автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.16, диссертация на тему:Математическое моделирование медико-демографических процессов в регионах на основе показателей здоровья

^ ГОМЕЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ О.СКОРИНЫ

сп сг>

1Г>

^-уда 519.71:614+681.3

Велтистова Елена Васильевна

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ МЕДИКО-ДЕМОГРАФИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В РЕГИОНАХ НА ОСНОВЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЗДОРОВЬЯ

05.13.16- применение вычислительной техники, математического моделирования и матемзтичесхих методов в научных исследованиях

Автореферат диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Гомель -1996

Работа выполнена в Гомельском Государственном Укмверститете им.Ф.Скорины

Научный руководитель •

доктор технических наук, профессор Млошей И.В.

Научный консультант -

доктор технических наук, профессор Пого:*ез И.Б. кандидат медицинских наук Бутейко К. П.

Официальные оппоненты: доктор физуко-математуч^к^х няук, профессор Апанасович В.В.

доктор ф^зуко-математическух наук, профессор Гладкий A.B. Оппонирующая организация: Кнстутут к^пярнетуку

Жьеларусй

Защита состоится 19декабря 1996 г. я 10час. на заедании совета по

защите диссертаций К. 02.1208 пру Гомельском государственной

университете ум.Ф.Скор»ны по адресу: г.Гоязль, ул.Кирова, 119,

математуческий факультет, ,ауд. Зт1. .

Отзывы на автореферат (в двух) экземплярах), заверенные печатью учреждения, проем направлять по адресу: 246Б99, г.Гомель, ул.Советская, 104 , ГГУ ум.Ф.Скорбны, Ученому секретарю совета К.02.1208. /АлЛ^л?

С диссертацией можно ознакомиться в библиотека: Jí*K^. ¿Л

говшабМШ/ьт^с_

Автореферат разослан 15 ноября 1996 г.

Ученый секретарь совета по защите диссертаций кандидат технических наук, доцент

Р-А.Кпрптуряиц

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность теш диссертации.Моделировании медико-демографк-юских працэссоЕ, которые характеризуют одно из главных качеств юселекия - здоровье, в настоящее время уделяется все возрастающее ЗЕпмашге исследователей. Неоспорима плодотворность исследований З.П.Казначеева,Ю.Л.Лисицына,В.П.Петленко, Н.А.Амосова,К.П.Бутейко, [ЧИ.Марчука.И.В.Погожева, П.К.Анохина, З.М.Дилькана.Р.М.Баевского, I.Д.Бенедиктова, З.П.Войтекко.Р.М.Брехмана.Л.А.Гаврилоза.Г.И.Царе-тородцева, Г.Л.Апанасекно, В.И.Казакоза и многих других исследователей.

Для обеспечения эффективности мероприятий охраны здоровья наряду со структурными. изленекияш соответжвущих слуха управления оеслизуепся колпъктеризация лэдицинских- учреждений. Разрабатывается сисяелы пра^иааяики здоровья человека с програмото-целевой эриевтацией на выявление факторов, детеркинируших здоровье чело-зека. Создаются динамические системы управления здоровьем населения отдельных регионов с использованием различных форы ледицинско-?о и экологического лскяюрингов.Этот процесс сопровождается по-зтроением математических моделей (ММ),отображащих кгадико-демогра-¡¡ичвскиа процессы. Однако, системы КМ требуют совершенствования зля адекватного описания. демоэкологических процессов. Отсутствие эдиной методологической базы в научном направлении по вопросам здоровья населения не позволяет в полкой мэре эффективно использо-зать наличные базовые средства математических катодов, мзтемзти-кского моделирования и средств автоматизации (СА) в медяко-цемографическнх и экологических исследованиях.

Сложиваееся положение диктует необходимость и актуальность разработки новых методов и средств автоматизации исследований на 5азе научно-обоснованной методологии оценки здоровья населения, ювместного использования математико-статистических методов и методов модел1фовакия с применением современных компьютерных технологий.

Связь работы о научными програшзми.Исследовзяия прозодились в замках госбюджетной тематики Гомельского государственного универ-;итета им. в.Скорины при выполнении научно-исследовательской работа ГЕЦД 91-19. "Разработка методов исследования и прогнозирования сарактеркстик объектов, подвергайся радиационному аараганию в

результате аварии на ЧАЭС для реализации в составе АРМа радиоэколога", номер госрегистрации 01920005608. Программные.средства реализации метода автоматизации демоэкологических процессов внедрены в учебный процесс и используются при подготовке студентов матема-' тического факультета 1ТУ им. Ф.Скорины.

Цель и задачи исследования. Основной целью исследования является разработка нового метода автоматизации исследований состояния 'здоровья населения регионоз на основе показателей здоровья и решение задач: создание программных средств реализации нового метода автоматизации исследований; разработка технологи! автоматизации исследований; апробация нового метода автоматизации исследований на реальных данных.

