Энтропийная методика оценки гигиенической активности подрастающего поколения. Методические рекомендации
(утв. Минздравом РФ 01.07.2003 № ФЦ-3402)
Утверждаю
Главный врач Федерального
центра госсанэпиднадзора,
Заместитель Главного
государственного санитарного
врача Российской Федерации
Е. Н. Беляев
1 июля 2003 г. № ФЦ-3402
1 августа 2003 года
ЭНТРОПИЙНАЯ МЕТОДИКА ОЦЕНКИ ГИГИЕНИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ ПОДРАСТАЮЩЕГО ПОКОЛЕНИЯ
1. Разработаны: Санкт-Петербургской государственной медицинской академией им. И.И. Мечникова, Федеральным государственным учреждением «Центр госсанэпиднадзора в Липецкой области».
2. Утверждены и введены в действие Главным врачом Федерального центра государственного санитарно-эпидемиологического надзора Министерства здравоохранения Российской Федерации — заместителем Главного государственного санитарного врача Российской Федерации Е.Н. Беляевым 1 июля 2003 года.
Методические рекомендации посвящены энтропийной методике оценки изучения гигиенической активности у подрастающего поколения.
Методические рекомендации предназначены для врачей — организаторов здравоохранения, специалистов санитарно-гигиенического и эпидемиологического профиля, педиатров, медицинских работников амбулаторно-поликлинических учреждений, центров медицинской профилактики, работников детских дошкольных и школьных учреждений, преподавателей и студентов медицинских и педагогических вузов.
Одним из важных методологических аспектов оценки рисков является выбор адекватных критериев влияния того или иного фактора на здоровье человека. В медико-социальных исследованиях, на основе которых обычно производится оценка экологических и социальных факторов риска, как правило, используются различные групповые характеристики здоровья, в том числе статистические показатели заболеваемости, физического развития, различные демографические характеристики естественного движения населения.
Общим недостатком такого рода характеристик является их малая эффективность при выявлении ранних, донозологических изменений здоровья. Кроме того, все более расширяющееся медицинское обслуживание населения на основе частной врачебной практики делает данные о заболеваемости, получаемые на основе официальных статистических отчетных форм, все менее полными и, соответственно, менее достоверными. Пожалуй, единственным исключением в ряду традиционных методов изучения здоровья населения являются специальные углубленные медицинские обследования. Однако из-за трудоемкости и вытекающей отсюда немалой стоимости широкого распространения такие исследования не получают.
В случае проведения медико-социальных исследований к перечисленным проблемам оценок факторов риска нередко добавляется и проблема изучения достаточно большого множества характеристик, прямо или косвенно связанных с социальной и социально-психологической составляющей понятия «здоровья».
Для описания этого явления мы используем термин «гигиеническая активность». Тесно взаимосвязанная с характером гигиенических установок, возникновением и развитием потребностей, соответствующих здоровому образу жизни, гигиеническая активность человека выступает как основополагающая составляющая в механизме формирования здорового образа жизни, как составная часть термина «здоровье», который дается в известном определении ВОЗ.
Существенной методологической проблемой выявления, изучения и оценки гигиенических потребностей и гигиенической активности является изучение поведенческих характеристик отдельных лиц или групп населения. В основе этого метода лежит понимание того, что любая потребность реализуется в определенной деятельности, в поведенческих актах индивида.
В статистическом исследовании множество частных характеристик одного какого-либо явления или, как говорят в математической статистике, полная группа событий, параметры которых можно измерить, нередко называется статистическим ансамблем. С формальной точки зрения, чем больше статистический ансамбль, тем более объективными могут быть выводы, полученные при его анализе. Кроме того, если в основу медико-социального исследования закладывается ограниченный в размерах статистический ансамбль, то уже изначально такое исследование может игнорировать идею комплексного изучения факторов риска с учетом многообразия форм жизнедеятельности человека.
В свою очередь, использование обширного статического комплекса порождает необходимость решения еще одной сложной задачи, обусловленной необходимостью охватить все многообразие исследуемых гигиенических характеристик ограниченным числом обобщающих оценок. При этом имеется в виду несложность вычислительных процедур, автоматизация которых с помощью современных средств вычислительной техники не составляет принципиальных проблем. Проблема заключается в необходимости создания алгоритма, обеспечивающего однозначное оценивание разнообразного по качественному составу и весьма вариабельного по возможным значениям отдельных характеристик статистического ансамбля, описывающего те или иные формы жизнедеятельности человека.
