Software for epidemiological analysis: Use and training


Gerasimov A.N., Polibin R.V.

I.M. Sechenov First Moscow State Medical University, Ministry of Health of Russia
For epidemiological analysis, it is desirable to have specialized programs and to train the students of a preventive medicine faculty in their application. With the state-of-the-art capabilities, Internet services are the most convenient variant of applying an approach to these programs. In this connection, the Department of Medical Informatics and Statistics and the Department of Epidemiology and Evidence-Based Medicine of the I.M. Sechenov First Moscow State Medical University with the support of colleagues from other medical universities have developed a project as the websites 1mgmu.com and nasci.ru with information materials and ready programs for the epidemiological analysis of the data accessible to students and specialists. Both universal statistical (calculation of exact confidence limits to frequency) and specialized (analysis of intra-annual morbidity trends and mapping of outbreaks and morbidity rates) programs are available at these websites.

Важнейшую часть в профессиональной деятельности эпидемиолога занимает анализ фактических данных заболеваемости [1]. Для статистического анализа можно использовать универсальные программные продукты, в том числе пакеты статистических программ, однако из-за специфики решаемых задач, исходных данных и используемой терминологии желательно также иметь и специализированные решения [2].

В соответствии с ФГОСом, переход на работу с которым произошел 3 года назад, в программе обучения студентов на медико-профилактическом факультете на изучение информационных технологий, медицинской статистики и эпидемиологии с основами доказательной медицины выделено достаточно большое количество часов. С одной стороны, это предоставляет дополнительные возможности для качественной подготовки специалистов, с другой – ряд медицинских вузов, не имеющих в своем составе необходимых специалистов, испытывают сложности в выполнении учебной программы, требующей как коренного обновления учебно-методического обеспечения, так и внедрения новых образовательных технологий.

В связи с этим кафедра медицинской информатики и статистики и кафедра эпидемиологии и доказательной медицины Первого Московского государственного медицинского университета им. И.М. Сеченова при поддержке коллег из других медицинских вузов приступили к разработке проекта Федерального образовательного центра на начальном этапе в виде сайта, обеспечивающего доступ к информационным материалам и готовым программам для проведения эпидемиологического анализа данных, доступного как студентам, так и специалистам.

Обычные образовательные технологии, использующиеся в отечественных медицинских вузах [3], не могут обеспечить в полной мере качественную подготовку специалистов в части практического использования методов статистического и математического анализа.

С одной стороны, программные решения, используемые в системе как Роспотребнадзора, так и Минздрава, жестко ориентированы на конкретику решаемых задач. Так, реальные АСУ громоздки, сложны для освоения и чаще всего имеют четкую ориентацию на конкретное учреждение. Таким образом, в учебном процессе на додипломном уровне использовать их нецелесообразно и не представляется возможным. С другой стороны, в силу необходимости конкурировать на рынке образовательных услуг медицинские вузы ориентированы на информационные системы, доступные только для своих обучающихся и только на период обучения.

В связи с этим на кафедре медицинской информатики и статистики Первого Московского государственного медицинского университета им. И.М. Сеченова использовали другой подход – развитый сайт кафедры, работающий на собственном хостинге. Свободный доступ ко всем материалам сайта обеспечивает преемственность образования и обучения, так что студенты осваивают те информационные технологии, с которыми они смогут работать при осуществлении своей профессиональной деятельности, а расширенные функциональные возможности сайта (что практически невозможно реализовать на стандартном ведомственном сайте вуза) позволяют выкладывать в свободный доступ не только информационные материалы, но и программные решения.

Наиболее популярные при разработке и эксплуатации сайтов технологии, реализуемые на Unix-серверах (CGI, SSI, PHP, Perl, MySQL и т. д.) [4] ориентированы на создание красочных сайтов, а не на поддержку ими возможностей для проведения математических расчетов. В подобной технологии сделан сайт кафедры медицинской информатики и статистики (http://kafedra.1mgmu.com), содержащий учебно-методическиие материалы.

Для реализации расчетных и информационных возможностей на сайте 1mgmu.com используются 2 разных технологических решения, первое из которых относится к серверной технологии, а второе – к клиентской: программы в технологии aspx [5] и flash-приложения, в которых счетный компонент реализован в виде программ на языке ActionScript [6]. При использовании первой технологии на сторону клиента передаются не сами скрипты, а лишь сгенерированная веб-страница, что позволяет работать с данными, не предназначенными для широкого свободного доступа. Вторая технология реализуется на стороне клиента средствами браузера (хотя исходные скрипты по-прежнему скрыты от пользователя). Ее сильная сторона состоит в том, что не загружается сервер, а также (в принципе) она может реализовываться и на компьютере без выхода в Интернет, так как flash-ролик можно скачать. При обоих вариантах пользоваться программами можно не только с любого компьютера, имеющего выход в Интернет, но даже с мобильного телефона.

В настоящий момент на сайте 1mgmu.com в свободном доступе имеются программы для статистического анализа, специализированные программы для ретроспективного эпидемиологического анализа, а также информационные и учебно-методические материалы по медицинской статистике.

Например, среди универсальных статистических программ есть размещенная по адресу http://1mgmu.com/progi1/Default.aspx программа, позволяющая рассчитать точные доверительные границы для частоты. Это очень частая операция при анализе фактических данных, которую не проводят общераспространенные программы, включая электронные таблицы и пакеты статистических программ. Так, в Excel при помощи встроенных функций можно рассчитать только асимптотические доверительные границы для частоты.

