fcmedicineФундаментальная и клиническая медицинаFundamental and Clinical Medicine2500-07642542-0941КемГМУ10.23946/2500-0764-2023-8-1-43-53fcmedicine-675Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL RESEARCHСовременные подходы к созданию прогностических моделей энтеровирусной (неполио) инфекцииCurrent approaches to modeling of epidemic process of non-polio Enterovirus infectionshttps://orcid.org/0000-0003-1635-5458НовосёловаМ. В.NovoselovaM. V.

Новосёлова Маргарита Владимировна, аспирант кафедры эпидемиологии, инфекционных болезней и дерматовенерологии

650056, г. Кемерово, ул. Ворошилова, д. 22а

Dr. Margarita V. Novoselova, MD, PhD Student, Department of Epidemiology, Infectious Diseases, Dermatology and Venereology

22a, Voroshilova Street, Kemerovo, 650056

nov-rita@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9733-5039ПоцелуевН. Ю.PotseluevN. Yu.

Поцелуев Николай Юрьевич, кандидат медицинских наук, доцент кафедры гигиены и основ экологии человека

656038, г. Барнаул, пр. Ленина, д. 40

Dr. Nikolay Y. Potseluev, MD, PhD, Associate Professor, Department of Hygiene and Human Ecology

40, Lenina Prospekt, Barnaul, Altai Territory, 656038

https://orcid.org/0000-0002-8616-3227БрусинаЕ. Б.BrusinaE. B.

Брусина Елена Борисовна, член-корреспондент РАН, доктор медицинских наук, профессор, заведующая кафедрой эпидемиологии, инфекционных болезней и дерматовенерологии

650056, г. Кемерово, ул. Ворошилова, д. 22а

Prof. Elena B. Brusina, MD, DSc, Corresponding Member of the Russian Academy of Sciences, Professor, Head of the Department of Epidemiology, Infectious Diseases, Dermatology and Venereology

22a, Voroshilova Street, Kemerovo, 650056

ФГБОУ ВО «Кемеровский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской ФедерацииРоссияKemerovo State Medical UniversityRussian FederationФГБОУ ВО «Алтайский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской ФедерацииРоссияAltai State Medical UniversityRussian Federation202301042023814353Copyright © Новосёлова М.В., Поцелуев Н.Ю., Брусина Е.Б., 20232023Новосёлова М.В., Поцелуев Н.Ю., Брусина Е.Б.Novoselova M.V., Potseluev N.Y., Brusina E.B.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://fcm.kemsmu.ru/jour/article/view/675

Цель. Изучить возможные модели прогнозирования заболеваемости энтеровирусными (неполио) инфекциями (ЭВнИ) в Кемеровской области – Кузбассе.Материалы и методы. Выполнено ретроспективное описательное эпидемиологическое исследование заболеваемости ЭВнИ в Кемеровской области – Кузбассе в 2006−2021 гг. (n = 2158). Изучение динамики и тенденций развития эпидемического процесса проводилось с помощью автокорреляционного анализа, спектрального анализа Фурье с последующим использованием технологии искусственного интеллекта – нейронных сетей для отображения неизвестных взаимосвязей и составления прогноза. Использован инструмент STATISTICA Automated Neural Networks (SANN), а также программа StatTech v. 3.0.5.Результаты. В динамике заболеваемости ЭВнИ наблюдались 3 выраженных подъёма: в 2009 (9,390/0000), 2015 (15,780/0000) и в 2019 (8,410/0000) годах, когда показатели заболеваемости превышали среднемедианное значение (2006−2021 гг.) в 2,4, 4,1 и 2,2 раза соответственно. Характер динамической кривой заболеваемости ЭВнИ определяли энтеровирусные менингиты. В структуре заболеваемости подавляющее число случаев заболеваний (89,94%) зарегистрировано у детей. Анализ тренда заболеваемости с помощью стандартных математических моделей выявил неудовлетворительную аппроксимацию, что не позволяло достоверно описать тренд заболеваемости. Методом отношения фактических данных к 12-месячным цепным средним установлена летне-осенняя сезонность (август–октябрь), которая подтверждена и автокорреляционным анализом.Моделирование проявлений эпидемического процесса ЭВнИ с помощью нейронных сетей позволило составить прогноз заболеваемости с высокой вероятностью до 52 месяцев.Заключение. Эпидемический процесс ЭВнИ в Кемеровской области – Кузбассе характеризуется низкой интенсивностью проявлений, выраженной летне-осенней сезонностью. Технологии математического моделирования эпидемического процесса ЭВнИ позволяют с высокой вероятностью составить прогноз заболеваемости.