Научная новизна полученных результатов заключается в следующем:

- разработана клаасифиасацая взаимозаменяемых ММ медико-демографических процессов на основе показателей Н-телпература и КП-норла;

- сформулированы подходы к построению ММ с помощью формализованных технологических схем исследования, сочетавдих дашше лабораторных обследований с результатами экспресс-диагностики;

- разработан итеративный алгоршл постановки экспериментов с использованием ГОЕМ, объединяющий в единое целое специальные технологические процедуры и программные средства;

- предложены универсальные операции построения МЬ! и алгоритм испытания ММ и исследования их свойств, обеспечивающие построение комплексной статистической модели (КОМ) и доказательство ее адекватности и достоверности;

- для сопоставления показателей Н-телпература и КП-норла как показателей здоровья введены харанлеристики-указатели., позволяющие оперативным образом сравнивать Ш;

- разработан программно-технологический колплеко анализа здоровья (ПТКАЗ), автоматизирующий процедуры оценки и анализа состояния здоровья человека;

- обоснована возлохность использования введенного показателя здоровья КП-норла в качестве комплексного показателя здоровья.

Практическая значимость полученных результатов заключается в следу идем:

- разработанная технология автоматизации исследований может служить методологической базой при разработке мероприятий по оценке состояния и тенденций развития медико-демографической ситуации в регионах;

- повышается оперативность обследования здоровья населения на основе введенного показателя здоровья КП-норла, что обеспечивает возможность широкомасштабного контроля за состоянием здоровья населения регионов;

- ориентированность на специалистов разных предлеткых областей позволяет проводить колплекскиэ исследования медико-демографического характера по выбору приоритетных направлений охраны здоровья на региональном уровне;

- разработано средство автоматизации на ПЗЗМ экспресс-диагностики состояния здоровья человека по введенному показателю здоровья КП-норла с применением метода оздоровления населения доктора К.П.Бу-тейко;

Экономическая значимость полученных результатов определяется возмозиостью "включения показателей E~mexn.epcr.ypa и ЕП-норла в совокупность клхпевых показателей экономической эффективности работы отраслей народного хозяйства, характеризуя при этом степень участия отраслей в охране здоровья населения страны. Программно-технологический комплекс ОТКАЗ имеет коммерческую ценность и может использоваться в качестве составной части мздихо-экологичесхого мониторинга.

Основные положения диссертации, вынесенные на затг.;ту:

1. Метод автолатизации. исследований состояния здоровья населения регионов, основанный на "олплекскых показателях здоровья.

2. Средства реализации лвого летода сбтолзхизсции исследоврнкй состояния здоровья населения рэгионоз в виде програмкнс-технологи-ческстэ комплекса анализа здоровья населения регионов (ПТКАЗ).

3. Технология автоматизации исследований медкко-демографячэсзсих процессов в регионах.

4. Результаты апробации нового летсда автоматизации исследований состояния здорозья населения регионов на реальных данных.

Личный вклад соискателя. Все основные положения диссертации выполнены лично автором. В совместных научных докладах и публикациях автору принадлежат Еопросы, касавдиеся:. разработки нового метода автоматизации исследований состояния здоровья населения регионов, алгоритмов построения ММ медико-демографических процессов, технологии автоматизации исследований, реализации алгоритмов анализа состояния здоровья населения на ПЭЕМ, епробгцви нового метода автоматизации исследований состояния здорозья населения регионов и средств его реализации на ПЭЕМ в составе ПТКАЗ.

Достоверность научных положений и практических рекомендаций разработанного метода автоматизации исследований состояния здоровья населения регионов подтверждена в ходе выполнения НИР в Гомельском государственном университете им. Ф.Скор;ын, а также при внедрении нового метода автоматизации исследований состояния здоровья населения регионов и средств его реализации на ПЭВМ в работе оздоровительных центров "Дыхание" (г.Москвз), в Салтыковском детском туберкулезном санатории (Московская область).

Апробация результатов диссертации. Основные результаты работы доложены и обсуздены нз следующих научно-технических конференциях:

- международной математической конференции, посвященной 25-летим ГГУ им.Ф.Скорины "Проблемы прикладной математики и информатики" (Гомель, 1994);

- международной конференции "Компьютерный анализ данных и моделирование" (Минск, 1995);

- республиканской научно-методической конференции, посвященной 25-летию факультета прикладной математики и информатики БГУ (Минск, 1595);

- международной конференции, посвященной памяти гкадемика С.А.Чу-шшша "Проблемы алгебры и кибернетики" (Гомель, 1995).

Опубликованность результатов. Основные результаты диссертации опубликованы в 2-х печатных работах, 6 -тезисах докладов научных конференций, а также в итоговом отчете многолетней НИ? Гомельского государственного университета им.Ф.Скорины.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, общей характеристики работы, пяти глав, выводов, списка использованных источников из 180 наименований. Изложена на 140 страницах машинописного текста, включая 19 рисунков я 15 таблиц. Приложения составляют 60 страниц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Исходя из анализа математического аппарата и методов математического моделирования, используемых для оценки медико-демографической ситуации в регионах, установлено отсутствие системного подхода к описанию закономерностей демоэкологических процессов. Показано, что процессы построения ММ медико-демографических процессов являются достаточно трудоемкими и требуется использование специальных средств автоматизации. Отсюда следует актуальность проблем выбора индексов интегрированной оценки результативности медико-демографических мероприятий, легко интерпретируемых для специалистов по охране здоровья населения регионов.

