Геоинформационные системы (ГИС) широко используются для решения фундаментальных и прикладных проблем медицины и здравоохранения [1–2]. В эпидемиологических исследованиях ГИС-технологии нашли применение при картографировании эпидемических очагов, выявлении территорий риска и пространственно-временных закономерностей распространения болезней. Кроме того, применение ГИС-технологий позволяет разрабатывать и внедрять более совершенные методы обработки медико-статистических данных, в частности путем использования индивидуального адресного учета информации по отдельным домам, кварталам, врачебным участкам, микрорайонам [3–5]. Так, использование ГИС для анализа заболеваемости гриппом в Ростове-на-Дону позволило выявить территории риска («эпидемиологические пятна»), границы которых не совпадали с границами городских округов и определялись особенностями социальных контактов [5].
Энтеровирусные инфекции (ЭВИ) характеризуются периодически возникающими подъемами заболеваемости детского населения с полиморфной клинической картиной, обусловленными распространением новых серотипов и вариантов энтеровирусов. Также актуальность проблемы ЭВИ определяется высокой контагиозностью, непредсказуемой изменчивостью вирулентности, высокой частотой бессимптомных и стертых форм инфекции и отсутствием средств специфической профилактики [6–8]. На территории Российской Федерация официальная регистрация ЭВИ введена с 2006 г. Статистические данные последних лет свидетельствуют о высоких уровнях заболеваемости и тенденции к ее росту. Характерны ежегодные обострения ситуации в летне-осенний период и повышенные показатели заболеваемости в восточных регионах страны [7–9].
В 1964 и 2003 гг. в Иркутской области были зарегистрированы 2 крупные эпидемические вспышки серозного менингита энтеровирусной этиологии, в каждую из которых вовлекались более 2000 чел. с 7-кратным ростом показателей заболеваемости в сравнении со средним многолетним уровнем. При расследовании этих вспышек установлено, что основным пораженным контингентом были дети старшего дошкольного и младшего школьного возраста, при этом подъем заболеваемости приходился на период с июня по сентябрь–октябрь с пиковым уровнем в августе [10, 11]. Выявлен широкий спектр циркулирующих в регионе эндемичных и завозных энтеровирусов [12].
Со времени классических исследований Джона Сноу известно, что сведения о распределении случаев заболевания по территории позволяют установить пути распространения инфекционной болезни и обосновать противоэпидемические мероприятия. Однако действующие программы эпидемиологического надзора и профилактики ЭВИ не предусматривают проведения детального пространственного анализа. Согласно данным литературы, вклад различных путей передачи возбудителей ЭВИ неодинаков и представлен в следующем порядке по убыванию: водный, пищевой, контактно-бытовой, воздушно-капельный [8]. Опыт расследования вспышек в современных городах показывает, что, возможно, роль последних двух путей передачи недооценивается в периоды подъема заболеваемости [13–15].
Цель исследования – применение ГИС-технологий для проверки гипотезы о важной роли контактов между детьми в распространении ЭВИ в годы подъема заболеваемости в условиях городской среды.
Материалы и методы
Проанализированы данные официального учета заболеваемости ЭВИ в Иркутске за 2019 г. Использованы форма № 60 «Журнал учета инфекционных заболеваний», форма № 2 «Сведения об инфекционных и паразитарных заболеваниях» и информационные бюллетени к ней. Выбраны данные, характеризующие число случаев, инцидентность, структуру по возрастным группам и контингентам, внутригодовую динамику заболеваемости ЭВИ (МКБ А85.0, А87.0, В08.4, В08.5, В30.3, В34.1, В97.1). Картографирование случаев ЭВИ проведено по географическим координатам адресов регистрации случаев с использованием программы QGIS 2.18. Для построения карты г. Иркутска использовали набор открытых геоданных Natural Earth и открытые данные OpenStreetMap [16, 17]. Случаи заболевания ЭВИ фиксировали на карте путем пакетного геокодирования по адресам регистрации заболевших посредством использования модульного расширения RuGeocoder. На карту было нанесено 214 случаев, зарегистрированных в течение года, для которых имелись данные о месте проживания заболевших. Информацию наносили на карту помесячно для оценки пространственно-временной динамики. Сопоставление с характером городской застройки проводили путем наложения подготовленных нами карт на ранее опубликованную карту г. Иркутска [18]. Распределение случаев заболевания сопоставлено с расположением детских дошкольных образовательных учреждений (ДДУ) и школ, адреса которых взяты с официального сайта администрации г. Иркутска [19]. Для оценки статистической связи между пространственным распределением случаев заболевания и локализацией образовательных учреждений карта города была разбита на сектора площадью 1 км2 с последующей статистической обработкой. Силу связи факторов риска и числа случаев ЭВИ по секторам оценивали по критерию хи-квадрат (χ2) и отношению шансов (ОШ). Для оценки различий показателей заболеваемости и показателя ОШ рассчитаны доверительные интервалы с уровнем значимости 95% (95% ДИ). Расчеты проводили с использованием программы Medstatistic.