В этой связи, весьма актуальным представляется поиск методов, позволяющих получать обобщенные оценки, которые мало зависели бы от величины статистического ансамбля и от пределов колебаний отдельных характеристик, составляющих этот ансамбль. Одним из путей решения данной проблемы является использование энтропийного подхода.
Энтропия является одним из фундаментальных понятий существующего материального мира. Являясь базисным понятием в термодинамике (второй закон, второе начало термодинамики), в теории информации энтропия показывает меру неупорядоченности, неопределенности, вариабельности различных систем и процессов. К. Шеннон предложил использовать энтропию как математически точную меру неопределенности информации, опираясь на следующие свойства энтропии.
Во-первых, энтропия как мера неопределенности растет с ростом числа возможных исходов.
Во-вторых, общая энтропия нескольких опытов равна простой сумме энтропии отдельных опытов, иначе говоря, мера энтропии обладает аддитивностью. Эти свойства энтропии позволяют использовать нетрадиционный принцип комплексной оценки больших статистических ансамблей, неизбежно появляющихся при изучении медико-социальных проблем.
Кроме того, имеется еще одно свойство энтропии, которое удобно с точки зрения гигиенических оценок факторов риска. Суть этого свойства состоит в том, что функционирующие системы с более активно протекающими в них различными процессами характеризуются большей энтропией. В полной мере этим свойством обладают биологические и социальные объекты. К этим же объектам относится и обратное свойство энтропии: чем медленнее протекают процессы, тем энтропия меньше. Предельный случай — когда энтропия равна нулю — для биологических объектов означает смерть. Таким образом, величина энтропии может выступать как критерий «биологического» здоровья человека.
В основу использования комплексной оценки гигиенических характеристик с помощью энтропии положено вполне очевидное обстоятельство: при оценке здоровья необязательным является учет «правильности» или «неправильности» суждений и активности опрошенных лиц (интервьюированных). Главным для такого рода оценок является вариабельность (энтропия) ответов на множество поставленных вопросов и вариантов поступков, интересов человека, его потребностей. Именно эта вариабельность характеризует, в конечном счете, гигиеническую активность респондента. Чем хуже здоровье человека, тем меньше разнообразие, то есть энтропия его активности. В соответствии с этим, менее активным, менее вариабельным, «плоским» становятся восприятие и оценка больным человеком себя и окружающего мира. В том числе, уменьшается вариабельность субъективных оценок складывающейся или уже сложившейся вокруг него ситуации, сужаются оценки причинности происходящих с ним изменений. Можно сказать, что сужение гигиенической активности при заболеваниях или донозологических состояниях подтверждает правомерность одного из классических определений болезни: «Болезнь есть стесненная в своей свободе жизнь» (Маркс К. и Энгельс Ф., М., 1955. — Сочинения, 2 изд., т. 1. — c. 64.). И наоборот, высокая активность личности соответствует одному из главных критериев здоровья — высокой социально-психологической активности человека, что обуславливает повышенное, обостренное (рельефное) восприятие и яркое оценивание объективно существующих реальностей внешнего мира и своего «я».
Несомненно, что такого рода социально-психологические реакции у нормальных людей имеют границы в пределах разумного. Выход за эти границы проявляется чрезмерно «чувствительным» восприятием окружающей реальности и, как следствие такого рода восприятия, различными истероидными реакциями, либо, наоборот, заторможенным реагированием на окружающую действительность. В качестве крайнего проявления такого рода восприятия можно привести пример хорошо известного специалистам симптома, характерного для ряда заболеваний, называемого «эмоциональной тупостью». В этом случае больной либо совсем перестает эмоционально реагировать на происходящее вокруг, либо реагирует очень слабо.
