Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Моделирование и прогнозирование распространенности и исходов злокачественных новообразований женских половых органов

ВАК РФ 03.01.09, Математическая биология, биоинформатика

Автореферат диссертации по теме "Моделирование и прогнозирование распространенности и исходов злокачественных новообразований женских половых органов"

На правах рукописи

ПЕРЕСЫПКИНА Елена Александровна

МОДЕЛИРОВАНИЕ И ПРОГНОЗИРОВАНИЕ

РАСПРОСТРАНЁННОСТИ И ИСХОДОВ ЗЛОКАЧЕСТВЕННЫХ НОВООБРАЗОВАНИЙ ЖЕНСКИХ ПОЛОВЫХ ОРГАНОВ

Специальность: 03.01.09-Математическая биология, биоинформатика (медицинские науки)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата медицинских наук

Курск-2013

16 МАЙ 2013

005059330

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Юго-Западный государственный университет» на кафедре биомедицинской инженерии

Научный руководитель: доктор медицинских наук, профессор

Агарков Николай Михайлович

Официальные оппоненты: Иванов Виктор Афанасьевич

доктор медицинских наук, профессор ФГБОУ ВПО «Курский государственный университет», заведующий кафедрой медицины и логопедии

Шестаков Игорь Алексеевич

кандидат медицинских наук, МБУЗ «Городская больница №2 г.Белгорода»,врач-хирург

Ведущая организация: ФГАОУ ВПО «Белгородский государственный

национальный исследовательский университет», г.Белгород

Защита состоится «24» мая 2013г. в 13-00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.105.08 при ФГБОУ ВПО «Юго-Западный государственный университет» по адресу: 305040, г.Курск, ул.50 лет Октября, 94, конференц-зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Юго-Западный государственный университет» по адресу: 305040, г.Курск, ул.50 лет Октября, 94.

Автореферат разослан «_»_

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.105.08 доктор медицинских наук, профессор

2013г.

Снопков В.Н.

з

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Постоянным объектом внимательного и разностороннего изучения современной онкологической гинекологии являются рак шейки матки, эндометрия и рак яичников, так как они составляют 95% по отношению к общему показателю заболеваемости всеми злокачественными опухолями женских половых органов (Максимов СЛ. и др.,2003). По данным Международного агентства по изучению рака, ежегодно в мире регистрируется рак шейки матки у более 500 ООО женщин, при этом 200 000 больных умирают в течение года (Ковчур П.И., Бахлаев И.Е.,2010), свыше 200 000 новых случаев рака яичников и более 100 000 женщин погибают от злокачественных новообразований (ЗНО) яичников (Мерабишвили В.М. и др., 2010; Урманчеева А.Ф., 2002), около 140 000 новых случаев заболеваний раком эндометрия (Катамадзе И.Г. и др., 2002).

Отмечается прогрессивный рост показателей заболеваемости раком шейки матки у женщин разных стран мира. Известно, что рак данной локализации занимает второе место по частоте возникновения среди ЗНО у женщин (Липова Е.В., Тара-сенко Г.Н., Грязева Н.В., 2012). В Российской Федерации раку шейки матки принадлежит пятое место среди онкологических заболеваний и вторая позиция в структуре причин смерти от рака женщин до 45 лет (Ковчур П.И., Бахлаев И.Е., 2010). В России ежегодно ЗНО шейки матки заболевают более 12 000 женщин с увеличением патологии среди молодых женщин в возрасте до 35 лет. Рак тела матки остаётся в мире третьим по частоте среди всех злокачественных опухолей женских половых органов (Катамадзе И.Г. и др., 2002). В последнее десятилетие в странах Европы и в России рак эндометрия вышел на первое место, опережая рак шейки матки и яичников (Катамадзе И.Г. и др., 2002). Заболеваемость раком тела матки и яичников составляет 16,7 и 13,7 в Европе и 16,2 и 13,5 случаев на 100 000 женского населения в 27 странах Европейского Союза (Ferlay J. et al, 2010). В странах Европы и Северной Америки по показателям заболеваемости рак яичников занимает второе место среди опухолей женских гениталий, уступая первое ЗНО тела матки (Урманчеева А.Ф., 2002). Каждый год в США диагностируется более 25 ООО новых случаев рака яичников и около 75% из них находятся в запущенной стадии (Pignata S., 2010). Смертность же от рака яичников прочно удерживает первую позицию в России (Манухин И.Б. и др., 2011; Никогосян С., Кузнецов В., 2010), а в США выступает четвёртой причиной онкологической смертности (Pignata S., 2010).

Всё сказанное выше указывает на актуальность проведения математико-статистического анализа и моделирования распространённости ЗНО женских половых органов с дифференциацией территорий по степени канцерогенного риска. Кроме того, при изучении заболеваемости раком женских гениталий не определяются и не используются при классификации территориальных систем показатели абсолютного прироста и темпа роста новых случаев патологии, что не позволяет объективно оценить происходящие тенденции. Прогнозирование динамики распространённости злокачественных опухолей шейки, тела матки и яичников на территориальном уровне практически не реализуется в выполняемых исследованиях.

При ЗНО женского полового тракта прогноз акцентирован на прогрессирова-

нии или ремиссии заболевания у больных и базируется на частоте встречаемости клинических симптомов и содержании отдельных опухолевых маркёров (Бахидзе Е.В. и др., 2012; Непм-МоизБау! А. а1, 2012). Однако при прогнозировании исходов злокачественных опухолей женских гениталий не применяются показатели качества жизни пациентов, считающиеся, по мнению некоторых учёных (Ульрих Е.А. и др., 2008; Уег§а1е I. €1 а1, 2010), важнейшими критериями после пятилетней выживаемости. Не осуществляется прогнозирование последней в зависимости от нозологических форм рака женских половых органов и онкологического риска территории.

Исследование проведено в соответствии с планом НИР ФГБОУ ВПО «Юго-Западный государственный университет» и региональной программой «Онкология».