Результаты
В 2017–2019 гг. в Иркутске отмечен подъем заболеваемости ЭВИ до уровня 35–45 случаев на 100 тыс. совокупного населения. До этого показатели на протяжении ряда лет не превышали 20 случаев на 100 тыс.
В 2019 г. возрастная структура заболеваемости была типична для этой группы инфекций и характеризовалась максимальными показателями среди детей дошкольного возраста: среди детей до 1 года – 372 (243–500), от 1 до 3 лет – 336 (269–402), от 4 до 6 лет – 155 (108–202) на 100 тыс. Около 77% всех заболевших посещали ДДУ и 15% – школы, что предполагало наличие территориальной связи заболеваемости с этими учреждениями. Из числа заболевших детей, посещавших ДДУ (n = 94), 86% посещали государственные учреждения и только 14% – частные детские сады. Внутригодовое распределение заболеваемости было типичным: превышение среднемесячных показателей отмечено с июля по сентябрь. Для картографирования выделено 3 периода: низкая заболеваемость с декабря по июнь включительно (21,2% всех анализируемых случаев), максимальная заболеваемость в период летних каникул, в июле и августе (56,8%), и начало учебного года, с сентября по ноябрь (22,1%).
Предварительный анализ заболеваемости по городским округам выявил неравномерность территориального распределения показателей. Статистически значимое превышение показателя инцидентности отмечено в одном из 4 округов, однако это не совпадало с плотностью распределения случаев (табл. 1).
При картографировании выявлена концентрация случаев на отдельных участках городской застройки в пределах административных округов. Для количественной характеристики этого феномена оценивали число случаев ЭВИ в секторах, выделенных на карте города. Принято 3 градации в зависимости от числа случаев в секторе: 1 – случаи заболевания не зарегистрированы; 2 – зарегистрировано 1–2 случая (единичные случаи); 3 – зарегистрировано 3 случая и более (множественные случаи) (рис. 1, см, на вклейке).
На следующем этапе по картограммам оценивали степень связи случаев ЭВИ с локализацией ДДУ и школ, наличие которых в секторе считали фактором риска (рис. 2, см. на вклейке). Группу сравнения составляли сектора, в которых образовательные учреждения отсутствовали. Использовано 2 разных подхода при проведении расчетов: в первом при расчете критерия χ2 учитывали все сектора, и в ячейки таблиц сопряженности вносили данные в соответствии с вышеуказанными градациями частоты случаев; во втором исключали сектора, в которых не было случаев заболевания. При расчете ОШ использовали только второй подход.
Картограммы и расчеты, выполненные по данным за год, свидетельствуют о наличии статистически значимой связи между частотой регистрации случаев ЭВИ и наличием в непосредственной близости от них школы или ДДУ. Самое высокое значение χ2 получено для ДДУ. Также установлено, что вероятность множественных случаев ЭВИ в секторах с наличием ДДУ оказалась существенно выше, чем в секторах, где их не было (табл. 2).
Характер пространственного распределения случаев ЭВИ был связан с сезонной динамикой заболеваемости. С января по июнь спорадические случаи появляли в разных округах города, и в этот период года не удавалось выявить каких-либо закономерностей в их распределении. Во время летнего сезонного подъема быстро формировались компактные кластеры с повышенной плотностью случаев, и картина приобретала вид, близкий к рис. 1. В начале учебного года (рис. 3, см. на вклейке) установлена более выраженная статистическая связь распределения случаев ЭВИ с ДДУ, нежели со школами (см. табл. 2).