Например, если из 37 больных ожогового отделения, инфицированных синегнойной палочкой, умерли 6, то в поле «Число наблюдений» вводится число больных, а в поле «Число успехов» – число летальных исходов. При желании можно также поменять р со стандартных 0,05 на требуемое. После нажатия на кнопку «Посчитать» программа выдает частоту с доверительными границами. В данном случае летальность составила 16,2% с доверительными границами от 7,96 до 28,8%.

Похожая программа http://1mgmu.com/progi1/xi2.aspx рассчитывает достоверность различия частот в двух или нескольких группах при помощи точного варианта теста «хи-квадрат», а также рассчитывает точные доверительные границы для относительного риска. Для нескольких групп она работает в одном из следующих вариантов: или попарное сравнение всех групп друг с другом, или сравнение каждой группы с суммой всех остальных.

Список специализированных программ для эпидемиологического анализа расположен по адресу http://1mgmu.com/nau/epid/spisokepi.html. Входящая в него программа http://1mgmu.com/nau/epid/ekarta.swf – анализ распространения вспышки по территории. Входная информация – дата регистрации случая заболевания, координаты адреса места проживания и возраст заболевшего. Программа берет карту и располагает на ней случаи заболевания. Для того, чтобы лучше понять характер распространения, можно управлять показом, выбирая, за какой временной промежуток показывать случаи. При этом более старые случаи заболевания отображаются маркерами большей прозрачности (величину изменения прозрачности можно менять). Также есть возможность делить маркеры по цвету в зависимости от возраста заболевшего (рис. 1, см. на вклейке).

Планируется, что к концу года будет доступен вариант с произвольным вводом информации о координатах случаев и выбором карты.

Другой вариант картографирования эпидемиологических данных основан на выделении территориально-административных образований цветом заливки карты в зависимости от уровня заболеваемости (смертности, продолжительности жизни, обеспеченности медицинскими кадрами и т. д.).

При картировании используется деление России на 88 административно-территориальных единиц (включая республики, города Москву и Санкт-Петербург и др.), полный список в нужном порядке расположен в поле «Список областей» (рис. 2, см. на вклейке).

Нажимая на кнопки «следующий год» и «преды­дущий год», можно получать карты за соответствующий промежуток времени и анализировать распределение заболеваемости по территориям.

Программа http://1mgmu.com/epi/tproba1god.swf по­­зво­ляет загружать и отображать на карте произвольные показатели.

К специализированным программам ретро­спективного эпидемиологического анализа относится, в частности, программа анализа внутригодовой динамики заболеваемости (http://1mgmu.com/progi1/REPA_vngod.swf). Она позволяет «одним нажатием на кнопку» получить диаграмму помесячного распределения показателей заболеваемости с доверительными границами, а также оценить некоторые проявления внутригодовой динамики заболеваемости, такие как «сезонная надбавка заболеваемости», «время начала эпидемического года» и т. д. (рис. 3).

Кроме программ на сайте для свободного использования представлены и необходимые информационные материалы по статистическому анализу данных, в том числе презентации лекций по медицинской статистике (http://1mgmu.com/u-mis/u-mis-oglles.html). Однако только статистическим анализом дело не ограничивается, излагаются также методы математического анализа, основанные на математических моделях [7]. Например, одно из студенческих заданий – рассчитать в Excel динамику стохастической модели вспышки инфекции с фекально-оральным механизмом передачи в детском саду, состоящем из двух групп. В первой группе появляется источник инфекции. Группы не имеют полной изоляции между собой. Проводя расчет с использованием различных значений некоторых параметров, мы наблюдаем, как протекает вспышка, можем оценить, как зависит возможность и скорость распространения инфекции от степени изолированности групп.

В настоящее время ведется работа по расширению технологической базы сайта. Он частично интегрируется с сайтом Национальной ассоциации специалистов по контролю инфекций, связанных с оказанием медицинской помощи (НАСКИ; http://nasci.ru), доступ к части материалов которого требует авторизации, что позволит ограничить общий доступ и расширить возможность использования информационных материалов и фактических данных, ориентированных на специалистов.

Выводы

  1. Для практической работы эпидемиолога необходимо иметь не только ведомственное и универсальное статистическое программное обеспечение, но и набор специализированных программ для проведения отдельных элементов эпидемиологического анализа заболеваемости.
  2. Освоение данных программ необходимо проводить со студентами медико-профилактических факультетов. При этом подобные программы и методические материалы должны быть доступны и использоваться как на этапе обучения, так и при осуществлении профессиональной деятельности. Такую возможность позволяют обеспечить сайты 1mgmu.com и nasci.ru , на которых уже сегодня программы для эпидемиологического анализа доступны в качестве Интернет-сервисов. Формат доступного Интернет-сервиса позволяет упростить сопровождение и обновление программного продукта, так как в этом случае обновление происходит на удаленном сервере, а не на компьютере пользователя.

* * *

Работа выполнена при поддержке РФФИ, грант № 12-07-00789


About the Autors


For correspondence: Andrey N. Gerasimov, andr-gerasim@yandex.ru


Similar Articles


Бионика Медиа