Цель исследования - совершенствование выявляемости злокачественных новообразований женских половых органов посредством моделирования и прогнозирования распространённости и исходов данной патологии.

Достижение указанной цели предусматривает решение следующих задач исследования:

- определение канцерогенного риска городских и сельских территорий области для рака гениталий у женщин по показателям заболеваемости,

- выполнение математико-статистического анализа и моделирования распространённости злокачественных опухолей женской половой системы по нозологиям и параметрам абсолютного прироста (убыли),

- проведение математического прогнозирования заболеваемости раком шейки, тела матки и яичников в неблагополучных территориальных системах,

- классификация территорий и построение математико-картографических моделей по пятилетней выживаемости больных раком женского полового тракта,

- прогнозирование исходов злокачественных новообразований женских половых органов по показателям пятилетней выживаемости и качества жизни на территориальном и индивидуальном уровнях.

Научная новизна результатов работы.

1. Разработан алгоритм математического моделирования и прогнозирования распространённости злокачественных новообразований женских половых органов, представленный дифференцированным исследованием показателей статики и абсолютного прироста заболеваемости раком шейки, тела матки и яичников в городских и сельских территориях и выполнением кра ткосрочного прогнозирования.

2. Построены математико-картографические модели заболеваемости женщин злокачественными опухолями гениталий, отличающиеся выраженным пространственным распределением территорий высокого и низкого риска по рассматриваемой форме рака.

3. Осуществлена классификация сельских и городских поселений по выделенным границам абсолютного прироста рака шейки, тела матки и яичников и установлена негативная динамика в ряде сельских районов.

4. Получены прогнозные оценки по изменению онкологической ситуации в неблагополучных территориях по нозологиям рака женских половых органов.

5. Разработаны математические модели, отличающиеся включением физического, эмоционального, ролевого, познавательного и социального функционирова-

ния и обеспечивающие с необходимым требованием прогнозирование исходов злокачественных новообразований шейки матки по компонентам качества жизни.

6 Установлены классификационные критерии пятилетнем выживаемости больных раком шейки матки, эндометрия и яичников для благополучных, относительно благополучных и неблагополучных территорий и детерминированность исходов этих заболеваний пятилетней выживаемостью пациентов с раком яичников.

7 Определены прогнозируемые показатели выживаемости при злокачественных опухолях шейки, тела матки и яичников в неблагополучных территориальных системах.

Научно-практнческое значение диссертации.

Полученные результаты обеспечивают разработку и реализацию программ по выявляемое™ злокачественных новообразований женских половых органов поскольку применением математико-картографического моделирования, математического ранжирования и прогнозирования достигается выделение приоритетных территорий как на текущий момент, так и в краткосрочной перспективе. Р Количественные параметры высокого, среднего и низкого онкогиьекыюг,. веского риска территориальных систем конкретизируют размеры финансирования на проведение диагностических и профилактических мероприятии, содержание и объём превентивных и скрининговых исследовании.

Выделены не только неблагополучные территории по исходам злокачественных опухолей гениталий у женщин, но и показано влияние пятилетиеи выживаемости больных раком яичников па результаты классификации.

Данные математического прогнозирования и исследования шггилетнеи выживаемое™ и качества жизни пациентов имеют практическое значение при планировании и коррекции лечения. Достигнуто улучшение общего состояния здоровья и составляющих качества жизни больных раком шейки матки после завершения лечения.

Внедрение результатов работы. »„,„ ^

Результаты исследования внедрены в клиническую практику МУЗ «Городская больниц^ №2 г.Белгорода», в учебный процесс ФГБОУ ВПО «Юго-Западный государственный университет» при обучении студентов по дисциплине «Матема иче ское моделирование» и ФГБОУ ВПО «Курский государственный университет» при подготовке студентов по специальности «Медицинская психология».

Основные "результаты диссертационной работы доложены и обсуждены на: Международной научно-практической конференции «Интегративные процессы в науке-2011 »(Москва, 2011г.), Межрегиональной „аучно-практическои конференции «Актуальные проблемы и задачи в духовно-нравственном и физическом становле-„„Гмолодёжи (Старый Оскол, 2011г.), на XV Международной

конференции «Медико-экологические информационные технологии - 2012»(Курск, 2012г.), Международной научно-практической конференции «Интегративные процессы в науке - 2013»(Москва, 2013г.).

пГтемГдиссертации опубликовано 11 научных работ, в том числе 4- в рецен-

зируемых научных журналах и изданиях.

Структура и объём диссертации.

Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения, выводов и практических рекомендаций, списка литературы из 110 отечественных и 83 зарубежных публикаций, приложения. Работа изложена на 168 страницах, иллюстрирована 30

таблицами, 29 рисунками.

Основные положения, выносимые на защиту.

1 Математико-статистическое моделирование распространённости и динамики злокачественных новообразований женских половых органов обеспечивают выявление онкогинекологического риска территорий.

2 Классификация территорий по показателям пятилетней выживаемости пациентов с раком гениталий у женщин способствует совершенствованию выявляемое™ данной патологии.

3 Прогнозирование заболеваемости и исходов злокачественных опухолей женских половых органов характеризуют в краткосрочной перспективе тенденции лечения и качество жизни больных.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении указаны актуальность, цель и задачи исследования, научная новизна и научно-практическое значение работы, сведения об апробации, внедрении результатов, публикациях и основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе содержатся данные о современных тенденциях и распространённости ЗНО женских половых органов в различных странах мира и Российской Федерации, анализируются математические подходы к прогнозированию и оценке исходов у больных с онкогинекологической патологией. Акцентируется внимание на недостаточное исследование канцерогенного риска территорий, применение математических методов для улучшения выявления и прогнозирования частоты и пятилетней выживаемости при раке тела, шейки матки и яичников.

Во второй главе разрабатываются математические подходы и алгоритм к анализу распространённости и прогнозированию рака женских половых органов и исходов заболевания.