Проведен анализ возмозвостей и эффективности использования средств автоматизации, применяемых в исследованиях состояния здоровья и качества населения регионов. Показано, что ошибки методологического характера влекут за собой ряд проблем автоматизации исследований медико-демографических процессов, снижение качества и эффективности СА. На основании проведенных аналитических обзоров сформулированы задачи на диссертационную работу.

Выполнена трехуровневая формализация объекта исследования. На первом уровне (С1) исследуется состояние здоровья отдельного человека (04), а в качестве инструмента исследования используются Ш1 позволяющие оценивать состояние здоровья человека с помощью показателей здоровья по известным и оригинальным методам. На втором уровне (С2) исследуются характеристики здоровья групп людей, в качестве инструмента применяются статистические модели, позволяющие оценивать и анализировать состояние здоровья людей определенных социальных групп с помощью показателей здоровья. На третьем уровне (СЗ) притеняются ММ для исследования здоровья популяции, в качестве инструмента используются статистические методы анализа медико-демографической информации. Для интегральной характеристики объекта исследования применяются показатели: Н-ггзлперапура, предложенный- И.Б. Погожевым в практике исследований, и КП-нор.кх, введенный как показатель здоровья на основе показателей метода оздоровления населения доктора К.П.Бутейко. -

Идея летода автоматизации исследований состояния здоровья населения регионов заключается в поэтапном использовании принципов формализации медико-демографических процессов, новых подходов к

построению ММ с помощью формализованных технологических схем исследования (ТСИ), итеративного многошагового алгоритма постановки экспериментов с использованием ПЗВМ, средств автоматизации основных этапов исследования. Алгоритм реализации метода автоматизации состоит из 17 этапов (см. рис.1), из которых все основные этапы автоматизированы. Для кавдого уровня исследований (С1 ,С2,СЗ) разработаны соответствующие методики, обеспечивавдие реализацию метода. Алгоритм реализации метода разделяется на три зетЕИ, каздая ветвь соответствует определенному уровню исследования. Важным моментов реализации метода является его ориентация на официальную медицинскую информацию и демографическую статистику для применения з практической медицинской деятельности и в средствах автоматизации ис"ледованкй медако- демографических процессов в регионах.

Цредлохена классификация взаимозаменяемых Ш. описывающих медикс-демографгееекие процессы на основе показателей ЕП-норха. и Н-тэягература (см. табл.1).

Разрабсчсн многошаговый алгоритм вычисления по статистике измерений параметров Ш, который позволяет в аналоговом режиме исследовать различные ММ, оценивать их достоверность и взаимозаменяемость при постановке экспериментов на ГОШ. Для этой цели используется специализированная информационная база данных (ИБД) и набор технологических схем (ТС) постановки натурных экспериментов с последущей проверкой статистических гипотез и сценкой адеззат-ности Ш реальным данным исследований. Построение . ТС позволяет формулировать прогнозные Ш.

Исследование свойств ММ включает в себя: сценку точности измерения параметров Ш, нахоздениэ самих значений параметров проверку адекватности Ш реальному объекту, исследование свойств Ш. Для нахождения параметров Ш по данным измерений разработана груша алгоритмов, 'основанных: на эвристической минимизации суммы модулей отклонений исходных данных от реальных; на классическом методе наименьших квадратов; на метода максимального правдоподобия; на проверке гипотезы о равенстве средних.

Разработан алгоритм проверки соответствия друг другу показа- -телей Вчпелперапура (К£) и Ш-норла (К*) как комплексных показателей здоровья с использование одного и того же статистического материала. В основе алгоритма лежит попарное сравнение степеней здоровья 1-го индивидуума по рассматриваемым показателям. Для ана-

Г"

[О-гап 1 .

У

т-

Формализация объектов исследования ]

<г

V

| Этап 2 .

Сбор и регистрация информации

¡Этап 3.

! 5

ТЗтал .

Расчет показателей здоровья человека

Г Выбор уровня исследования

С1.С2. СЗ. -/

Этап й.

Анализ

здоровья

человека

7.

Прогноз

здоровья

человека

8 Этап В. Лостооемие сомплетоюй статисгимессой мелели о**««« и сдоям» групп « расмат посшт«лм адорсви» групп гно£,ей 12 Этап 12. Пегчсмисчгтмюап ■cfeMaC7ui.CTuQ.CTai «чаям ИТ"-"тмим! рстсм» • (лсягг ч ип»«и—

т ▼

в Этап д. Опо«д*па**и« применимости КСМ длп сц«м«ц шоровъя групп л<од*й 13 Этап 13. Огрцьп«.«» гми—игт* сги»ст»чмпи CTWI.CTM3.CTU3 мммшмммшт*

т ▼

10 Этап 10. Анализ здоровья групп людей 14 Этап 14. Анализ адоройья населения рвгиоио»

т

11 этап™. Прогнозирование здоровья групп людей 15 Этап 15. Прогноз здоровья населения регионов

П 17-Организационно-те*ническив! [_мероприятия_р

( КОНЕЦ )

А1Л<

Т

Рис 1. Блок-схеиа алгоритма метода автоматизации исследований состояния здоровья населения регионов на основе комплексных показателей здоровья

лиза функционального соответствия этих показателей во времени Ях (t) и Кх(т) предложена диалоговая процедура попарного сравнения процента совпадения этих зависимостей, которая позволяет говорить о взаимозаменяемости этих показателей.

