Смертность от рака молочной железы в Приморском крае: анализ данных и моделирование

Введение. Злокачественные новообразования относятся к основным классам болезней и причин смерти населения нашей планеты. За последние 20 лет в мире наблюдается стабильный рост онкологических больных с впервые в жизни установленным диагнозом. Первое место в структуре онкологических заболеваний у женщин занимает рак молочной железы (РМЖ). По оценкам специалистов Международного агентства по изучению рака (МАИР) в 2020 году рак молочной железы диагностировали у 2,3 млн человек, 685 тысяч от него скончались. Зафиксированы случаи злокачественных новообразований грудной железы и у мужчин (0,5–1 % всех случаев рака груди), причем смертность среди пациентов данной категории очень высока.

Согласно данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) наибольшее количество случаев заболеваемости и смертности от рака молочной железы зафиксировано в странах с низким и средним уровнем дохода. Самые высокие значения стандартизованных по возрасту коэффициентов смертности среди женского населения отмечены в Полинезии (19,1 на 100 тыс. населения), Африке (16,8) и Азии (12,5)¹ [1].

В России также наблюдается тенденция роста численности населения с онкологическими заболеваниями. В структуре смертности от всех причин злокачественные новообразования занимают второе место (в 2019 году – 16,4 %, в 2018 году – 16,1 %). При этом показатель смертности от рака молочной железы медленно снижается в среднем на 0,2 % в год. Удельный вес показателя смертности от РМЖ в 2019 году составил 7,4 %, в 2014 году – 7,9 % (у женщин в 2019 году – 15,9 %, в 2014 году – 16,7 %)². Высокие показатели смертности от РМЖ значительно влияют на ожидаемую продолжительность жизни женского населения и имеют большое значение в связи с социальноэкономическими потерями общества [2][3].

Качество жизни населения наряду с генетическими предрасположенностями оказывает существенное влияние на выживаемость пациентов с установленным диагнозом «рак молочной железы». В ряде опубликованных работ отмечается, что образ жизни человека, питание, эмоциональное состояние и загрязнение окружающей среды воздействуют на продолжительность жизни и смертность [4–8]. При этом роль многих факторов недостаточно изучена и активно обсуждается в научной литературе [9].

Цель исследования – анализ ситуации и разработка модели, позволяющей прогнозировать уровень смертности на основе данных по распространенности раком молочной железы и социально-экономическим показателям качества жизни населения Приморского края.

Материалы и методы. В основу статьи положена статистическая информация об уровне заболеваемости и смертности от рака молочной железы в Приморском крае за период с 1994 по 2019 год. Исходная выборка данных состояла из 26 наблюдений и 15 факторов, характеризующих социально-экономические стороны жизни населения: доход (среднедушевые денежные доходы в месяц, руб.), заработная плата (среднемесячная номинальная начисленная заработная плата в расчете на одного работника), прожиточный уровень (величина прожиточного уровня в среднем на душу населения, руб. в месяц), инвестиции (инвестиции в основной капитал на душу населения в фактически действующих ценах), коэффициент Джини (индекс концентрации доходов), объем платных услуг населению в расчете на душу населения, жилье (введено в действие общей площади жилых домов и общежитий, тыс. м²), коэффициент фондов (соотношение доходов 10 % наиболее и наименее обеспеченного населения), ВРП (валовый региональный продукт на душу населения), численность населения (на 1 января, тыс. человек), численность среднего медицинского персонала на 10 тыс. человек населения, обеспеченность больничными койками на 10 тыс. населения, ИЧР (индекс человеческого развития), индекс образования, уровень безработицы (по методологии МОТ). Численные значения данных показателей были получены из материалов официального сайта Федеральной службы государственной статистики². Показатели заболеваемости и смертности на 100 тыс. населения предоставлены медико-информационным аналитическим центром Приморского края. Взятые показатели, по нашему мнению, характеризуют социально-экономическую и социально-демографическую стороны жизни населения и могут быть взаимосвязаны с уровнем смертности от рака молочной железы.

Первичная обработка и анализ исходных данных осуществлялись в программе R-Studio (Version 1.0.153). Проверка нулевых гипотез проводилась методом Р. Фишера на заданном уровне значимости 0,05 [10].

Для определения существенности влияния выбранных показателей на коэффициент смертности от рака молочной железы использовали корреляцию Пирсона для нормально распределенных данных и метод тау Кендала в противном случае. Критерий Шапиро – Уилка применяли для проверки данных на нормальность распределения.

Построение модели зависимости коэффициента смертности от факторов жизни осуществлялось с помощью искусственных нейронных сетей (ИНС) с использованием функции neuralnet (пакет neuralnet в R-Studio). Предварительно данные были стандартизованы (функция scale) и разделены случайным образом на обучающую и тестовую выборки (75 и 25 %, функция sample). Настройка искусственной нейронной сети осуществлялась экспериментально; рассматривали одно-, двухи трехуровневые структуры с числом нейронов на каждом слое от 1 до 8. Коэффициенты матрицы весов на первом шаге обучения сети инициализировались случайным образом. Обучение сводилось к оптимальному подбору коэффициентов матрицы весов для минимизации функции ошибок. В качестве функции ошибок рассчитывали среднеквадратическую ошибку (MSE). Качество полученной модели проверяли на обучающей и тестовой выборках с помощью следующих показателей: коэффициент детерминации (R²) и ошибка аппроксимации (A).