Математическое моделирование и прогнозирование частоты ЗНО женского полового тракта базировалось на созданном для решения указанных задач алгоритме (рис.1). Для этого использовались статистические данные Белгородского областного онкологического диспансера о 2700 случаях выявленных заболеваний за 20072011гг. с последующим расчетом на ЭВМ интенсивных показателей. Изучение распространённости ЗНО женских половых органов во временном аспекте в соответствии с алгоритмом осуществлялось по рассчитываемым абсолютному приросту (убыли) и темпу роста (убыли) с дифференцированной оценкой по городским и сельским территориям. Как в городских, так и сельских поселениях изучены показатели статики, динамики и исходов ЗНО женских гениталий раздельно по каждой нозологической форме рака и раздельно для городов и сельских районов. При оценке достоверности различий использовался в основном критерий X и в отдельных слу-

чаях критерий Т-Уайта.

Далее в соответствии с алгоритмом выбирались количественные параметры интенсивных величин и абсолютного прироста (убыли) ЗНО женских половых органов с выделением территорий высокого, среднего и низкого канцерогенного риска. На основе принятых границ по каждой нозологии производилось математическое

Анализ распространенности рака шейки, тела матки и яичников в городах

г 7

Исследование показателей динамики заболеваемости раком шейки, тела матки и яичников в городах

Изучение частоты рака шейки, тела матки и яичников я сельских районах

Исследование показателей динамики заболеваемости раком шейки, тела матки и яичников в сельских районах

Математическое ранжирование территорий по распространенности Зі Ю ЖПО

Математическое ранжирование территорий по показателям динамики ЗНО ЖПО

Выбор количественных критериев для классификации территорий

Выбор количественных критериев ДЛЯ классификации территорий

Г 11 Осуществление классификации территорий

Г 12 Построение магематнко-картографических моделей

- ІІ 1

Выделение неблагополучных территорий

I

- 14 - Прої позирование частоты ЗНО ЖПО в неблагополучных территориях

Принятие и реализация диагностических, скрннннговых и лечебных мероприятий

Рис.1. Алгоритм математического моделиронаиия и прогнозирования распространённости ЗНО женских половых органов (ЖПО).

ранжирование, классификация, построение математико-картографических моделей и выявление неблагополучных территориальных систем. В последних осуществлялось прогнозирование распространённости рака шейки, тела матки и яичников по методу Брауна.

Прогнозирование и математическое моделирование выполнялось и при изучении исходов данной патологии, которые исследовались по показателям пятилетней выживаемости и качества жизни. Показатели пятилетней выживаемости рассчитывались для каждой нозологии рака женской половой сферы и по выделенным городским и сельским поселениям Белгородской области за 2007-2011гг. Пятилетняя выживаемость проанализирована у 6172 больных раком шейки матки, 6965 больных раком тела матки и 2875 пациентов с ЗНО яичников. Изучение качества жизни проводилось по модифицированной с учётом решаемых задач анкете QLQ - С 30 (Vergate I. et al, 2010) у 85 больных раком шейки матки II стадии FIGO до начала и после 6 месяцев выполненного лечения, включающего дистанционную лучевую терапию (внутриполостную) и химиотерапию препаратами цисплатин, 5-фторурацилом. Для изучения взаимосвязей между составляющими качества жизни и построения прогностических моделей последовательно использовали корреляционный и регрессионный анализ. При обработке статистических данных на ЭВМ применялся пакет программ «Statistica 6.0».

Третья глава посвящена моделированию и прогнозированию распространенности ЗНО гениталий у женщин.

Математико-статистический анализ показал, что интенсивный показатель рака шейки матки варьировал от 7,8 случаев в 2007г. до 39,2 случаев на 100 000 женского населения в г.Ивня в 2008г. Различие по критерию Т-Уайта достоверно. Неравномерным оказалось распределение заболеваемости данной формой рака и в других городах области, что подтверждается величиной X2, которая составляет при числе степеней свободы (п—28) 87,3 против Х2табл.=41,3 для безошибочной вероятности Р=0,05. Выраженные колебания заболеваемости ЗНО шейки матки отмечены в сельских районах, где она изменялась от 2,7°/оооо в Борисовском районе в 2008г. до 50,3°/оооо в Красногвардейском районе в 2008г. (Р<0,001) со средним значением 22,5°/оооо по всем районам за 2007-2011гг. против 19,8 /«юо (Р>0,05).

Для классификации территорий и разработки математико-картографических моделей распространённости рака шейки матки выделены границы интенсивных величин: высокий уровень - от 26,7 до 31,7 случаев, средний - от 16,3 до 26,6 и низкии - от 15 1 до 16 2 случаев на 100 000 женщин. На основе этих параметров территориями высокого канцерогенного риска по ЗНО шейки матки определены Граиворон-ский, Волоконовский, Красногвардейский районы и г.Шебекино (рис.2). Указанные территориальные системы расположены компактно на юго-востоке области, за исключением Грайворонского района. Все территории с низким риском по развитию рака шейки матки (Яковлевский, Прохоровский районы, г.Губкин и г.Старыи Оскол) находятся практически на одной линии с запада на восток и являются соседними территориями. Достоверное различие в уровне заболеваемости раком шеики матки в перечисленных группах территорий высокого и низкого риска указывает на важное значение географической компоненты.

-высокая - средняя

Рис ¿.Территориальные системы с высокой, средней и низкой заболеваемостью раком шейки матки.

В городских территориальных образованиях уровень ЗНО тела матки в большинстве случаев за 2007-2011гг. оказался ниже среднего значения (30,8°/оооо) и недостоверно выше, чем в сельских районах (28,5°/00оо)- При классификации территорий установлены следующие значения частоты рака тела матки: высокая - от 37,7°/оооо До 42,0°/оооо, средняя - от 22,7°/00оо До 37,6°/ооо0, низкая - от 17,3 /оооо ДО 22,6°Iоооо- К территориям высокого риска по раку тела матки отнесены г.Новый Оскол, Красненский район, г.Алексеевка, расположенные в юго-восточной части области и являющиеся пограничными территориями. Менее выраженное территориальное распределение характерно для поселений с низкой частотой ЗНО тела матки.

