять значимые показатели, предопределяющие ее, и прогнозировать заболеваемость населения с учетом территориально-географических, социально-экологических, санитарно-гигиенических и других факторов [1–13]. Результаты таких исследований необходимы для усиления профилактической направленности здравоохранения, внедрения мониторинговых подходов к слежению за состоянием здоровья населения в административно-территориальных единицах России и по стране в целом.
Цель исследования – построение краткосрочного прогноза заболеваемости болезнями органов пищеварения на территории Российской Федерации.
Материалы и методы. Исследованию подлежали данные по заболеваемости болезнями органов пищеварения (зарегистрированных больных с диагнозом, установленным впервые в жизни, на 1000 человек населения) в РФ за 32-летний период (с 1990 по 2021 год). Выборка данных получена из материалов официального сайта Федеральной службы государственной статистики.
Сбор, статистическую обработку и анализ данных осуществляли в программе RStudio Pro (Version 2022.12.0 Build 353.pro20). Проверку нулевых гипотез проводили методом Р. Фишера на заданном уровне значимости 0,05 [14].
Проанализированы характеристики временного ряда заболеваемости болезнями органов пищеварения всего населения России. Наличие тенденции и сезонности в ряде наблюдений проверяли с помощью расчета коэффициентов автокорреляции и построения коррелограммы (функции acf{stats}, pacf{stats}, tsdisplay{forecas}). Дополнительно использовали критерий Фостера – Стюарта для проверки наличия тренда в средних значениях и в дисперсиях. Для выявления сезонности в данных воспользовались тестом Манна – Кендалла с поправкой на сезонные колебания (SeasonalMannKendall {Kendall}). Проверку временного ряда на стационарность проводили с использованием расширенного теста Дики – Фуллера (ADF) (функция adf.test{tseries}) и теста Квятковского – Филлипса – Шмидта – Шина (KPSS) (kpss.test{tseries}). Прогнозирование временного ряда по данным с 1990 по 2020 год осуществляли с помощью модели экспоненциального сглаживания Хольта – Уинтерса (HoltWinters{stats}) и интегрированной модели авторегрессии Бокса – Дженкинса (arima{forecast}). В качестве оценок точности прогноза рассчитывали значения средней абсолютной ошибки (MAE) и среднеквадратической ошибки (MSE, RMSE (корень квадратный из MSE)). Взаимосвязь между наблюдаемыми и прогнозными значениями заболеваемости проверяли с помощью расчета коэффициента корреляции Спирмена. Данные за 2021 год использовали для сравнения с прогнозным значением.
Результаты. Анализ динамики заболеваемости населения РФ болезнями органов пищеварения показал, что наибольшие значения зарегистрированных больных с диагнозом, установленным впервые в жизни, наблюдались в 1995 и 2014 годах (36,3 и 36,6 случая на 1000 человек населения соответственно), наименьшее значение – в 2020 году (26,3 случая). Снижение показателей в 2019 и 2020 годах обусловлено эпидемиологической обстановкой по COVID-19, из-за которой диспансеризация населения была приостановлена и процесс выявления заболеваний был затруднен (рис. 1).
Для исследования зависимости между уровнями временного ряда заболеваемости БОП воспользовались автокорреляционной функцией, график которой представлен на рис. 2. Значимыми считаются значения, лежащие выше (ниже) доверительного интервала.
График частичной автокорреляции в отличие от графика автокорреляции исключает влияние промежуточных уровней ряда. Согласно полученным графикам значимых коэффициентов корреляции нет (полученные значения корреляции по модулю меньше критических значений). При этом можно видеть слабовыраженную цикличность с периодом, составляющим примерно 5 временных шагов.
Согласно критерию Фостера – Стюарта (t = 2,021627) и метода сравнения средних (t = 0,3026937) в данных отсутствует тенденция изменения дисперсий, но обнаружена тенденция в средних значениях. Проверка на наличие сезонности в данных показала отсутствие сезонности в ряде наблюдений (tau = 0,142, 2-sided p-value = 0,25606). При этом временной ряд является нестационарным (p-value = 0,9064 по тесту ADF и p-value = 0,02891 по KPSS), т. е. имеет некоторую структуру, зависящую от времени.
При прогнозировании временного ряда наилучшая модель получена с использованием метода Хольта – Винтерса (HW) с параметрами beta = FALSE, gamma = FALSE, α = 0,99 (таблица).
На рис. 3 представлены результаты прогнозирования заболеваемости болезнями органов пищеварения в Российской Федерации.