Результаты и обсуждение. В структуре онкологических заболеваемостей рак молочной железы занимает ведущее положение у женского населения в России (21,2 %): абсолютное число случаев, зафиксированных в 2019 году, составляет 74 490, из них 572 приходится на мужское население и 73 918 – на женское. Увеличение случаев заболеваемости наблюдается у женщин в возрастной группе 30–59 лет, у мужчин – 60 лет и старше. При этом показатели смертности медленно снижаются: среднегодовой темп отрицательного прироста составляет по «грубым» показателям 1,15 %, по стандартизованным показателям (мировой стандарт) – 2,33 %; отрицательный прирост смертности по отношению к 2009 году – 10,8 % по «грубым» показателям и 20,69 % по стандартизованным показателям (рис. 1). Абсолютное число случаев смерти от рака молочной железы в 2019 году равнялось 21 871 (151 мужчина и 21 720 женщин). Средний возраст умерших составил 66,5 года. Показатели заболеваемости и смертности городского населения выше, чем сельского².

Кумулятивный риск умереть от рака молочной железы в возрасте до 75 лет при условии отсутствия других причин смерти у женщин России имеет тенденцию к уменьшению: в 2000 году этот показатель был равен 1,95 %, в 2019 – 1,58 %. Уменьшение показателей смертности, возможно, связано с увеличением доли заболеваний, выявленных на ранних стадиях, а также со своевременным применением современных и эффективных средств лечения больных. В рамках национального проекта «Здравоохранение», целью которого является повышение к 2024 году ожидаемой продолжительности жизни при рождении до 78 лет и снижение смертности населения трудоспособного возраста до 350 случаев на 100 тыс. населения, реализуется программа «Борьба с онкологическими заболеваниями». Согласно этой программе смертность от новообразований, в том числе злокачественных, должна быть снижена до 185 случаев на 100 тыс. населения.

В Приморском крае реализуется региональный проект «Борьба с онкологическими заболеваниями в Приморском крае». Проект направлен на снижение смертности от новообразований, в том числе злокачественных, до 204,5 случая
на 100 тыс. населения и увеличение доли злокачественных новообразований, выявленных на ранних стадиях (I–II стадии), до 63 % к 2024 году. В рамках проекта в 2019 году стартовала информационно-коммуникационная компания, направленная на раннее выявление онкологических заболеваний и повышение приверженности пациентов к лечению. Также предусмотрена организация сети центров амбулаторной онкологической помощи в 11 межрайонных медицинских центрах края^{2 3}.

По данным медико-информационного аналитического центра Приморского края, за последние годы в крае наблюдалась устойчивая тенденция к росту заболеваемости и смертности от рака молочной железы (рис. 2). В 2019 году абсолютное число больных с данным диагнозом составляло 958 человек, из них 10 мужчин и 948 женщин (для сравнения в 2009 году – 666 человек, в 2014 году – 889 человек). «Грубый» показатель заболеваемости на 100 тыс. населения был равен 50,44 %, стандартизованный – 31,05 % (для женщин 96,75 % и 54,91 % соответственно). Абсолютное число зафиксированных случаев смерти равнялось 360 человек, из них 4 мужчин и 356 женщин (в 2009 году – 347 человек, в 2014 году – 293 человека). «Грубый» показатель смертности на 100 тыс. населения составил 18,95 %, стандартизованный – 10,39 % (для женщин 35,96 % и 17,41 % соответственно). Отношение числа смертей к числу новых случаев на 100 тыс. населения (стандартизованный показатель) в 2019 году составило 0,33 усл. ед. (в 2014 году – 0,31 усл. ед.).

Прирост уровня смертности в крае за период с 2000 по 2019 год составил 39,13 % (с 2009 года – 13,17 %). Наибольшая величина прироста отмечена в Анучинском, Ханкайском, Октябрьском районах, а также в городах Артем, Дальнереченск и Находка. При этом снижение уровня смертности наблюдалось в восьми районах края (Хорольский, Шкотовский, Хасанский, Пожарский, Партизанский, Красноармейский, Ковалеровский, Черниговский) и в городах Фокино, Партизанск и Спасск. Улучшение ситуации в некоторых районах за последние 5 лет сопровождается увеличением числа лиц взрослого населения, прошедших диспансеризацию (в том числе онкоскрининг), на 91,73 %; увеличением численности врачей-онкологов (прирост численности врачей-онкологов составил 30,77 % на 100 тыс. населения); расширением профильных госучреждений по лечению онкологии в крае, что обеспечивает доступность и своевременность получения медицинской помощи населением и позволяет проводить раннюю диагностику и хронизацию заболевания. В связи с этим в крае наблюдается рост числа выявленных заболеваний РМЖ на I стадии с 17,6 % в 2014 году до 29,1 % в 2019 году и числа пациентов, состоящих на учете 5 лет и более, с 3351 до 5148 человек³.