Предложен алгоритм проверки адекватности и оценки точности комплексной статистической модели (КСМ) для конкретного вида исследований. Исследователь должен задать матрицу экспертных границ достоверности изучаемого показателя MY? Реализуется операция, результатом которой является матрица достоверности (MDS) рассматриваемых Ш. По матрице MDS исследователь в диалоговом режима принимает решение о взаимозаменяемости Ш для каждого 3-го вида исследований. Формируется матрица точностей (МТЧ) представления КСМ для 3-го вида исследований. Таким образом, для проверки адекватности КСМ исследователь использует три вида информации: матрицы KDS и МТЧ, вахтеры откликов и гистограммы распределений Н^ и К^.Для получения дополнительной информации при принятии решения по какой из Щ необг-димо строить КСМ для оценки уровня здоровья групп, объединяющих людей по некоторому ключевому j-ому признаку, в качестве исходной информации используются матрица MDS, матрица МТЧ и матрица HDF. Элементами матрицы HDP являются математические ожидания, дисперсии и гистограммы распределения откликов 1-ой !£.! для оценки здоровья людей, объединенных в группы по J-ому виду исследования. Цредложен алгоритм выбора предпочтения ЛИ, использующий матрицу MDF, результатом которого является матрица коэффициентов вариаций для последувдего анализа здоровья людей рассматриваемых социальных груш.

Для анализа здоровья людей внутри группы предлагается три взаимозаменяемых подхода: первый подход основывается на сравнении коэффициентов вариации, которые характеризуют однородность группы по уровню здоровья, определенным показатсдми Н-телпература. и Ш-napja; второй подход использует функцию распределения из матрицы MDF, по виду распределения и расположению мода распределения можно судить о структуре здоровья группы людей; третий подход предполагает . использование экспертных значений коэффициентов вариации по каждому показателю здоровья.

Межгрупповой анализ здоровья людей Еключает в себя три вида операций: сравнительный анализ здоровья людей по разным показателям здоровья; анализ информг. .цвности показателей Н* и К' как

Таблица I

Классификация ММ медико-демографических процессов на основе показателей Н-температура и КП-норма

Класс модели Группа ММ Уравнение ■•■■ ------------ 1 1 Физиологический смысл ' параметроа ММ | I

1 на основа показателя Н-тв мпсрэ тур а М^цддН) М^ОХН) Мз=?(ОП,ШДТ) М^М.МД.Н) М5=((ЦН,Т) М«=Г(ЖЕЛ,М,Н,Т) Й.Ц * удельные интенсивности метаболизма ! обследуемого и "базового** организма соответственно; ! г.1 - продолжительности сердечных \ циклоа обследуемого и "базового" ! организма соответственно. ; ТД - фактический и "базовый" возраст {1=25 лет) * содержание ггоосиы » крови обследуемого и ; "базового* организм» соответственно. М.М - масса (вес) обследуемого и "базового" ] организма соответственно. | и - рост Ж ЕЛ - жизненная емкость легки* *1Н,«]Ъ - содержание инсулина в крови у обследуемого и "базового* организма соответственно ш • эффективный объем взаимодействий Н • показатель Н-температура

2 на основ» показателей метода оздоровления населения Бутейхо КМ. 1=Г(МПн,МПе) К=Г(МГи,МПк.КПи,КГи) МП. КО. - 'максимальная* пауза и "комтропьная" пауза, характеризующие содержание СО> .альвеолярное .соответствующее норие здоровья (КП»«60 сек) МГи.КП* - фактическое значение "максимальной" паузы и "контрольной" паузы обследуемого соответственно 1 - индекс степени болезни К' показатель здоровья КП-норма

3 характеризующие уровень развития человека У.*((ЩЛ1АД1ЧСС) У,=1(Т.ЖЕЛДЖЕЛ) АД • артериальное дааление ЧСС - частота сердечных сокращений /РКЕЛ - "должное" значение жизненной емкости легких(ЖЕЛ)

4 на основа показателя Н-температура м»=т(ьгнит) М^&х.Т.Ь) М«*(СЬ,СЬД;Ь) Мо^АДЬ) Ь - пзраметр, «растеризующий среду обитания Н1. • физиологическая компонента показателя Н-температура р - коэффйциэнтеозрасгиоД смертности СЬ - суммарный коэффициент рождаемости СЭ - "бакэеи^сумариыАтауОДицг^трояА&еиосткприНМ.О X • еозрастне* коэффициент рождаемости 1) - коэффициент воспроизводства населения кчигт »щи та/мм ир« и<»щ|>»« щ.**«»* | щцишигчш ..........и мкумм (С;)

комплексных, показателей здоровья: анализ здоровья групп людей, объединенных по содержательному признаку.

На уровне региональных исследований для каждой статистической модели СТМр (р=1,2,3) по медицинской информации идемографической статистике формируются матрицы ЫК5р, МТЧр. Определяется применимость СТМр для многошаговых обследований населения регионов. Например, для анализа информативности показателя Н-теллержура при оценке медико-демографической ситуации на региональном уровне применяется алгоритм определения его функциональных связей с известными критериям: здоровья популяции? возрастной коэффициент рождаемости \и), суммарный коэффициент рождаемости СЬШ, возрастной коэффициент смертности цШ, коэффициент воспроизводства населения "П. Разработана методика определения степени согласования динамики поведешш Н*к с помощью модели СТМ1.

