Злокачественные новообразования в промышленном городе: эпидемиология, современные тенденции и прогноз

Введение. Химическое загрязнение компонентов среды обитания с контаминацией экополлютантами продуктов питания и питьевой воды обуславливает риски для здоровья населения России, что проявляется в дополнительных случаях экологически зависимой патологии и увеличении смертности [1][2]. «Концепция развития системы социально-гигиенического мониторинга в Российской Федерации на период до 2030 года»¹ как приоритетные направления деятельности декларирует оптимизацию информационно-аналитического обеспечения оценки и управления рисками с внедрением в практику наукоемких технологий и результатов фундаментальных исследований в области гигиены. Одной из ключевых целей при этом является усиление потенциала национальной системы социально-гигиенического мониторинга (СГМ) в рамках риск-ориентированной и профилактической модели надзорной деятельности, существенно возрастает роль научных прогнозов и развития методов профилактики риск-ассоциированных потерь здоровья с целью достижения национального приоритета – повышения ожидаемой продолжительности жизни населения России [2][5–7]. Дальнейшее развитие их методологической базы интеграции исследований гигиенического и эпидемиологического типов включает широкое применение современных технологий математического моделирования и прогнозирования, многомерных статистических методов и искусственных нейронных сетей [3–5][8][9].

К числу высокоинформативных параметров, характеризующих состояние здоровья населения на популяционном уровне, традиционно относится заболеваемость злокачественными новообразованиями (ЗН). Это определяется их высокой социально-экономической и медицинской значимостью, а также существенной ролью средовых факторов риска в возникновении данной патологии [10–13]. Доказано участие в возникновении и развитии ЗН многочисленных факторов риска наследственного, средового (инициаторы и промоторы канцерогенеза), профессионально-производственного и индивидуального характера [13–18]. Так, около трети случаев смерти от ЗН связывается с избыточной массой тела, дефицитом овощей и фруктов в рационе, низкой физической активностью и употреблением алкоголя. Приоритетным фактором риска признается табакокурение, с которым ассоциировано свыше 22 % случаев смерти от ЗН [13][17][19–21]. Указанные факторы рассматриваются как этиология почти 70 % предотвратимых ЗН, включая рак легких, молочной железы, ободочной и прямой кишки [18]. Среди средовых факторов онкологического риска наряду с химическим загрязнением атмосферы и почвы [14][15][18] существенное значение имеют продукты гиперхлорирования питьевой воды [22]. Внедрение программ профилактики и скрининговых программ раннего выявления онкологических заболеваний в целях сокращения уровня онкологической смертности отнесено к основным задачам демографической политики Российской Федерации на период до 2025 года².

Мультикаузальная природа ЗН определяет перспективность использования в процедуре анализа по факторам риска при ведении СГМ многомерных статистических методов, в том числе факторного анализа, кластерного анализа и множественного регрессионного анализа [23][24].

Цель исследования: ретроспективный и проспективный эпидемиологический анализ заболеваемости злокачественными новообразованиями в городе Таганроге Ростовской области за 1985–2022 гг.

Материалы и методы. При ретроспективном и проспективном анализе заболеваемости ЗН применены сведения отчетных форм № 35 «Сведения о больных злокачественными новообразованиями» за 1985–2015 гг. и № 7 «Сведения о злокачественных новообразованиях» за 2016–2022 гг. по Ростовской области. Факторный анализ и иерархический кластерный анализ корреляций проведены с применением обезличенной базы данных о потенциальных факторах риска при 2198 случаях заболеваний ЗН ободочной кишки, зарегистрированных в городе Таганроге с населением около 250 тыс. человек в 1988–2019 гг. При обработке материалов использован комплекс методов вариационной статистики, в том числе критерий t-Стьюдента, критерий Шовене и метод Пригге. Характеристика многолетней динамики онкологической заболеваемости выполнена на основе парного нелинейного регрессионного анализа. Региональные критерии для характеристики частоты ЗН рассчитаны с применением авторского метода оценки реального риска³. Частная оценка ситуации по отдельным локализациям ЗН дополнена интегральной оценкой реального риска по девяти приоритетным локализациям ЗН на основе кумулятивной нелинейной модели [26].