Средняя распространённость рака яичников в городах и сельских районах составила соответственно 17,6°/оооо И 19,0°/оооо- Математическое ранжирование с учётом принятых границ онкологического риска по раку яичников выявило территории с высоким риском - г.Ивня, Прохоровский, Яковлевский и Волоконовский районы. Обращает внимание, что первые три территориальные системьГ принадлежат к пограничным и сосредоточены в северной части, а территории низкого риска - на востоке области. По совокупности распространённости изученных нозологий ЗНО гениталий у женщин установлено, что наиболее неблагополучными являются Волоконовский, Грайворонский, Красненский районы и г.Алексеевка. Следует отметить, что Волоконовский район по показателям статики занимает первую ранговую позицию по частоте рака яичников и третью - по частоте рака шейки матки, а Грайворонский район - первое место по уровню рака шейки матки.

Математическое ранжирование территорий и моделирование изменения распространённости ЗНО женской половой системы по показателям динамики позволили установить, что в сельских районах абсолютный прирост рака шейки матки оказался значительно выше, чем в городах. К территориям с высоким абсолютным приростом в области определены Чернянский, Волоконовский, Грайворонский районы и г.Ивня - от +20,1 до +28,4 случаев на 100 ООО женщин. Однако отчётливой закономерности в пространственном распределении территорий с высоким, средним и низким абсолютным приростом рака шейки матки выявить не удалось.

Среди городов высокий абсолютный прирост заболеваемости раком тела матки за 2007-2011гг. зарегистрирован в г.Ивня (+23,5 случаев на 100 000 женщин). В сельских районах наибольшее повышение частоты ЗНО тела матки произошло в Грайворонском районе, составившее +64,6 случаев на 100 000 женщин за 20072011гг. Значительно увеличилась распространённость данной онкопатологии в Яко-влевском районе (+24,7°/оооо)- Поэтому к территориям с высоким абсолютным приростом от +23,5°/оооо до +64,6°/оооо отнесены Грайворонский, Яковлевский районы и г.Ивня. Низкий абсолютный прирост ЗНО тела матки установлен в Вейделевском, Красненском районах и г.Алексеевка. Построение математико-картографической модели выявило выраженную пространственную ориентацию и соседнее расположение как территорий с высоким, так и с низким абсолютным приростом (рис.3). Расчётные значения абсолютного прироста уровня рака яичников в

Рис..^Пространственное распределение территорий области с высоким, средним и низким абсолютным приростом частоты ЗНО тела матки в 2007-2011гг.

ухудшение результатов исходов с абсолютной убылью - 8,4% ежегодно.

Изучение и прогнозирование исходов злокачественных опухолей шейки матки по показателям качества жизни свидетельствует об улучшении общего состояния здоровья после завершения комбинированной терапии с 37,2+1,3 до 58,4±1,8 баллов (Р<0,001) или на 156,99%. Достигнуты и позитивные изменения по конкретным функциональным шкалам, среди которых наиболее существенно увеличилась медиана эмоционального и социального функционирования с репрезентативным различием в сравниваемые временные периоды. Под влиянием проведенного лечения достоверно возросли показатели физического ( с 71,0±0,9 до 75,3±1,1 баллов) и ролевого функционирования ( с 70,4±0,6 до 79,6±1,3 баллов). У больных раком шейки матки не изменилось только познавательное функционирование (табл.2).

Таблица 2

Динамика качества жизпи пациентов с ЗНО шейки матки в процессе

Компонента качества жизни Средняя величина при поступлении Средняя величина после лечения Достоверность различий

Физическое функционирование 71,0±0,9 75,3+1,1 Р<0,05

Эмоциональное функционирование 65,2±2,1 84,3+2,2 Р<0,001

Ролевое функционирование 70,4±0,6 79,6+1,3 Р<0,05

Познавательное функционирование 80,4+0,7 82,7+1,4 Р>0,05

Социальное функционирование 68,5+1,7 89,3+1,6 Р<0,001

Анализ симптомов и проявлений жизнедеятельности у пациентов с ЗНО шейки матки показал, что некоторые из них (тошнота/ рвота, одышка, запор, понос) после завершения лечения либо отсутствовали, либо их интенсивность проявлений оказалась незначительной (сон /бессонница - 3,7+0,1 балла). Значительно снизились усталость, боли в спине/тазу, финансовые трудности и возросла сексуальная активность.

Определение корреляции между компонентами качества жизни и общим состоянием здоровья пациентов выявило во всех случаях наличие прямой достоверной связи с коэффициентом корреляции от +0,26 с познавательным функционированием до +0,43 с эмоциональным функционированием. Прогнозирование общего состояния здоровья больных с раком шейки матки (у0 после лечения следует осуществлять посредством разработанной математической модели у|=77,014-0,154х|-0,091х2, где хг эмоциональное функционирование, х2- социальное функционирование. При прогнозировании общего состояния пациентов на основе данной модели отклонение составляет 4,27%. Созданы также математические модели, включающие физическое, ролевое, эмоциональное и познавательное функционирование, не превышающие требуемое отклонение при прогнозировании качества жизни.

ВЫВОДЫ

1. Математико-картографическое моделирование распространённости злокачественных новообразований шейки, тела матки и яичников не выявило зависимости их частоты от городского или сельского типа поселения, в которых она изменяется от 19,8 до 22,5, 30,8 до 28,5 и 17,6 до 19,0 случаев на 100 ООО женщин соответственно. Классификация территорий области по показателям статики рассматриваемых нозологий в соответствии с созданным алгоритмом показала, что неблагополучными являются Волоконовский, Грайворонский, Красненский районы и г.Алексеевка. Установлено выраженное географическое распределение территориальных систем высокого и низкого канцерогенного риска женских половых органов.