Разработано два способа составления прогноза здоровья человека: оценка возможной продолжительности жизни (Ти) и нахождение основных. хара:.-зристик дефицита здоровья за период т лет. В обоих случаях прогноз ведется в момент времени г0: оценивается реальная ситуация со здоровьем у 1-го индивидуума и выполняется прогноз его состояния здоровья от момента 1.0. Для расчета характеристик здоровья используется уравнение Клайбера, позволяющее найти значение Н0(10) по соответствующей модели здоровья. Расчет ведется по следующей схеш. На момент времени ^И^+т определяется Н, )=вфг(*1); вычисляются дефицит количества. здоровья ЛН1=К1 )-Н0<г0) и возрастной "дефицит" человека дг1=г1 -го; находится "дефицит" жизненного ресурса й,; вычисляются израсходованный жизненный ресурс (Вред) и запас жизненного ресурса (ИуеЪ). Разработана методика прогноза состояния здоровья человека по динамике изменения показателей Н*^ и во времени. В тех случаях, когда человек обследуется "на протяжении достаточно длительного периода времени, предлагается аналогичная схема расчетов и попарного сравнения оценок показателя которая позволяет делать заключение: о состоянии здоровья и тенденциях изменения состояния здоровья обследуемого во времени, , об эффективности используемых конкретных методов оздоровления и их влиянии на характеристики здоровья человека.Прогноз состояния здоровья груш людей реализуется зрехшаго-вой процедурой: на первом шаге формируются гистограммы распределения векторов характеристик и дефицита здоровья человека, на втором

шаге для заданного интервала прогноза т оценивается возможная продолжительность жизни, на третьем шаге проводится анализ динамики ■изменения здоровья человека на основе показателей здоровья. Каждая из этих операций предполагает группирование и построение временных рядов изменения этих характеристик по известным методикам.

Для прогноза здоровья населения регионов предложена двухша-говая процедура. В распоряжении исследователя имеются матрицы, компонентами которых являктся: распределения, оценки математических окиданий и дисперсий показателей здоровья на момент времени т для населения региона. По этой информации исследователь определяет тенденции изменения здоровья населения региона и перспективу продолжительности жизни населения данного региона.

Для поддержки метода автоматизации исследований состояния здоровья населения регионов разработан * программно-технологический колплекс анализа здоровья на ПЗВМ (ПГКАЗ). Он обеспечивает ориентацию метода на предметную среду и технологию обработки экспериментальных данных на всех трех уровнях исследований. Структурно ОТКАЗ состоит из двух частей: технологического (ТО) и проблемно-ориентированного (ПрО)обеспечения. В состав ТО входя? программа, реализующие алгоритмы метода: программы построения ЬМ и исследования" их свойств: программы ведения ИБД; служебные программы; "оболочка" ОТКАЗ; библиотека пакетов статистической обработки данных, адаптированных в среде ПТКАЗ. Проблемно-ориентированное обеспечение ОТКАЗ представлено программами: по обработке данных обследований состояния здоровья человека; по определению информативности Ш медико-демографических процессов, построенных на основе показателей здоровья; по формированию информации для полумзрковского представления процессов изменения состояния здоровья человека с применением метода оздоровления; по экспресс-диагностике состояния здоровья человека на ПЭВМ с применением метода оздоровления населения доктора К.П.Бутейко; по определению функциональных связей показателей Н-телпература и Ш1-норла с известными критериями здоровья популяции.

Разработана технология автоматизации исследований. Научно-исследовательские и проблемно-ориентированные задачи в работе представлены следующими грушами: задачи построения Ш демоэкологичес-ких процессов на основе показателей здоровья и исследования свойств ИМ; задачи оценки, и анализа медико-демографической сятуа-

ции в регионах на основе показателей Н-телпература и ЕП-норла как комплексных показателей здоровья.

В ходе апробации метода автоматизации при решении задач построения ММ проведены идентификация параметров ММ, оценка и изуче-■ ние характера параметров ММ. Выполнено исследование ММ смертности и ММ рождаемости, построенных на основе показателя Н-телпература. Проведены серии экспериментов по оценке параметров ММ с использованием программ технологического обеспечения ПТКАЗ, параметры моделей сравнивались по точности приближения ММ к реальным данным. Показана устойчивость оценок коэффициентов ММ медико-демографических процессов, построенных на основе показателя Н-пелперсщра, чем подтверждена универсальность этих ММ и их инвариантность от экспериментальных данных. При исследовании свойств ММ, описывающих медико-демографические процессы, установлено наличие регрессионной зависимости между параметрами рассматриваемых моделей и выявлена чувствительность параметров ММ к изменению демографической ситуации.

В ходе исследования поведения моделей физиологических процессов получена оценка Ь-параметра, который является составной физиологической компонентой показателя Н-телпература. ,

Приведенные выше результаты апробации подтверждают работоспособность программно-технологических средств разработанного метода автоматизации.

В ходе апробации метода при проведении анализа состояния здоровья населения регионов на основе показателей Н-телпература и КП-норла получены следующие результаты.