Кроме того, методика оценки гигиенической активности человека на основе учета энтропии базируется на принятии еще одного положения. Согласно ему, даже если наблюдается повышенная активность ряда процессов, связанная с развитием патологии, равно как и повышенная активность человека, связанная с возникновением и реализацией негативных потребностей, несовместимых со здоровым образом жизни (расширенное потребление алкоголя, интенсивное курение, прием наркотиков и т.п.), данная активность носит избирательный характер. В сферу этой активности не попадают большинство «видов» активности нормального, здорового человека. Более того, патологическая активность каких-либо процессов неизбежно сопровождается торможением других процессов. Аналогичные тенденции наблюдаются и в области социально-психологической активности. Здесь круг интересов, служащих, как известно, побудительной основой любой активности личности, значительно сужается (депривируется) или в интересах удовлетворения негативных потребностей, или вследствие разрушения личности. Графически изменение структуры потребностей личности при возникновении и развитии алкогольных потребностей предлагал изображать Э.Е. Бехтель (1986) примерно следующим образом:
┌─┐
┌─┬─┤\├─┬─┐
┌─┤\│\│\│\│\├─┐
┌─┬─┤\│\│\│\│\│\│\├─┬─┐
┌─┤\│\│\│\│\│\│\│\│\│\│\├─┐
┌─┤\│\│\│\│\│\│\│\│\│\│\│\│\├─┐
┌─┬─┤\│\│\│\│\│\│\│\│\│\│\│\│\│\│\├─┬─┐
│ │ │\│\│\│\│\│\│\│\│\│\│\│\│\│\│\│\│\│
└─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┘
II
┌─┐
┌─┤\├─┐
┌─┤\│\│\├─┐
┌─┤\│\│\│\│\├─┐
┌─┤ │\│\│\│\│\│\├─┬─┐
┌─┬─┤ │ │\│\│\│\│\│\│\│\├─┬─┐
┌─┬─┬─┤ │ │ │ │\│\│\│\│\│\│\│\│\│\├─┬─┐
│ │ │ │ │ │ │ │\│\│\│\│\│\│\│\│\│\│\│\│
└─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┘
III
┌─┐
│\│
│\│
┌─┤\├─┐
┌─┤ │\│\├─┐
┌─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┤ │ │\│\│\├─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┐
│ │ │ │ │ │ │ │ │ │\│\│\│\│\│\│\│\│\│\│
└─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┘
Рис. 1. Изменение структуры потребностей личности на ранних
этапах злоупотребления алкоголем (I и II)
и развития алкоголизма (III)
В этой связи очевидной становится еще одна методическая проблема медико-социальных исследований, связанная с использованием социологического опроса в проспективных исследованиях, основой которых является детальное изучение лиц с какой-либо патологией. Например, результаты опроса больных язвенной болезнью желудка могут свидетельствовать о качестве специализированного медицинского обслуживания больных с этой патологией. Однако на объективность результатов такого опроса существенное влияние оказывают изменение адекватности ответов в зависимости от того, в какой стадии (ремиссии или обострения) заболевания находились респонденты в момент опроса. Таким образом, необходимо внимательно и осторожно подходить к организации таких опросов и оценкам, получаемым на основе соцопросов при проспективных исследованиях.
Недоучет этих обстоятельств приводит к появлению научных работ с сомнительными результатами. Ярким примером может служить кандидатская диссертация, выполненная в начале 80-х годов на кафедре социальной гигиены одного из медицинских вузов Ленинграда. В этой диссертации объектом социологического опроса стали психически больные лица, в том числе и в стадии обострения заболевания.
В целом, если рассматривается достаточно большое число характеристик гигиенической активности, то, несмотря на возможный «патологический всплеск» узкого круга интересов и вытекающей из них патологической активности, суммарная активность (разнообразие, энтропия) нездорового (больного) человека будет неизбежно уменьшаться. Соответственно, чтобы уловить эту тенденцию необходимо иметь достаточно широкий набор частных характеристик жизнедеятельности. Это положение согласуется с правилом оценивания энтропии, согласно которому для получения достоверных выводов вариационный ряд (статистический ансамбль) должен содержать не менее 100 единиц отсчета.
В основу алгоритма статистической оценки гигиенической активности положено формальное рассмотрение каждой из частных характеристик, составляющих ансамбль, в виде случайной дискретной величины, значения (уровни) которых образуют полную группу событий, описывающую гигиеническую активность обследуемого респондента. В этом случае величина энтропии для одного члена статистической совокупности рассчитывается по известной формуле К. Шеннона:
i=n
H = — SUM p(x ) log p(x ), i=1 i 2 i
где: p(x ) — вероятность регистрации i-гo уровня; i n — количество уровней случайных дискретных величин, составляющих статистический ансамбль.
В принципе, двоичный логарифм в формуле может быть заменен из соображений удобства натуральным или десятичным, что эквивалентно лишь
изменению масштабного коэффициента.
Вероятность p(x ) оценивается по частоте m , заполнения i-го уровня в i i
статистическом ансамбле:
p(x ) = m / M, i i где М - количество дискретных величин, составляющих статистический
ансамбль.
Для любой статистической группы (выборки) единиц наблюдения общая энтропия является простой суммой энтропии входящих в нее единиц наблюдения. Поскольку сравниваемые группы обычно имеют различную численность, в качестве итоговой, комплексной оценки используется удельная энтропия, то есть доля общей энтропии группы, приходившаяся, в среднем, на одну единицу наблюдения группы.