2. Математико-статический анализ временных параметров онкогинекологиче-ской патологии выявил максимальный абсолютный прирост частоты рака тела матки от +23,5 до +64,6 случаев на 100 000 женщин. При данной нозологии математико-картографическая модель характеризуется отчётливой пространственной ориентацией и соседним расположением как территорий с низким, так и высоким абсолютным приростом, находящихся соответственно в юго-восточной и северо-западной части области. Наибольшее увеличение заболеваемости раком шейки, тела матки и яичников произошло в Ивне и Яковлевском районе, относящихся к соседним территориям и расположенным на северо-западе области, и в Волоконовском районе.

3. Математическое прогнозирование злокачественных опухолей женского полового тракта в неблагополучных по показателю абсолютного прироста территориях свидетельствует о повышении уровня каждой нозологии во всех этих территориях, за исключением Яковлевского района. Однако наиболее быстро будет происходить рост заболеваемости раком шейки матки в Чернянском районе, составляя ежегодно +7,1 %юо.

4. По показателям пятилетней выживаемости больных раком шейки, тела матки и яичников за 2007-2011гг. неблагополучными территориями классифицированы Белгородский район, г.Губкин, г.Старый Оскол и г.Белгород, отличающиеся компактным расположением в центральной и северо-восточной части области. Рассматриваемый исход злокачественных опухолей женских половых органов детерминируется низкой от 45,3% до 50,7% пятилетней выживаемостью пациентов с раком яичников. Установлено идентичное распределение неблагополучных территорий при раке яичников и трёх нозологических форм злокачественных новообразований женской половой сферы. Высокие показатели исходов онкогинекологической патологии выявлены в Краснояружском, Борисовском, Грайворонском районах, расположенных на западе области, и Красненском районе и Валуйках, находящихся в восточной части.

5. В неблагополучных территориях, согласно краткосрочному прогнозированию, в большинстве случаев произойдёт увеличение пятилетней выживаемости с максимальной величиной в Белгородском районе при раке яичников. У больных с данной патологией в Губкине прогнозируется значительное ухудшение показателей исходов.

6. Исходы рака шейки матки по показателям качества жизни у больных после завершения противоопухолевой терапии сопровождаются повышением общего состояния здоровья на 156,99%, физического, эмоционального, ролевого и социального функционирования, сексуальной активности, регрессом или отсутствием симптомов заболевания. Математические модели, содержащие параметры качества жизни, обеспечивают с допустимым отклонением прогнозирование исходов лечения.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Выявление неблагополучных территорий по злокачественным новообразованиям женских половых органов рекомендуется осуществлять на основе разработанного алгоритма, математического моделирования и прогнозирования.

2. При разработке программ по выявлению рака тела, шейки матки и яичников следует учитывать прогнозируемые показатели статики и абсолютного прироста на ближайшие годы и математико-картографические модели.

3. Планирование объёма диагностических и скрининговых исследований при онкогинекологической патологии предлагается проводить в соответствии с количественными критериями высокого, среднего и низкого канцерогенного риска территорий.

4. Прогнозирование исходов злокачественных опухолей женской половой сферы предлагается выполнять по показателям пятилетней выживаемости и математическим моделям, включающим составляющие качества жизни.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Публикации в рецензируемых научных журналах и изданиях.

1. Пересыпкина, Е.А. Исследование информативности различных опухолевых биомаркёров [Текст] / М.А.Борисова, Е.А.Пересыпкина, С.Н.Гонтарев, А.ПЛковлев И Системный анализ и управление в биомедицинских системах.- 2011. -Т. 10, №4 -С.826 - 831.

2. Пересыпкина, Е.А. Математико-статистический анализ распространённости и прогнозирование репродуктивной патологии женщин и подростков [Текст] / И.В. Будник, Е.А. Пересыпкина, М.А. Борисова II Системный анализ и управление в биомедицинских системах. - 2012. - Т.11, №4 - С.856 - 861.

3. Пересыпкина, Е.А. Организация и использование банка данных о заболеваемости раком женских половых органов [Текст] / Н.М. Агарков, Е.А Пересыпкина // Известия Юго-Западного государственного университета. - 2012. - №2. - Ч.З. -С.258 - 263.

4: Пересыпкина, Е.А. Корреляционный и биоинформационный анализ разно-модальных параметров [Текст] / Н.М. Агарков, Е.А. Пересыпкина, М.А. Борисова, Е.Ю. Заикин, Т.А. Ворона // Известия Юго-Западного государственного университета. - 2012. - №2. - Ч.З. - С.297 - 301.

Статьи, труды и материалы конференций

5. Пересыпкина, H.A. Математический анализ информативности биомаркёров злокачественных новообразований [Текст] / М.А. Борисова, Е.А. Пересыпкина, А.Н. Забровский // Интегративные процессы в науке - 2011: Материалы международной научно-практической конференции. - М.,2011. - С.122 - 125.

6. Пересыпкина, Е.А. Оценка канцерогенного риска репродуктивной системы для индивидуального прогнозирования //Интегративные процессы в науке - 2011: Материалы международной научно-практической конференции. - М.,2011. - С.132 -137.

7. Пересыпкина, Е.А. Прогнозирование онкопатологии в Белгородской области [Текст] / Е.А. Пересыпкина, М.А. Борисова // Управление в биомедицинских, социальных и экономических системах: Межвузовский сборник научных трудов. -Воронеж, 2011. - С.40 - 42.

8. Пересыпкина, Е.А. Информативность биомаркёров при раке яичников //Моделирование и управление процессами в здравоохранении: Межвузовский сборник научных трудов. - Воронеж, 2011. - С. 18 - 22.

9. Пересыпкина, К.А. Матемагико-статисгический анализ динамики распространённости репродуктивной патологии женщин [Текст] / И.В. Будник, Е.А. Пересыпкина, М.А. Борисова // Актуальные проблемы и задачи в духовно-нравственном и физическом становлении молодёжи: Материалы межрегиональной научно-практической конференции. - Старый 0скол,2012. - С.83 - 85.

10. Пересыпкина, Е.А. Информативность биологических маркёров при раке репродуктивных органов [Текст] / Е.А. Пересыпкина, М.А. Борисова // Медико-экологические информационные технологии - 2012: Сборник материалов XV Международной научно-технической конференции. - Курск,2012. - С.93 - 98.