Качественная интерпретация извлеченных групповых (латентных) факторов заключалась в смысловой идентификации через первичные (регистрируемые) факторы риска, которые подвергались дальнейшей классификации методом ИКА с графическим представлением результата в виде дендрограммы. Использовано программное обеспечение собственной разработки, включая программный комплекс Turbo oncologist, version 2.01, а также профессиональный пакет статистических программ IBM SPSS Statistics (Statistical Package for Social Science), version 19.0. Использованная при апробации альтернативного метода прогнозирования онкологической заболеваемости искусственная нейронная сеть (ИНС) сформирована в среде пакета прикладных программ Matlab R2021a с набором инструментов для синтеза и анализа нейронных сетей Neural Network Toolbox. Обучение ИНС по типу многослойного персептрона прямого распространения сигнала проводилось по алгоритму Левенберга–Марквардта (Levenberg–Marquardt method), предназначенного для оптимизации параметров нелинейных регрессионных моделей при решении задач о наименьших квадратах [27–29].

Результаты. Сравнительный анализ показал, что уровень общей онкологической заболеваемости в Таганроге соответствует первому ранговому месту среди городов Ростовской области и превышает аналогичный показатель для городского населения (373,98 %ooo) в 1,30 раза. При этом стабильно неблагоприятная ситуация отмечена по заболеваемости ЗН желудка, ободочной и прямой кишки, молочной железы, яичника, предстательной железы и мочевого пузыря. В 2018–2022 гг. обращает на себя внимание относительное неблагополучие по ЗН трахей, бронхов и легкого, а также по злокачественным лимфомам (см. табл. 1).

В структуре онкологической заболеваемости населения Таганрога в 2008–2022 гг. первые пять ранговых мест занимают ЗН кожи (15,8 % без учета меланомы); молочной железы (12,7 %); трахеи, бронхов и легкого (9,0 %); ободочной кишки (6,8 %) и предстательной железы (6,5 %). Наибольшая частота по сумме локализаций ЗН приходится на старшие возрастные группы, причем как среди мужчин, так и среди женщин ее максимальный уровень свойствен для лиц в возрасте 70–74 года.

При расчете фоновых уровней онкологической заболеваемости для городского населения Ростовской области был использован 15-летний период 2005– 2019 гг., так как из-за пандемии COVID-19 сведения о зарегистрированных ЗН на ряде территорий в 2020 и 2021 гг. оказались существенно занижены. В табл. 2 указано, что по результатам частной оценки за 2008–2022 гг. в соответствии с региональными критериями реальный риск для населения Таганрога по сумме локализаций ЗН оценивается как высокий, что соответствует первому ранговому месту среди городов Ростовской области. Неблагополучие по онкологической заболеваемости для населения Таганрога подтверждается повышенной степенью ее реального (эпидемиологического) риска по результатам интегральной оценки и высоким риском онкологической смертности при первых ранговых местах среди аналогичных показателей городов областного подчинения.

На основе динамических рядов годовых показателей частоты ЗН продолжительностью 15 лет (2006–2020 гг.) проведена сравнительная оценка точности среднесрочных прогнозов на 2021 и 2022 гг., полученных двумя методами – экстраполяционным и с применением искусственных нейронных сетей (ИНС). В табл. 3 представлены результаты сопоставления точности полученных прогнозов по величинам их абсолютных (∆X, %ooo) и относительных (∆Y, %) погрешностей. Подтверждена более высокая точность среднесрочных прогнозов, полученных с применением ИНС как по сумме ЗН, так и по большинству из шести отдельных локализаций.

Факторный анализ (ФА) позволил за 11 итераций уменьшить до 27 число первичных (регистрируемых) потенциальных факторов риска (ПФР). Критерием отбора ПФР являлись значения их факторных нагрузок 0.500 и более. Идентифицированы, количественно измерены и содержательно интерпретированы три групповых (латентных, скрытых) фактора риска (ГФР), объясняющих 79,205 % суммарной дисперсии. Применение иерархического кластерного анализа корреляций (ИКА) позволило классифицировать и графически представить в виде дендрограммы иерархически организованные подгруппы (кластеры) ПФР, что послужило основой для смысловой интерпретации идентифицированных ГФР. Так, в структуре ГФР 1-го ранга (13 ПФР с суммарной дисперсией 33,209 %) выделены 4 кластера, которые позволяют интерпретировать его как «индивидуальные особенности, отягощенная наследственность, привычные интоксикации и потенциальные факторы риска популяционного уровня». ГФР 2-го ранга (6 ПФР с суммарной дисперсией 30,771 %) включает 2 кластера ПФР, интерпретирован как «преморбидный фон и сопутствующая патология ободочной кишки» ГФР 3-го ранга (8 ПФР с суммарной дисперсией 15,225 %) объединяет 3 кластера, характеризующие его как «неблагоприятные структура рациона и режим питания» (см. рисунок).