Информация в банке данных,используемая в исследованиях, получена при обследовании населения следующих медицинских и социальных учреждений: больница, родильные дома, физкультурно-оздоровительные учреждения, научно-исследовательская станция, детский санаторий, медцентр, средние учебные учреждения, а также представлена материалами Всемирной Организации Здравоохранения и демографических справочников.

Для выявления возможностей моделей, построенных на основе показателя Н-телпература, проведено обследование спортсменов по состоянию здоровья за пятилетний период. Результаты анализа позволяют сделать вывод о необходимости специализации ММ, так как при демографических обследованиях на региональном уровне более инфор-

мативны модели, построенные на основе показателя Е-телпературс, а для индивидуального слежения за состоянием здоровья в ходе тренировочного процесса на определенном и достаточно длительном отрезке времени, наоборот, более информативна модель индекса развития человека.

Математическая модель расчета показателя В-телперапура на основе известной модели Клайбера, показывает наибольшую однородность выборки.Предложенные для исследования ММ являются взаимозаменяемыми, для эт-'й цели определены усредненные поправочные коэффициенты. Анализ изменения показателей Н-тетерстура и Х-инСекс развития по каждой группе спортсменов в течение пятилетнего периода исследования подтверждают возможность использования данных показателей для обратной связи при слежении за качеством тренировочного процесса.

Результаты выявления функциональных связей показателя Н-тгелпература с известными характеристиками здоровья популяции убеждают в наличии сильной корреляционной связи между жми и экспоненциального характера этих зависимостей.

Анализ динамики поведения модели, построенных на основе показателя E-rr.eMiepm.ypa, позволяет сделать вывод о том, что показатель Н-телпература может служить индикатором состояния здоровья населения регионов.

Для апрсбзщп! метода при исследовании состояния здоровья на основе введенного покпзг-теля здоровья КП-норла информация, накопленная в банке данных, получена при обследовании еле душа групп людей: -дети,находятся на оздоровлении в санатории (Московская область);02-работники санатория (Московская область);СЗ-сотрудники НИМ (Крым); С4-сотрудники учебного учреждения (г.Москва); С5-амбулаторные больные медцентра, прибывающие на лечение из разных регионов СНГ (г.Москва).В этих контрольных группах при медицинском регулярном обследовании в течение всего периода исследований измерялись как принятые медицинские характеристики, так и показатели по врачебным методикам доктора К.П.Вутейко.

Для каждого обследуемого были сформированы массивы медицинской информации с помощью программ ведения ИБД комплекса ПТКАЗ. В этих массивах содержатся паспортные данные обследуемых,антропометрические характеристики (например, рост, вес и прочие), параметры внешнего дыхания, показатели врачебных методик доктора К.П.Вутейко ("контрольная" и "максимальная" паузы), данные измерения пульса.

АД. Исследования проводились с задаваемой периодичностью измерения медицинских характеристик, обеспечивая качественный врачебный контроль с совместной работой математиков-исследователей.В результате проведения первичной статистической обработки для анализа состояния здоровья обследуемого контингента построены временные ряды, отражающие динамику изменения состояния здоровья обследуемых на основе показателя здоровья КП-норла. Получено подтверждение предположения о взаимозаменяемости моделей, построенных на основе показателей Н-телперсщра и КП-норла. Анализ временных рядов, характеризующих изменение показателей 3-телперапура и КП-норла при оценке состояния здоровья обследуемых детей показывает, что характер изменения обоих показателей совпадает как при наблюдении динамики кх изменения по отдельному человеку, и по группам обследуемых в целом.Отсюда можно сделать вывод о непротиворечивости моделей.

Анализ диаграмм средних значений и разбросов показателей Н-телперапура, вычисляемого по разным моделям, и КП-норла, вычисляемого по модели здоровья, позволяет, сделать вывод об инвариантности оценки уровня здоровья по каждой из этих моделей по отношению к признаку группирования.

Выполнено сразнение информативности ММ медико-демографических процессов, построенных на основе показателей Н-аелперапура. и КП-норла.

Анализ диаграмм изменения показателя здоровья КП-норла подтверждает возможность использования показателя КП-норла в качестве показателя обратной связи при наблюдении за ходом процесса оздоровления. Кроме того, можно говорить об эффективности процесса лечения или о качестве тренировочного процесса в спортивной практике.

При проведении экспресс-диагностики состояния здоровья человека на ПЭВМ с применением метода оздоровления населения Бутейко К.П. по анализу разработанных диаграмм состояния здоровья, построенных на основе патента доктора К.П.Бутейко, видно, что наиболее здоровыми из всех обследуемых являются люди, обращающиеся по вопросу своего здоровья в медцентр, но и их состояние здоровья далеко от норлы здоровья.

Особое внимание требует состояние здоровья детей, что подтверждают результаты исследований состояния здоровья на примере анализа здоровья детей, находящихся на курсе оздоровления в санатории: уровень здоровья детей находится на 4-5 степени паталогк

ческих процэссоз в организме. Отсюда следует вывод о практической значимости задачи экспресс-диагностики состояния здоровья на ПЭВМ с применением метода оздоровления населения доктора К.П.Бутейко.