11. Пересыпкина, Е.А. Анализ и моделирование распространённости рака женских половых органов по показателям динамики в городах и сельских районах //Интегративные процессы в науке - 2013: Материалы международной научно-практической конференции. - М.,2013. - С.96 - 100.

Пересыпкина Елена Александровна

Моделирование и прогнозирование распространённости и исходов злокачественных новообразований женских половых органов

Автореферат

Сдано в набор 8.04.13. Подписано в печать 10.04.13. Формат 60x84'/,6. Бумага офсетная. Усл. печ. л. 1,0. Уч.-изд. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ 7 ООО БКИ «Везелица», г. Белгород, ул. Садовая, 92. Тел. 26-07-22

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата медицинских наук, Пересыпкина, Елена Александровна, Курск

ФГБОУ ВПО «Юго-Западный государственный университет»

МОДЕЛИРОВАНИЕ И ПРОГНОЗИРОВАНИЕ

РАСПРОСТРАНЁННОСТИ И ИСХОДОВ ЗЛОКАЧЕСТВЕННЫХ НОВООБРАЗОВАНИЙ ЖЕНСКИХ ПОЛОВЫХ ОРГАНОВ

03.01.09 - Математическая биология, биоинформатика (медицинские науки)

ПЕРЕСЫПКИНА Елена Александр

04201358177

Диссертация

на соискание учёной степени кандидата медицинских наук

Научный руководитель:

доктор медицинских наук, профессор Агарков Николай Михайлович

Курск - 2013

ОГЛАВЛЕНИЕ

Стр.

ВВЕДЕНИЕ............................................................................................................................... 4

Глава 1. ТЕНДЕНЦИИ РАСПРОСТРАНЁННОСТИ И ПРОГНОЗИРОВАНИЕ РАЗВИТИЯ И ИСХОДОВ РАКА ЖЕНСКИХ ПОЛОВЫХ ОРГАНОВ (Обзор литературы)............ 10

1.1. Заболеваемость ЗНО шейки, тела матки и яичников в современном мире и подходы к прогнозированию онкогинекологической патологии................................... 10

1.2. Показатели выживаемости и качества жизни при раке гениталий у женщин......................................................27

Глава 2. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ К АНАЛИЗУ РАСПРОСТРАНЁННОСТИ, ПРОГНОЗИРОВАНИЮ РАКА ЖЕНСКИХ ПОЛОВЫХ ОРГАНОВ И ИСХОДОВ ЗАБОЛЕВАНИЯ.....................................................................................................40

Глава 3. МОДЕЛИРОВАНИЕ И ПРОГНОЗИРОВАНИЕ РАСПРОСТРАНЁННОСТИ ЗНО ГЕНИТАЛИЙ У ЖЕНЩИН...............50

3.1. Математико-статистический анализ и моделирование заболеваемости раком женских половых органов по нозологиям и показателям статики в городских и сельских территориях.................................................................50

3.2. Анализ и моделирование распространённости ЗНО женской половой системы по показателям динамики

в городах и сельских районах..................................................75

3.3. Математическое прогнозирование заболеваемости раком женской половой сферы...............................................99

Глава 4. АНАЛИЗ И ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ИСХОДОВ РАКА

ЖЕНСКИХ ПОЛОВЫХ ОРГАНОВ..................................................106

4.1. Показатели пятилетней выживаемости у больных с раком шейки, тела матки и яичников................................... 106

4.2. Краткосрочное прогнозирование пятилетней выживаемости больных ЗНО гениталий у женщин неблагополучных территорий.................................................. 123

4.3. Качество жизни и его прогнозирование у пациентов

с раком шейки матки......................................................... 129

ЗАКЛЮЧЕНИЕ...............................................................................................................135

ВЫВОДЫ...........................................................................................................................140

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ................................................................142

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ..........................................................................................143

ПРИЛОЖЕНИЯ 168

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследования. Постоянным обьекюм внимаюпьно-го и разностороннего изучения современной онкологической гинекологии являются рак шейки матки, эндометрия и рак яичников, так как они составляют 95% по отношению к общему показателю заболеваемости всеми злокачественными опухолями женских половых органов [53]. По данным Международного агентства по изучению рака, ежегодно в мире регистрируется рак шейки матки у более 500 000 женщин, при этом 200 000 больных умирают в течение года [41], свыше 200 000 новых случаев рака яичников и более 100 000 женщин погибают 01 злокачественных новообразований (ЗНО) яичников [66,103], около 140 000 новых случаев заболеваний раком эндометрия [38].

Отмечается прогрессивный рост показателей заболеваемосш раком шейки матки у женщин разных стран мира. Известно, что рак данной локализации занимает второе место по частоте возникновения среди ЗНО у женщин [50]. В Российской Федерации раку шейки ма!ки принадлежит пятое место среди онкологических заболеваний и вюрая по зиция в структуре причин смерти от рака женщин до 45 лет [41]. В России ежегодно ЗНО шейки матки заболевают более 12 000 женщин с увеличением патологии среди молодых женщин в возрасте до 35 ле1 Рак тела матки остаётся в мире третьим по частоте среди всех злокачественных опухолей женских половых органов [38]. В последнее десятиле же в странах Европы и в России рак эндометрия вышел на первое месю, опережая рак шейки матки и яичников [38]. Заболеваемость раком 1сла матки и яичников составляет 16,7 и 13,7 в Европе и 16,2 и 13,5 случаев на 100 000 женского населения в 27 странах Европейского Союза [126| В странах Европы и Северной Америки по показателям заболеваемосш рак яичников занимает второе место среди опухолей женских гениталий,

уступая первое ЗНО тела матки [103]. Каждый год в США диагностируется более 25 ООО новых случаев рака яичников и около 75% из них находятся в запущенной стадии [157]. Смертность же от рака яичников прочно удерживает первую позицию в России [59,72], а в США выступает четвёртой причиной онкологической смертности [157].