Динамики наблюдаемых и предсказанных значений заболеваемости БОП схожи (коэффициент корреляции между ними равен 0,999 (HW)). Прогноз заболеваемости на 2021 год по методу Хольта – Винтерса составил 26,899 [ 23,538, 30,262] случая на 1000 человек населения; по методу Бокса – Дженкинса – 27,45 [ 24,87, 30,04] случая; по данным Росстата – 26,9 случая.
Рис. 1. Динамика заболеваемости органов пищеварения населения РФ (зарегистрировано больных с диагнозом, установленным впервые в жизни) на 1000 человек населения
Fig. 1. Incidence rates of gastrointestinal diseases in the Russian Federation (per 1,000 population), 1990–2021
Рис. 2. Графики функции: a) автокорреляции (ACF) и b) частичной автокорреляции (Partial ACF); пунктирные линии – доверительный интервал; Lag – лаг (число периодов, по которым рассчитывается коэффициент автокорреляции между парами элементов ряда)
Fig. 2. Graphs of the autocorrelation function (ACF) (a) and partial autocorrelation (Partial ACF) (b); dotted lines – confidence interval; Lag – lag (number of periods for which the autocorrelation coefficient between pairs of series elements is calculated)
Таблица. Оценки точности прогноза
Table. Forecast accuracy estimates
Примечание: MAE – средняя абсолютная ошибка, MSE – среднеквадратическая ошибка, RMSE – корень квадратный из MSE.
Abbreviations: MAE, mean absolute error; MSE, mean squared error; RMSE, root mean square error.
Рис. 3. Графики обследуемых и предсказанных значений заболеваемости болезнями органов пищеварения в Российской Федерации: а) метод Бокса – Дженкинса (синяя линия – прогноз), b) метод Хольта – Винтерса (красная линия – прогноз)
Fig. 3. Observed and predicted incidence rates of gastrointestinal diseases in the Russian Federation: (a) Box–Jenkins method (blue graph – prediction), (b) Holt–Winters method (red graph – prediction)
Обсуждение. Результаты краткосрочного прогнозирования показывают рост заболеваемости болезнями органов пищеварения в России с 2021 года, что соответствует статистическим данным Росстата. Это можно объяснить снятием некоторых ограничений по COVID-19, возобновлением диспансеризации определенных групп взрослого населения. В 2019 году профилактические осмотры прошли 94,4 % взрослого населения, в 2020 году – 58,4 %, в 2021 году – 62 %. Раннее выявление заболеваемости способствует своевременному лечению и коррекции модифицированных факторов риска, влияющих на возникновение и развитие БОП [15–17]. Согласно исследованиям других авторов, к внешним факторам можно отнести: вредные привычки (потребление алкоголя, табакокурение), стрессы, нерациональное питание с увеличением доли генно-модифицированных и некачественных продуктов [18–28]. При этом следует особое внимание уделять региональным особенностям, таким как климатические характеристики, уровень естественного иммунитета населения, состояние системы здравоохранения, уровень и качество жизни населения [29][30]. В совокупности эти факторы оказывают влияние на неравномерность распределения показателей заболеваемости и смертности на территории Российской Федерации.
Результаты данного исследования позволяют проследить динамику заболевания БОП в РФ и могут быть полезными при планировании профилактических мероприятий по улучшению качества жизни и снижению заболеваемости населения. В дальнейшем предполагается проведение статистического анализа данных по заболеваемости БОП с учетом внешних факторов и региональной принадлежности.
Заключение. Предсказанные с помощью разработанной прогнозной модели значения подтверждают наличие роста заболеваемости болезнями органов пищеварения среди населения Российской Федерации.
1. Федеральная служба государственной статистики. [Электронный ресурс.] Доступно по: https://rosstat.gov.ru.
2. Здравоохранение в России. 2021: Стат. сб. М.: Росстат, 2021. 171 с.
Список литературы
1. Головин С.В., Козлов Ю.С., Козлова Л.В. Прогнозирование развития уровня общей заболеваемости населения на территории Воронежской области // Вестник ВГТУ. 2011. Т. 7. № 3. С. 195–197. EDN: NTYFUN
2. Sekeroglu B, Tuncal K. Prediction of cancer incidence rates for the European continent using machine learning models. Health Informatics J. 2021;27(1):1460458220983878. doi: 10.1177/1460458220983878
3. Гурьянова Н.Е. Общая заболеваемость населения Удмуртской республики болезнями органов пищеварения и ее прогноз // Здоровье, демография, экология финно-угорских народов. 2020. № 4. С. 24–26. EDN: TWEKZL
4. Музалева Ю.А., Матвиенко Е.В., Телегина И.А., Разинькова Н.С., Жизневская И.И., Горбань Г.Э. Характеристика клинической картины заболеваний органов пищеварения у детей Курской области // Вестник Смоленской государственной медицинской академии. 2019. Т. 18. № 4. С. 52–59.