Результаты апробации метода, средств его реализации на ПЭВМ и технологии автоматизации показывают, что показатели Н-телпература и КП-норла мохно использовать в качестве комплексных показателей здоровья. 3 работе сформулированы рекомендации по использованию разработанных метода и средств его реализации на ПЭВМ з динамических системах анализа состояния здоровья населения регионов.

ЕЫБОЛЫ

В настоящей рзботе разработаны новый метод автоматизации исследований состояния здоровья населения регионоз и средства его реализации на ПЭЕМ.

Основное результата диссертационной работы состоят в еле душем:

1 .Разработан ное;;й лгтгюд абтоматизаиии исследований состояния здорозья населения, оснсзанный на комплексных показателях здоровья.

2.В качестве колллектках показателей здоровья предложено использовать показатель "-г■. 'лперстура и показатель здоровья КП-корла.

3.Разработан прогрг.таво-технологический комплекс анализа- здоровья населения регионов (ПТКАЗ).

4.Разработана технология автолаяизаиии исследований.

5.При апробаиии метода автоматизации проведена идентификация параметров ММ, построенных на основе показателей Н-теллература и КП-корла; выполнено сравнение по точности и информативности Ш медико-демографических процессов.

6.Разработано средство автоматизации на ПЗВН экспресс-диагностики состояния здоровья человека.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ СОИСКАТЕЛЯ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Об одной методике исследования- и прогнозирования социально-демографических процессов // Проблема математики и информатики: Тез.докл.мехд.мат.конф.-Часть2.- Гомель,1994. -С. 187.

2. Пакет прикладах программ моделирования полумзрковских процес-сов//Проблемы математики к информатики:Тез.докл.межд.мат.кокф.-Часть2.-Гомель,1994.-С.119.(Соавторы Медников О.В..РахунокВ.В.)

3. йдентяфикация параметров математических моделей с помощью статистических методов // Проблема математики и информатики: Тез. докл.мекд.мат.конф.- Часть 2.- Гомель, 1994.- С.186. (Соавторы Безруков А.И., .Макаров O.S.}.

4. Методика и программное обеспечение оперативного контроля здоровья человек/Компьютерный анализ данных и моделирование / Сборник научных статей мезд.конф.- Т.2.- Минск: ГГУ, 1995.- С.68. (Соавторы БутеЯко К.П., Максикей И.З.).

5. Математические" модели и программное обеспечение для оценки уровня здоровья населения регионов // Компьютерный анализ данных и моделирование / Сборник научных статей мэжд.кояф.- Т.2.- !/.инск: ГГУ, 1995.- С.239-242.(Соавтор Погокев И.Б.).

6. Программное обеспечение математического моделирования уровня здоровья населения регионов / Материалы республиканской научно-метод.конф., посвященной 25-летизз факультета прикладной математики и информатики.-Часты.-Минск,1995.-С.105.(Соавторы Макси-мей И.В., Безруков А.И.,Макаров C.B.).

7. Методика оценки здоровья с помощь» обобщенных математических моделей//Проблемы алгебры и кибернетики / Материалы меад.конф., посвященной памяти академика С.А.Чужшгнз.- Часть 2.- Гомель: ГГУ им.Ф.Скоряны, Гомельский филиал l-i АКБ, 1995.-С.£6-87. ■

8. Технология разведочного анализа данных птзи исследовании демографического распределения уровня здоровья населения регионов// Проблемы алгебры и кибернетики/Материалы меад.конф..посвященной памяти академика С.А.Чукихиза.- Часть 2.- Гомель: ГГУ да.О.Ско-ршш, Гомельский филиал Ш АНБ, 1995.-С.58-59. (Соавторы Макси-мей И.В..Макаров C.B.).

Р23ШЕ

Велтистова Е.Е. Математическое моделирование медико-демографических процессов г регионах на основе показателей здоровья. Рукопись на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.13.16 - применение вычислительной техники, мате-матичекого моделирования и математических методов в научных исследованиях. Беларусь, Гомель, 1996 г.

Ключевые слова: показатели здоровья, моделирование, медико-демографические процессы, метод автоматизации исследований, средства реализации на ПЭВМ, «одели здоровья, построение ММ,"диагностика" здоровья, технология автоматизации, апробация метода, задачи охраны здоровья.

Целью диссертационной работы является разработка нового летю 5а исслеЗсбсу.'г! состояния здоровья населения регио-

нов а средств его реализации, на ПЭВМ. Новый катод автоматизации исследований основывается на комплексных показателях здоровья. •

Разработана классификация взаимоз&чеЕяемых Ш медако-демогра-фпческих процессов, построенных на показателях здоровья. Сформулированы нси1з подходи п построению математических моделей (ММ) с помощью формализованных технологических схем исследования. Разработан итеративный алгоритм постановки экспериментов на ПЭВМ. Для автоматизации основных этапов алгоритма нового метода разработан программно-технологический колплеко анализа здоровья населения регионов (ПТКАЗ). РазргСотана технология авгмхгаяизации исследований. ПроЕедеко исслодозг .ше сеойств ММ медико-демографических процессов. построенных на основе показателей здоровья. Определена информативность используемых ММ, сопоставлена их точность. Выполнено статистическое обоснование эффективности использования показателей В-пемгерахура я ЕП-норла з качестве комплексных показателей зЗорсбья. Выполнен анализ медико-демографической ситуации з регионах с использованием нового метода автоматизации исследований на основе показателей Е-яеллерсщра и ЕП-норла.