Всё сказанное выше указывает на актуальность проведения матема-тико-статистического анализа и моделирования распространённости ЗНО женских половых органов с дифференциацией территорий по степени канцерогенного риска. Кроме того, при изучении заболеваемости раком женских гениталий не определяются и не используются при классификации территориальных систем показатели абсолютного прироста и темпа роста новых случаев патологии, что не позволяет объективно оценить происходящие тенденции. Прогнозирование динамики распространённости злокачественных опухолей шейки, тела матки и яичников на территориальном уровне практически не реализуется в выполняемых исследованиях.

При ЗНО женского полового тракта прогноз акцентирован на про-грессировании или ремиссии заболевания у больных и базируется на частоте встречаемости клинических симптомов и содержании отдельных опухолевых маркёров [12,133]. Однако при прогнозировании исходов злокачественных опухолей женских гениталий не применяются показатели качества жизни пациентов, считающиеся, по мнению некоторых учёных [100,181], важнейшими критериями после пятилетней выживаемости. Не осуществляется прогнозирование последней в зависимости от нозологических форм рака женских половых органов и онкологического риска территории.

Исследование проведено в соответствии с планов НИР ФГБОУ ВПО «Юго-Западный государственный университет» и региональной программой «Онкология».

Цель исследования - совершенствование выявляемое™ злокачественных новообразований женских половых органов посредством моделирования и прогнозирования распространённости и исходов данной патологии.

Достижение указанной цели предусматривает решение следующих задач исследования:

- определение канцерогенного риска городских и сельских территорий области для рака гениталий у женщин по показателям заболеваемости,

- выполнение математико-статистического анализа и моделирования распространённости злокачественных опухолей женской половой системы по нозологиям и параметрам абсолютного прироста (убыли),

- проведение математического прогнозирования заболеваемости раком шейки, тела матки и яичников в неблагополучных территориальных системах,

классификация территорий и построение математико-картографических моделей по пятилетней выживаемости больных раком женского полового тракта,

- прогнозирование исходов злокачественных новообразований женских половых органов по показателям пятилетней выживаемости и качества жизни на территориальном и индивидуальном уровнях.

Научная новизна результатов работы.

1. Разработан алгоритм математического моделирования и прогнозирования распространённости злокачественных новообразований женских половых органов, представленный дифференцированным исследо-

ванием показателей статики и абсолютного прироста заболеваемости раком шейки, тела матки и яичников в городских и сельских территориях и выполнением краткосрочного прогнозирования.

2. Построены математико-картографические модели заболеваемости женщин злокачественными опухолями гениталий, отличающиеся выраженным пространственным распределением территорий высокого и низкого риска по рассматриваемой форме рака.

3. Осуществлена классификация сельских и городских поселений по выделенным границам абсолютного прироста рака шейки, тела матки и яичников и установлена негативная динамика в ряде сельских районов.

4. Получены прогнозные оценки по изменению онкологической ситуации в неблагополучных территориях по нозологиям рака женских половых органов.

5. Разработаны математические модели, отличающиеся включением физического, эмоционального, ролевого, познавательного и социального функционирования, и обеспечивающие с необходимым требованием прогнозирование исходов злокачественных новообразований шейки матки по компонентам качества жизни.

6. Установлены классификационные критерии пятилетней выживаемости больных раком шейки матки, эндометрия и яичников для благополучных, относительно благополучных и неблагополучных территорий и детерминированность исходов этих заболеваний пятилетней выживаемостью пациентов с раком яичников.

7. Определены прогнозируемые показатели выживаемости при злокачественных опухолях шейки, тела матки и яичников в неблагополучных территориальных системах.

Научно-практическое значение диссертации.

Полученные результаты обеспечивают разработку и реализацию программ по выявляемое™ злокачественных новообразований женских половых органов, поскольку применением математико-картографического моделирования, математического ранжирования и прогнозирования достигается выделение приоритетных территорий как на текущий момент, так и в краткосрочной перспективе.

Количественные параметры высокого, среднего и низкого онкоги-некологического риска территориальных систем конкретизируют размеры финансирования на проведение диагностических и профилактических мероприятий, содержание и объём превентивных и скрининговых исследований.

Выделены не только неблагополучные территории по исходам злокачественных опухолей гениталий у женщин, но и показано влияние пятилетней выживаемости больных раком яичников на результаты классификации.

Данные математического прогнозирования и исследования пятилетней выживаемости и качества жизни пациентов имеют практическое значение при планировании и коррекции лечения. Достигнуто улучшение общего состояния здоровья и составляющих качества жизни больных раком шейки матки после завершения лечения.

Внедрение результатов работы.

Результаты исследования внедрены в клиническую практику МУЗ «Городская больница №2 г.Белгорода», в учебный процесс ФГБОУ ВПО «Юго-Западный государственный университет» при обучении студентов по дисциплине «Математическое моделирование» и ФГБОУ ВПО «Курский государственный университет» при подготовке студентов по специальности «Медицинская психология».

Апробация работы.

Основные результаты диссертационной работы доложены и обсуждены на: Международной научно-практической конференции «Интегра-тивные процессы в науке-2011 »(Москва, 2011г.), Межрегиональной научно-практической конференции «Актуальные проблемы и задачи в духовно-нравственном и физическом становлении молодёжи (Старый Ос-кол, 2011г.), на XV Международной научно-технической конференции «Медико-экологические информационные технологии - 2012»(Курск, 2012г.), Международной научно-практической конференции «Интегра-тивные процессы в науке - 2013»(Москва, 2013г.).

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 11 научных работ, в том числе 4- в рекомендованных ВАК изданиях.

Структура и объём диссертации.

Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения, выводов и практических рекомендаций, списка литературы из 110 отечественных и 83 зарубежных публикаций, приложения. Работа изложена на 168 страницах, иллюстрирована 30 таблицами, 29 рисунками.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Математико-статистическое моделирование распространённости и динамики злокачественных новообразований женских половых органов обеспечивают выявление онкогинекологического риска территорий.