5. Корочанская Н.В., Дурлештер В.М., Ковалевская О.В., Серикова С.Н., Попандопуло К.И. Показатели заболеваемости и смертности от болезней органов пищеварения в Краснодарском крае и качество оказания медицинской помощи гастроэнтерологическим пациентам // Российский журнал гастроэнтерологии, гепатологии, колопроктологии. 2019. Т. 29. № 4. С. 30–37. doi: 10.22416/1382-4376-2019-29-4-30-37
6. Радченко О.Р., Уразманов А.Р., Валиев Р.И. Научное обоснование медико-гигиенических мероприятий по снижению заболеваемости болезнями органов пищеварения у подростков // Вестник современнойклинической медицины. 2022. Т. 15. № 3. С. 80–86. doi: 10.20969/VSKM.2022.15(3).80–86
7. Бабенко А.И., Бравве Ю.И., Новоселов В.П., Томчук А.Л., Бабенко Е.А. Аналитические модели оценки распространенности патологии среди населения как элемент совершенствования социально-гигиенического мониторинга // Сибирский научный медицинский журнал. 2019. Т. 39. № 2. С. 116–123. doi: 10.15372/SSMJ201902017
8. Шеенкова М.В., Серебряков П.В. Особенности субъективных и эндоскопических проявлений поражения желудочно-кишечного тракта в условиях воздействия промышленных аэрозолей // Медицина труда и экология человека. 2020. № 3 (23). С. 60–65. doi: 10.24412/2411-3794-2020-10308
9. Pinho I, Santos JV, Dinis-Ribeiro M, Freitas A. Burden of digestive diseases in Portugal: trends in hospitalizations between 2000 and 2010. Eur J Gastroenterol Hepatol. 2015;27(3):279-289. doi: 10.1097/MEG.0000000000000266
10. Тарасова С.А. Прогнозирование временного ряда инфекционной заболеваемости // Программные продукты и системы. 2019. № 2. С. 337–342. doi: 10.15827/0236-235X.126.337-342
11. Приземина И.Н., Луговсков А.Д., Знагован С.Ю., Козикова О.А., Перцова Ю.Г. Прогнозирование заболеваемости острыми кишечными инфекциями // Medicus. 2019. № 4 (28). С. 48–52.
12. Загоруйченко А.А., Карпова О.Б. Актуальные подходы к прогнозированию и моделированию заболеваемости населения в России (обзор) // Санитарный врач. 2022. № 8. С. 596–606. doi: 10.33920/med-08-2208-07
13. Филатова Е.Н., Солнцев Л.А. Смешанная техника прогнозирования инфекционной заболеваемости с применением методов декомпозиции временного ряда и SARIMA // Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2019. № 3. С. 76–83. doi: 10.36233/0372-9311-2019-3-76-83
14. Мастицкий С.Э. (2020) Анализ временных рядов с помощью R. Ссылка активна на 29.03.2023. Доступно по: https://ranalytics.github.io/tsa-with-r/
15. Еганян Р.А., Кушунина Д.В., Калинина А.М. Актуальность и результативность раннего выявления заболеваний органов пищеварения при диспансеризации взрослого населения России // Профилактическая медицина. 2017. Т. 20. № 3. С. 22–27. doi: 10.17116/profmed201720322-27
16. Суздалкина В.М., Свиркина К.В., Мокашева Ев.Н., Мокашева Ек.Н. Гендерные особенности заболеваний желудочно-кишечного тракта // European Journal of Natural History. 2022. № 2. С. 65–70.
17. Гурьянова Н.Е., Иванова М.А. Половозрастные характеристики пациентов с болезнями органов пищеварения и причины их обращения за медицинской помощью // Современные проблемы здравоохранения и медицинской статистики. 2022. № 1. С. 337–351. doi: 10.24412/2312-2935-2022-1-337-351
18. Болкисева П.С., Фазылзянова А.Р., Ямщикова Т.В., Гурьянова Н.Е. Выявление факторов риска возникновения заболеваний органов пищеварения // Modern Science. 2020. № 12-2. С. 48–50.
19. Храмцов Д.А., Драговоз И.С., Тимофеенко Е.А., Борисова К.Н. Распространенность заболеваний органов пищеварения в Октябрьском районе Курской области за 2011–2018 гг. // Авиценна. 2019. № 45. С. 13–16.