Соискатель е.В. Велтистова

РЭЗШ2

Зядц2.стаза A.B. Матэматычнае мздэляванне г.:едыка-дэмаграф1чных гфацзсз? у рэг!еках на падстзве паказчыка? гдаро?я. Рукап1с нз зтркманне зучонай ступен! кандидата тэхн!чных навук па спецыяль-насц! 05.13.16 - выкарыстанне выл!чалъкаЯ tsxhIkI, матгматычнага мадэлявання 1 матэматычных метала? у навуковых даследваннях. Беларусь. Гомель, 19SS г.

Кяичавня слсаы: Пзказчкк! здаро?я, кадэляаапне, мэдыка-дэмаг-раф1чшя прзцэсы, матад а?таматызацы! дзслэдазання?, сродк! рэал!зацы1 на ПЭВМ, кздэл! здаро?я, пабудсза ММ, дыягносткка зда-ро?я, тэхнзлог1я а?таматызацы1, апрабацыя метаду, задача аховы здаро?д.

Мэтзв дысертацыйнай црацз з'я?ляецца распрацоука конага кэта ду Е?та.\:птызацы1 даслодавання? стану здарз?я насельн!цтва рэг1ена? 1 сродкз? яго рэ2л1зацы! на ПЭВМ. Новы кетад а?таматызацы1 дасле-дазання? грун.7ецда на комплексных паказчыках здаро?я.

Распрацавана клас!ф1кацыя узаемззамянялькых ММ медаха-дэмаг-раф1чных гграцэса?, пабудаваных на паказчыках здаро?я. Сфармуляваны новыя падыходы да пабудовы матгмзтычных. мадэля? з дапамогав фарма-л!ззваных тзхналзг1чных схема? дзслэдазання. Распрацаваны 1тэра-ты?кы адгарытм пастако?к1 эксперимента? на ПЭВМ. Для а?та\!зтызаиы1 schoJkhx этапа? алгарытма нозага- метаду распрацавны праграмна-тэхналаПчны комплекс акал!зу . здаро?я насельн1дт-за рэг!ена? (1ТГКАЗ). Распрацавана. тэхналог1я а?таматкзацк! даслэдавания?. Пра-ведзена вызучэннэ ?лзсц1васця? ММ медака-дэмзграф1чннх прадэса?, засзаваных нз аснове паказчыка? здаро?я. Вызначана 1нфарматы?касць Еыкарастанкх ?.-.!, суласта?ленз 1z дакладнасць. Выканана статыстыч-нае абгрунтаваннэ эфекты?насц! выкарыстанкя. паказчыка? Н-аэяперахура i Ш-нйрлз. ? якасц1 кошлекаг-: пакззчыка? здаро?я. Выхананы анал!з кедыка-дэмаграф1чнай с1туады! ? рэг1енах з выка-рнстаннем новага кэтаду-а?таыатызацы1 даследзвання? на аснове паказчыка? В-талперапура 1 Ш-норлз.

CnaöopaiK

А.Р'.Вялц1стгзз

RESUME.

E.V.Veltlstova. Mathematical modelinq r>t medical and demographic processes in regions based of health .idices. A thesis for Candidate of Technical Sciences degree speciality 05.1,3.16 -Use of Computer Technology, Mathematies modeling and Mathematics Methods ±n Research. Belarus. Gomel, 1996.

Key word: Mathematics modeling. Automation Method for Investigations, Medical and demographic processes, Health indices. Health models, Means cf the implementation based on the PC support, Construction of W and study its characteristics,Health "diagnostic", Technology of outomation, Method's approbation, Introduction, Health care problems.

The aim of the thesis is the development of a new automation method to Investigated the state of health of regional populations and the development of means to implement this method based on PC support. The hew research method is based on health Indices.

Mutual interchangeable mathematical models (MM) have been developed. A new approach formulating mathematical models (ISi) is Introduced based on formalized technological patterns of research. An iterative algorithm allowing experimental calculation on PS's was designed. For the automation of the main stages of the algorithm of the new method, a programmed technological complex for the analysis of the population's health, in the regions has been developed. The technology of automation has been worked out for.the Investigation':!. ;n investigation of MM for medical and demographic processes, based on the health Indices has been conducted. Information value of the M's used has been determined, their accuracy has been compared, and their lntercliangeability has been analysed. A statistical ¡Justification ha3 been provided for the effectiveness of vising the H-temperature index and the K?-norm tadex as complex health indices.

A medical and demographic situation in the regions based on the use of the new research automation method for investigation involving the H-temperature index and K?-index has been estimated and analyzed.

Competitor

/¿ty E.Y .Veltistova

Велтистова Елена Васильевна

Математическое моделирование медико-демографических процессов в регионах на основе показателей здоровья

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Подписано в печать 05.11.96 г. Формат бумаги 60 x 84 1/16. Бумага писчая. № 1. Пл. 1. Тираж 100. Зак.1295.

Ротапринт типографии Гомельского ЦНТИ. 246050, г. Гомель, пр. Ленина, 3