2. Классификация территорий по показателям пятилетней выживаемости пациентов с раком гениталий у женщин способствует совершенствованию выявляемое™ данной патологии.

3. Прогнозирование заболеваемости и исходов злокачественных опухолей женских половых органов характеризуют в краткосрочной перспективе тенденции лечения и качество жизни больных.

Глава 1. ТЕНДЕНЦИИ РАСПРОСТРАНЁННОСТИ И ПРОГНОЗИРОВАНИЕ РАЗВИТИЯ И ИСХОДОВ РАКА ЖЕНСКИХ ПОЛОВЫХ ОРГАНОВ (Обзор литературы).

1.1.Заболеваемость ЗНО шейки, тела матки и яичников в современном мире и подходы к прогнозированию онкогинекологической патологии.

В современной онкогинекологии безусловно наибольший практический интерес представляют злокачественные новообразования (ЗНО) тела матки, яичников и шейки матки [9, 28, 62, 71]. Среди 10 наиболее распространённых видов рака у женщин в Европе в 2008г. рак яичников диагностирован впервые у 4,5% или у 66734 женщин, рак тела матки у 5,5% или у 82527 женщин, рак шейки матки у 3,7% или у 54753 женщин [126] против 28,2% рака молочной железы, 13,7% колоректального рака, 6,7% рака лёгких. За 2008г. в Европе умерло от рака яичников 5,5% или 41929 женщин, рака шейки матки - 3,3% или 25025 женщин, рака тела матки -2,9% или 21670 женщин среди 10 наиболее распространённых ЗНО у женского населения.

В 27 странах Европейского Союза в 2008г. абсолютное число и удельный вес впервые заболевших раком тела матки составило 55900 женщин и 5,0%, раком яичников - 45300 женщин и 4,1%, раком шейки матки - 31400 и 2,8% среди всех 1113400 случаев рака среди женщин [126]. В структуре смертности на указанные формы рака приходится соответственно 2,4%, 5,3% и 2,5% от всех ЗНО у женщин.

В структуре онкогинекологической заболеваемости в Российской Федерации ведущее место занимают три опухоли: рак тела матки -40,9%, рак яичников - 29,7% и рак шейки матки - 22,9% [101]. В целом

же онкогинекологическая заболеваемость составляет 15,8% в общей структуре заболеваемости женщин ЗНО. Среди ЗНО женских половых органов на фоне благоприятной тенденции в заболеваемости раком шейки матки неуклонно возрастает частота опухолей яичников и особенно тела матки [4, 29, 63].

В большинстве стран Европы и в России отмечаются высокие показатели заболеваемости раком тела матки и раком яичников [125, 126, 186]. Так, заболеваемость раком тела матки и раком яичников в 1999г. в Австрии соответственно составляла 22,3 и 18,9 на 100 ООО женского населения; в Дании - 22,7 и 22,9; в Финляндии - 28,2 и 22,0;в Бельгии -23,3 и 21,1; в России - 18,8 и 14,8; в Беларуси - 20,0 и 15,3 на 100 000 женщин [125].

В 2008г. наиболее высокий уровень заболеваемости раком тела матки среди включенных в исследование 27 стран Европейского Союза регистрировался в Чешской Республике (25,0 случаев на 100 000 женщин), Словакии (25,0), Латвии (24,1) и Литве (23,5 случая на 100 000 женщин) [126]. Крайне низкой заболеваемость раком тела матки оказалась в Албании - 8,4 и Румынии - 8,9 на 100 000 женского населения. Средние значения интенсивного показателя заболеваемости данной локализацией рака приходятся на Исландию (15,1 на 100 000 женщин), Англию (15,7), Италию (15,3), Испанию (15,2), Швейцарию (15,5) и Российскую Федерацию (15,8 на 100 000 женщин) [126].

Заболеваемость раком яичников в странах Европейского Союза в 2008г. значительно ниже, чем уровень рака тела матки. Максимальная частота рака яичников установлена в Латвии (19,3 на 100 000 женщин), Литве (18,7), Болгарии (18,5), Ирландии (18,2), Чехии (17,6 на 100 000

женщин) [126]. Напротив, в южной части Европейского Союза выявлена низкая заболеваемость раком яичников, составившая в Кипре 6,9 случаев, Албании 7,2 случая и Португалии 7,3 случая на 100 ООО женского населения. В России и Республике Беларусь зарегистрирован приблизительно одинаковый уровень ЗНО яичников -14,4 и 15,2 на 100 ООО женщин соответственно [127]. Заболеваемость раком шейки матки в России составляет 15,8 на 100 000 женского населения, а в Республике Беларусь - 14,4 на 100 000 женщин [31].

Следовательно, высокие уровни заболеваемости злокачественными опухолями органов репродуктивной системы в странах Европы, России на протяжении последнего десятилетия свидетельствует о приоритетном социальном и медицинском значении этой проблемы и об актуальности анализа их распространённости [10, 94, 115, 144, 161]. Доля рака вульвы, влагалища, маточной трубы, сарком в России колеблется от 5% до 7% [102].

Показатель заболеваемости ЗНО женских половых органов в Уфе характеризуется колебаниями от 32,6°/00оо до 58,1%ооо [84] и увеличился с 39,1 случаев в 1974-1998гг. до 50,5 случаев на 100 000 женщин в 19992004гг. В общей сумме больных ЗНО женских половых органов за 19742004гг. 34,1% приходится на долю рака тела матки или 5,9% от всей заболеваемости ЗНО, зарегистрированных у женщин. Заболеваемость раком тела матки в Уфе возросла с 8,4 в 1974-1998гг. до 22,8 на 100 000 женщин в 1999-2004гг. [84], а в Санкт-Петербурге с 8,1 в 1980г. до 14,5 на 100 000 женщин в 1997г. (стандартизованные показатели) или на 79% [102]. Тенденция к росту показателей заболеваемости раком эндометрия в Санкт-Петербурге наблюдается последние пятнадцать лет [11]. Абсолютное число заболевших увеличилось в 2 раз