20. Дьяченко А.П. Рациональное питание как фактор профилактики болезней органов пищеварения // XXVII региональная конференция молодых учёных и исследователей Волгоградской области: сборник статей. Под ред. Стаценко М.Е. Волгоград, 8 ноября 2020 г. Волгоград: ВГМУ, 2022. С. 72–75.
21. Рыбочкина А.В., Дмитриева Т.Г., Фонарева Е.А. Заболевания органов пищеварения у детей и подростков с избыточной массой тела и ожирением в Республике Саха (Якутия) // Вестник Северо-Восточного федерального университета им. М.К. Аммосова. Серия: Медицинские науки. 2020. № 1 (18). С. 38–45. doi: 10.25587/SVFU.2020.18.61528
22. Наумова А.С. Анализ факторов риска развития заболеваний органов желудочно-кишечного тракта // Тверской медицинский журнал. 2023. № 1. С. 260–263.
23. Барановский А.Ю., Беляев А.М., Кондрашина Э.А. Показатели заболеваемости и смертности от болезней органов пищеварения в СЗФО России и меры, принимаемые по их снижению // Российский журнал гастроэнтерологии, гепатологии, колопроктологии. 2019. Т. 29. № 1. С. 36–46. doi: 10.22416/1382-4376-2019-29-1-36-46
24. Шмакова Н.Н., Дмитриева Т.В., Дмитриев В.Н., Урусова М.А., Андреева Н.А., Пензев С.А. и др. Региональные особенности медико-демографических показателей здоровья населения Белгородской области (на примере болезней органов пищеварения за период 2000–2017 гг.). Здоровье населения и среда обитания. 2021. Т. 29, № 7. С. 57–66. doi: 10.35627/2219-5238/2021-29-7-57-66
25. Антипов М. О., Миндлина А. Я. Болезни органов пищеварения инфекционной и неинфекционной природы. Эпидемиологическая взаимосвязь // Эпидемиология и вакцинопрофилактика. 2019. T. 18. № 1. С. 55–66. doi: 10.31631/2073-3046-2019-18-1-55-66
26. Каусова Г.К., Булешов М.А., Утеулиев Е.С., Жақсылық А.А. Анализ заболеваемости органов пищеварения среди населения в Казахстане // Вестник КАЗНМУ. 2017. № 4. С. 300–302.
27. Будаев Б.С., Кицул И.С., Банзарова Л.П., Тармаева И.Ю., Богданова О.Г. Болезни органов пищеварения: структура и динамика на региональном уровне // Проблемы социальной гигиены, здравоохранения и истории медицины. 2022. Т. 30, № 2. С. 232–238. doi: 10.32687/0869-866X-2022-30-2-232-238
28. Кайгородова Т.В., Крюкова И.А. Влияние злоупотребления алкоголем на развитие неинфекционных заболеваний (аналитический обзор) // Общественное здоровье. 2021. Т. 1. № 2. С. 48–61. doi: 10.21045/2782-1676-2021-1-2-48-61
29. Гильфанова И.Р., Злобина А.Н. Медико-биологические проблемы населения, связанные с геохимическими характеристиками территории Феодосийского городского округа Республики Крым // Вектор ГеоНаук. 2020. Т. 3. № 4. С. 59–70. doi: 10.24411/2619-0761-2020-10045
30. Сердюков М.А., Сердюкова Т.В. Особенности динамики общей заболеваемости от болезней органов пищеварения в Астраханской области // Здоровье и образование в XXI веке. 2016. T. 18. № 11. C. 90–92.
Об авторе
М. З. Ермолицкая
ФГБУН «Институт автоматики и процессов управления ДВО РАН»; ФГБОУ ВО «Владивостокский государственный университет»
Россия
Россия
Ермолицкая Марина Захаровна – к.б.н., доцент, старший научный сотрудник лаборатории информационно-аналитических и управляющих систем и технологий; доцент кафедры информационных технологий и систем
ул. Радио, д. 5, г. Владивосток, 690041;
ул. Гоголя, д. 41, г. Владивосток, 690014
Дополнительные файлы
Рецензия
Для цитирования:
Ермолицкая М.З. Прогнозирование заболеваемости болезней органов пищеварения на территории Российской Федерации. Здоровье населения и среда обитания – ЗНиСО. 2023;31(6):20-26. https://doi.org/10.35627/2219-5238/2023-31-6-20-26
For citation:
Ermolitskaya M.Z. Time Series Forecasting of the Incidence of Digestive Diseases in the Russian Federation. Public Health and Life Environment – PH&LE. 2023;31(6):20-26. (In Russ.) https://doi.org/10.35627/2219-5238/2023-31-6-20-26
Просмотров:
3620
.png)
Послать статью по эл. почте 