Обсуждение. Результаты исследований свидетельствуют о том, что в Таганроге сформировалась устойчивая тенденция к росту частоты ЗН, что соответствует динамике данной патологии по Российской Федерации с ежегодным приростом в среднем на 1,5 % [11]. На рост частоты ЗН кожи, ободочной, сигмовидной и прямой кишок, молочной и предстательной желез обращают внимание многие зарубежные исследователи [12][17][19][21][30–32]. За период 2008–2022 гг. Таганрог занимал первые ранговые места по общей онкологической заболеваемости, превышающей показатель для городского населения Ростовской области на 30 %, по частоте ЗН желудка, ободочной кишки, прямой кишки, легкого, молочной железы, тела матки, яичника, предстательной железы, мочевого пузыря, а также меланомы кожи. Приоритетными локализациями в структуре ЗН являются кожа (без учета меланомы), молочная железа, легкое, ободочная кишка и предстательная железа. Полученные результаты в целом согласуются с данными Московского НИОИ им. П.А. Герцена, ряда других отечественных и зарубежных исследователей [11][12][30–37].

Установлены высокие степени реального риска общей онкологической заболеваемости и смертности от ЗН в 2008–2022 гг., по стандартизованным показателям которых Таганрог занимает первые ранговые места среди городов области. Очень высокий реальный риск был диагностирован в отношении ЗН молочной железы, высокий – прочих ЗН кожи, повышенный – ЗН пяти локализаций (ободочная кишка, прямая кишка, меланома кожи, тело матки и предстательная железа), а также по его интегральной оценке с учетом 9 приоритетных локализаций.

Из результатов сравнительного анализа апробации среднесрочного прогнозирования с применением технологии искусственных нейронных сетей (ИНС) следует, что применение ИНС обеспечивает более высокую точность прогнозов по сравнению с экстраполяционным прогнозированием по теоретическим линиям тенденций на основе регрессионных моделей.

По данным литературных источников, рак ободочной кишки являются одной из самых распространенных нозологических форм ЗН и причин онкологической смертности с тенденцией роста заболеваемости среди лиц молодого возраста [11–13][38–41]. В ряде исследований показана этиологическая роль избыточного употребления красного мяса, жиров, крепкого алкоголя, а также дефицита в рационе пищевых волокон и ожирения [38][42][43]. Также существует риск того, что нитраты в питьевой воде способны увеличить риск развития рака ободочной кишки из-за эндогенного превращения их в канцерогенные N-нитрозосоединения [44]. Изучение структуры потенциальных факторов риска при ЗН ободочной кишки по Таганрогу за 1988–2019 гг. с применением методов факторного анализа и иерархического кластерного анализа корреляций позволило идентифицировать, количественно определить и содержательно интерпретировать три групповых (латентных, скрытых) фактора риска. Проведенные в 2013–2020 гг. исследования городских почв позволили установить, что приоритетным поллютантом является 3,4-бенз(а)пирен с превышением ПДК в 65,6 % проб (до 45,5 ПДК); по результатам выполненной оценки индивидуальный многомаршрутный канцерогенный риск (CR) равен 2,46·10–3, что соответствует его неприемлемому диапазону De Manifestis Risk, а пожизненный многомаршрутный популяционный канцерогенный риск (PCR) – 621 случаю заболеваний за 70 лет [45].

Выводы

1. В 2008–2022 гг. Таганрог занимает первые ранговые места среди городов Ростовской области по среднемноголетним показателям общей онкологической заболеваемости, частоты злокачественных новообразований десяти приоритетных локализаций. В структуре онкологической заболеваемости на первых пяти ранговых местах находятся злокачественные новообразования кожи без учета меланомы, молочной железы, легкого, ободочной кишки и предстательной железы.

2. На основе региональных оценочных критериев для городского населения Таганрога в 2008–2022 гг. определен высокий реальный (эпидемиологический) риск общих онкологической заболеваемости и смертности; очень высокий – по злокачественным новообразованиям молочной железы; высокий – кожи без учета меланомы; повышенный – ободочной кишки, прямой кишки, тела матки и предстательной железы, а также по результатам интегральной оценки с учетом 9 приоритетных локализаций злокачественных новообразований.

3. Применение факторного анализа и иерархического кластерного анализа корреляций позволило идентифицировать, количественно определить и содержательно интерпретировать три групповых фактора риска злокачественных новообразований ободочной кишки – «индивидуальные особенности, отягощенная наследственность, привычные интоксикации и потенциальные факторы риска популяционного уровня», «преморбидный фон и сопутствующая патология ободочной кишки», «неблагоприятные структура рациона и режим питания».