Обычный анализ списков показал, что 23,4% заболевших посещали одни те же детские сады и ясли, но только 4,5% – одни и те же школы. Семейные очаги были представлены редко. В подавляющем большинстве очагов по адресу был зарегистрирован 1 случай заболевания. Зарегистрировано всего 13 (6%) случаев группового заболевания в 1 квартире: выявлено 9 очагов с 2 заболевшими и 4 очага с 3 случаями. Коэффициент очаговости составил 1,1.
Обсуждение
Исследования, выполненные на обширном материале в Китае, продемонстрировали, что для ЭВИ характерно формирование пространственно-временных кластеров повышенной заболеваемости под влиянием сезонных и многолетних колебаний погодных условий [14]. Не вызывает сомнений значение водного фактора в эпидемиологии ЭВИ, в том числе во время катастрофических наводнений [7, 8, 20]. Однако в городских поселениях в качестве значимых факторов эпидемического распространения энтеровирусов установлена важная роль контактов детей в ДДУ, в семьях, а также во время игр на улице [13, 15, 20].
В ранее опубликованных работах по эпидемиологии ЭВИ в Иркутской области отмечалось, что более 80% всех зарегистрированных случаев приходилось на крупные города, в том числе областной центр. Подробно проанализированы этиологическая структура, преобладающие клинические формы, сезонность, распределение заболевших по контингентам, но особенности пространственного распределения ЭВИ детально не изучались [10–12]. Во время вспышки серозного менингита летом и осенью 2003 г. вода, фрукты и овощи были отнесены к числу основных факторов передачи [10].
В данном исследовании с помощью ГИС-технологий было выявлено формирование в пределах городской застройки участков с повышенной плотностью случаев ЭВИ в период очередного подъема заболеваемости. Иркутск с численностью населения более 600 тыс. человек расположен по обоим берегам р. Ангары. Эта река и 2 ее притока (р. Иркут и р. Ушаковка) служат естественными границами 4 административных округов. Однако явной связи случаев ЭВИ с речной сетью в черте города по составленным нами картам не прослеживается. При сопоставлении участков повышенной плотности случаев ЭВИ с картой видов жилой застройки по этажности отмечено совпадение с кварталами среднеэтажной и многоэтажной застройки, с преобладанием последней. Очевидно, это обусловлено более компактным проживанием в условиях многоэтажной застройки. В свою очередь, к участкам с более высокой плотностью населения приурочены детские образовательные учреждения. Интенсивное строительство многоэтажных домов в Иркутске началось недавно, после разработки новых строительных технологий в районах высокой сейсмичности, и опережает развитие городской инфраструктуры. В результате нагрузка на ранее построенные школы и ДДУ возросла [19]. В этих условиях неизбежно увеличение интенсивности контактов между детьми, что заслуживает пристального внимания в связи с широким распространением инфекций с контактно-бытовым и воздушно-капельным путями передачи. Выявленные особенности распространения ЭВИ в Иркутске подтверждают, что во время подъема заболеваемости в крупном городе контакты детей друг с другом могут служить более важными факторами передачи энтеровирусов, чем вода и пищевые продукты.
Исследование выполнено на небольшой выборке всего за 1 год, и полученные результаты нуждаются в дополнительной проверке. Прежде всего, это ограничило возможности статистической оценки распределения случаев ЭВИ в разные периоды года в зависимости от занятости детей в учебном процессе. Тем не менее представленные данные демонстрируют возможности ГИС-технологий для анализа пространственной динамики заболеваемости в городской среде, дополняя результаты других аналогичных исследований [3–5]. Предложенные подходы к анализу могут быть использованы при изучении особенностей эпидемиологии других инфекций со сходными путями передачи, в том числе COVID-19.
Выводы
Во время очередного сезонного подъема заболеваемости ЭВИ в Иркутске выявлены участки локального повышения числа случаев в кварталах с многоэтажной и среднеэтажной застройкой.
Выявлена статистически значимая связь участков с повышенной плотностью регистрации случаев ЭВИ c локализацией ДДУ и школ на карте города.
Особенности пространственного распределения заболеваемости подтверждают важную роль контактов между детьми в распространении ЭВИ в городской среде.