Статистический анализ взаимосвязи между социально-экономическими показателями и коэффициентом смертности показал наличие значимых корреляций (таблица).

Коэффициент смертности имеет обратную значимую зависимость со следующими показателями: численность населения, уровень безработицы, обеспеченность больничными койками, численность среднего медицинского персонала. Сильная прямая связь наблюдается с индексом образования и прямая умеренная с остальными показателями, что согласуется с опубликованными данными официальных источников³ [11–14]. В Приморском крае наблюдается положительная динамика по анализируемым социально-экономическим показателям. С 2000 года в 19,9 раза увеличился валовый региональный продукт на душу населения; инвестиции на душу населения возросли в 24,5 раза; среднемесячная заработная плата – в 21,9 раза; среднедушевые денежные доходы – в 19,8 раза; прожиточный уровень – в 10,8 раза. При этом реальные денежные доходы населения края уменьшились в 0,89 раза, что можно связать с ростом расходов на обязательные платежи и разнообразные взносы. Объем платных услуг населению в расчете на душу населения увеличился в 18,9 раза. В 3 раза больше введено в действие общей площади жилых домов и общежитий. В 0,55 раза сократился уровень безработицы, при этом численность населения уменьшилась в 0,89 раза. Индекс человеческого развития вырос в 1,2 раза. Люди пытаются заработать как можно больше, трудятся много, некоторые сразу в нескольких местах. На этом фоне отмечен рост показателей, характеризующих дифференциацию населения края: прирост показателей коэффициента Джини и коэффициента фондов составил 20,62 и 51,07 % соответственно. Следует отметить, что в разрезе муниципальных образований занятость населения, доходность и обеспеченность медицинским персоналом остается различной, что в свою очередь оказывает влияние на качество жизни населения и уровень смертности. По мнению специалистов, на генетические предпосылки заболеваемости раком молочной железы приходится по разным оценкам от 5 до 15 %. Наибольшее влияние на вероятность формирования заболеваемости и смертности оказывает образ жизни человека.

Для построения модели зависимости коэффициента смертности от значимых показателей качества жизни использовали искусственные нейронные сети (ИНС). В итоге получили наилучшую нейросетевую модель, состоящую из двух слоев с двумя нейронами в каждом слое (рис. 3).

Коэффициент детерминации при этом равен 0,88 на тестовой выборке и 0,95 на обучающей выборке; ошибка аппроксимации на тестовой выборке составила 12,23 %, на обучающей выборке – 31,38 %; значение среднеквадратической ошибки на тестовой выборке – 0,007, на обучающей выборке – 0,0005. Полученные оценки свидетельствуют о хорошем качестве нейросетевой модели.

Согласно полученным результатам наибольший вес при прогнозировании с помощью ИНС имеют следующие показатели: доход, среднемесячная заработная плата, ИЧР, уровень безработицы, обеспеченность больничными койками и численность среднего медицинского персонала, что согласуется с результатами корреляционного анализа. То есть при прогнозировании значения коэффициента смертности необходимо учитывать показатели, характеризующие уровень материального благосостояния населения и качество медицинского обслуживания пациентов.

Таким образом, по данным официальной статистики в Приморском крае в целом наблюдается устойчивая тенденция к росту заболеваемости и смертности от рака молочной железы. При этом в некоторых районах и городах края уровень смертности снижается. Такая ситуация, возможно, возникла из-за неравномерного социально-экономического развития муниципальных территориальных образований и дифференциации населения края по уровню доходов. Выявленные в результате статистического анализа взаимосвязи и разработанная на их основе искусственная нейронная сеть могут быть использованы при прогнозировании коэффициента смертности от РМЖ на региональном уровне.

Данное исследование отличается от других [13–18] временным интервалом (с 1994 по 2019 год), территориальной принадлежностью, набором исследуемых показателей, характеризующих социально-экономическую составляющую жизни людей, и выбором искусственных нейронных сетей для разработки прогнозной модели. Дальнейшее исследование предполагает уменьшение временного интервала (с 2000 года) и изучение влияния показателей на коэффициент смертности от рака молочной железы у женского населения Приморского края и ДФО в целом. Результаты исследования могут быть использованы в качестве дополнительного инструмента при оказании адресной помощи пациентам, а также при разработке и совершенствовании методик, позволяющих снижение смертности от РМЖ на региональном уровне.

Выводы

1. Результаты данного исследования позволили проследить динамику заболеваемости и смертности от рака молочной железы с учетом социально-экономических показателей качества жизни населения Приморского края начиная с 1994 года.

2. Качество разработанной нейросетевой модели дает возможность использовать ее для прогнозирования коэффициента смертности, а выявленные взаимосвязи могут быть учтены при проектировании управленческих решений по увеличению продолжительности жизни и улучшению ее качества для пациентов с заболеванием РМЖ на территории края.