Как уже говорилось, в статистическом смысле энтропия является мерой рассеяния, разнообразия, во многом подобной статистической дисперсии, которая широко применяется в практике медико-социальных исследований. Но в отличие от последней процесс вычисления меры энтропии, приведенный выше, значительно проще, к тому же ее использование не требует учета закона и параметров распределения исследуемой совокупности. Например, для оценки дисперсии необходимо соответствие исследуемой совокупности закону нормального распределения. Кроме того, на величину дисперсии оказывает влияние величина средней арифметической, которая выступает как центр распределения при оценке степени рассеяния, вариант в совокупности.
Это влияние можно проследить на следующих условных данных. Предположим, что дисперсия какой-либо группы балльных оценок была равна 0,9, а средний балл этих оценок равнялся 3,2. В другой группе оценок дисперсия также составляла 0,9, но средний балл равнялся 4,9. Несмотря на равенство дисперсий в обоих случаях, фактическая степень рассеяния балльных оценок в первой и второй группах была разной.
Это хорошо демонстрирует коэффициент вариации, который в первом случае был равен ___ /0,9
c = ----- х 100% = 29,6 ~ 30%. 3,2
c = ----- х 100% = 19,3 ~ 19%. 4,9
То есть вариабельность данных, несмотря на равенство дисперсий, в первом случае была заметно большей, чем во втором.
Для комплексной оценки гигиенической активности нами использовалось 130 учетных признаков, полученных с помощью анкетирования 3000 учащихся. Эти учетные признаки являлись характеристиками социально-психологического здоровья респондентов в самом широком смысле термина «здоровье», в том числе, они характеризовали понимание респондентами необходимости правильного взаимодействия с системой медико-социальной помощи в целях профилактики заболеваний, адекватность оценивания факторов внешней среды и других факторов, способствующих укреплению здоровья, и, напротив, разрушающих здоровье человека.
Величина полученной меры энтропии гигиенической активности достаточно очевидно была связана с показателями заболеваемости опрошенных молодых лиц. Чем хуже были эти показатели, тем заметнее было уменьшение энтропии. Так, среди респондентов, которые не предъявляли никаких жалоб или считали, что у них есть незначительные нарушения здоровья, но обращаться по этому поводу к врачу нет необходимости, показатели энтропии составили 0,306 (здесь и далее количество дискретных величин, составляющих статистический ансамбль, на основе которого проводилось вычисление энтропии, принимался равным 130). Среди обследованных, считавших, что у них есть признаки заболеваний и они нуждаются в проведении медицинского обследования и рекомендациях врача, показатели энтропии составили 0,254. В промежуточной группе, где преобладали неопределенные оценки, показатели энтропии составляли 0,292.
Для подтверждения такой динамики показателей нами были рассмотрены еще два варианта группировок. В первую группу отбирались лица, которые не предъявляли жалоб со стороны различных органов и систем, а также считали, что выполняемая ими работа или учеба соответствуют состоянию их здоровья. Во вторую группу включались лица, которые предъявляли такие жалобы и считали, что выполняемая ими работа или учеба не соответствуют состоянию их здоровья. По отдельным группам заболеваний распределение показателей энтропии гигиенической активности выглядело следующим образом (табл. 1).
ПРОЯВЛЕНИЯ ПРИЗНАКОВ РАЗЛИЧНЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ
| Локализация жалоб | Жалоб нет. Работа соответствует здоровью | Жалобы есть. Работа не соответствует здоровью |
|---|---|---|
| Органы дыхания | 0,323 | 0,272 |
| ЛОР органы | 0,324 | 0,253 |
| Нервная система и органы чувств | 0,320 | 0,261 |
| Кожа и подкожная клетчатка | 0,315 | 0,298 |
| Органы пищеварения | 0,308 | 0,288 |
Как свидетельствуют представленные ниже результаты социологического опроса обучающейся молодежи, снижение интереса к физической культуре и позитивное отношение к курению тесно взаимоувязаны со снижением гигиенической активности обследуемых (табл. 2), то есть активное занятие физкультурой не способно полностью компенсировать тот вред, который наносит курение здоровью человека.
ОТНОШЕНИЯ К ФИЗИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРЕ И КУРЕНИЮ
| Отношение к физкультуре | Отношение к курению | Итого | ||
| не курят | курят изредка | курят постоянно | ||
| Не занимаются | 0,455 | 0,112 | 0,116 | 0,209 |
| Занимаются регулярно | 0,389 | 0,295 | 0,293 | 0,340 |
| Всего | 0,401 | 0,234 | 0,230 | 0,304 |
Использование показателей энтропии при медико-социальных исследованиях факторов риска позволяет проводить детальный анализ роли различных неблагоприятных факторов с учетом еще одного аспекта понимания термина «здоровье населения», связанного с восприятием неблагоприятных факторов как факторов риска на основе учета их влияния на такое сложное и многомерное явление, как мотивация или демотивация гигиенической активности.
Например, известно, что любая активность может усиливаться (стимулироваться) или, наоборот, ослабевать (демотивироваться) под воздействием различных факторов. В ситуации, когда тот или иной фактор оказывает влияние, демотивирующее гигиеническую активность личности, он также приобретает свойство фактора риска.
В качестве примера можно рассмотреть результаты нашего исследования, которые наглядно свидетельствуют о том, что высокие нервно-психические или стрессовые нагрузки на производстве (в учебном заведении) могут снижать, демотивировать гигиеническую активность. Так, среди группы лиц, подвергавшихся на производстве постоянным стрессовым нагрузкам, величина энтропии их гигиенической активности составляла 0,199. Среди учащихся, которые не подвергались таким нагрузкам, величина энтропии оказалась значительно выше — 0,307.
Показатели энтропии гигиенической активности позволяют со всей очевидностью продемонстрировать ложность представления о курении и употреблении алкоголя как о средствах эффективного противодействия стрессовым нагрузкам.
Как свидетельствуют результаты проведенного нами анализа данных специального исследования, среди некурящих молодых людей в возрасте от 16 до 30 лет, подвергавшихся постоянным стрессовым нагрузкам на производстве или по месту учебы, показатели гигиенической энтропии составляли 0,315, у лиц, не подвергавшихся этим нагрузкам, — 0,420. Среди курящей молодежи аналогичные показатели составляли, соответственно, 0,148 и 0,253.
В группе пьющих не чаще нескольких раз в месяц показатели гигиенической энтропии составляли 0,201 у лиц, подвергавшихся постоянным стрессовым нагрузкам на производстве или по месту учебы, и 0,309 — у лиц, не подвергавшихся таким нагрузкам. У молодых людей, пьющих несколько раз в неделю, соотношение показателей было 0,177 и 0,308, соответственно.
Общность и взаимосвязь негативного влияния на гигиеническую активность прослеживается и при энтропийной оценке взаимодействия курения и расширенного употребления алкоголя (табл. 3).
УПОТРЕБЛЕНИЯ ИМИ АЛКОГОЛЯ И КУРЕНИЯ
| Частота употребления алкоголя | Табакокурение | |
| не курят | курят более 6 лет | |
| Не употребляют или употребляют редко | 0,405 | 0,361 |
| Злоупотребляют | 0,386 | 0,286 |
| Итого | 0,404 | 0,326 |
Из представленных данных видно, что и алкоголь, и курение играют самостоятельную роль в разрушении гигиенической активности молодежи, а одновременное злоупотребление алкоголем и длительное курение сопровождаются самым значительным падением гигиенической активности. Соответственно, среди учащихся, активно занимавшихся физкультурой, некурящих или курящих эпизодически выявлялось значительно меньше. Так, среди мужчин, регулярно занимавшихся спортом, некурящих или курящих эпизодически было более 72,0%, в то время, как среди лиц, не занимавшихся физической культурой, — 47,0%.
Составной частью здорового образа жизни подрастающего поколения является их позитивное отношение к физкультуре (рис. 2).
┌─┐ ┌─┐
│ │ - негативное │\│ - позитивное
└─┘ └─┘
| 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 | 0,15 | 0,09 | |||||
| \\\\\ | |||||||
| 0,05 | \\\\\ | \\\\\ | |||||
и отношении к табакокурению
Аналогичным образом распределились и показатели гигиенической энтропии с учетом различного отношения к действию курения на окружающих. Так, среди некурящих респондентов, негативно оценивающих действие курения на окружающих, показатель энтропии составлял 0,41, среди лиц, пристрастно курящих и не считающих, что курение вредно действует на окружающих, — 0,22.
Таким образом, показатели энтропии, не требующие создания сложных вычислительных алгоритмов, могут выступать в качестве объективных комплексных характеристик значимости факторов риска при медико-социальных исследованиях.
1. Рейф Ф. Статистическая физика. — М.: Наука, 1986. — 336 с.
2. Шеннон К.Э. Работы по теории информации и кибернетике. — М.: Ил., 1963. — 829 с.