Aim. To study mathematical models for predicting the incidence of non-polio enterovirus infections (NPEVI) in the Kemerovo Region.Materials and Methods. Here we conducted a retrospective epidemiological study of NPEVI incidence in the Kemerovo region from 2006 to 2021 (n = 2152 cases). Epidemic process was studied using autocorrelation analysis, Fourier analysis, and neural networks using STATISTICA Automated Neural Networks (SANN) tool and StatTech v. 3.0.5.Results. The incidence rates of NPEVI were 9,39 per 100,000 population (2009), 15,78 per 100,000 population (2015) and 8,41 per 100,000 population (2019), exceeding the average median value (2006- 2021) by a factor of 2.4, 4.1, and 2.2, respectively. NPEVI incidence was largely determined by enteroviral meningitis. The majority of cases (89.94%) were registered in children. Notably, standard mathematical models failed to provide an objective analysis of the incidence trend. Autocorrelation analysis found the summer-autumn seasonality (August-October) by evaluating the ratio of actual data to 12-month rolling averages. Modeling of the epidemic process of NPEVI using neural networks highly likely predicted its incidence up to 52 months.Conclusion. The epidemic process of NPEVI in Kemerovo region has been characterized by a low intensity and summer-autumn seasonality. Neural networks are suggested as a promising tool to forecast the incidence of NPEVI.

энтеровирусная (неполио) инфекциязаболеваемостьцикличностьсезонностьматематическое моделированиепрогнозированиеnon-polio enterovirus infectionsincidencemathematical modelingcyclicityseasonalityforecastingReferencesBrouwer L, Moreni G, Wolthers KC, Pajkrt D. World-Wide Prevalence and Genotype Distribution of Enteroviruses. Viruses. 2021;13(3):434. https://doi.org/10.3390/v13030434Brouwer L, Moreni G, Wolthers KC, Pajkrt D. World-Wide Prevalence and Genotype Distribution of Enteroviruses. Viruses. 2021;13(3):434. https://doi.org/10.3390/v13030434Nikonov OS, Chernykh ES, Garber MB, Nikonova EYu. Enteroviruses: Classification, Diseases They Cause, and Approaches to Development of Antiviral Drugs. Biochemistry (Moscow). 2017;82(13):1615-1631. https://doi.org/10.1134/S0006297917130041Nikonov OS, Chernykh ES, Garber MB, Nikonova EYu. Enteroviruses: Classification, Diseases They Cause, and Approaches to Development of Antiviral Drugs. Biochemistry (Moscow). 2017;82(13):1615-1631. https://doi.org/10.1134/S0006297917130041Романенкова Н.И., Бичурина М.А., Голицына Л.Н., Розаева Н.Р., Канаева О.И., Черкасская И.В., Кириллова Л.П., Батаева А.Ю., Барышникова А.С., Новикова Н.А. Неполиомиелитные энтеровирусы, которые вызвали рост энтеровирусной инфекции на некоторых территориях России в 2016 году. Журнал инфектологии. 2017;9(3):98-108. https://doi.org/10.22625/2072-6732-2017-9-3-98-108Romanenkova NI, Bichurina MA, Golitsyna LN, Rozaeva NR, Kanaeva OI, Cherkasskaya IV, Kirillova LP, Bataeva AYu, Baryshnikova AS, Novikova NA. Nonpolio Enteroviruses which caused the rise of enterovirus infection on some territories of Russia 2016. Journal Infektologii. 2017;9(3):98-108. (In Russ). https://doi.org/10.22625/2072-6732-2017-9-3-98-108Fischer TK, Simmonds P, Harvala H. The importance of enterovirus surveillance in a post-polio world. Lancet Infect Dis. 2022;22(1):e35-e40. https://doi.org/10.1016/S1473-3099(20)30852-5Fischer TK, Simmonds P, Harvala H. The importance of enterovirus surveillance in a post-polio world. Lancet Infect Dis. 2022;22(1):e35-e40. https://doi.org/10.1016/S1473-3099(20)30852-5Wang J, Hu Y, Zheng M. Enterovirus A71 antivirals: Past, present, and future. Acta Pharm Sin B. 2022;12(4):1542-1566. https://doi.org/10.1016/j.apsb.2021.08.017Wang J, Hu Y, Zheng M. Enterovirus A71 antivirals: Past, present, and future. Acta Pharm Sin B. 2022;12(4):1542-1566. https://doi.org/10.1016/j.apsb.2021.08.017Yadav SK, Akhter Y. Statistical Modeling for the Prediction of Infectious Disease Dissemination With Special Reference to COVID-19 Spread. Front Public Health. 2021;9:645405. https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fpubh.2021.645405/fullYadav SK, Akhter Y. Statistical Modeling for the Prediction of Infectious Disease Dissemination With Special Reference to COVID-19 Spread. Front Public Health. 2021;9:645405. https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fpubh.2021.645405/fullЧалапа В.И., Резайкин А.В., Усольцева П.С., Алимов А.В. Энтеровирусная инфекция в Уральском федеральном округе и Западной Сибири: результаты эпидемиологического наблюдения с применением молекулярно-генетических методов. Медицинский алфавит. 2020;(18):38-43. https://doi.org/10.33667/2078-5631-2020-18-38-43Chalapa VI, Rezaykin AV, Usoltseva PS, Alimov AV. Enteroviral infection in Ural Federal District and West Siberia: results of epidemiologic observation involving molecular-genetic methods. Medical alphabet. 2020;(18):38-43. (In Russ). https://doi.org/10.33667/2078-5631-2020-18-38-43Голицына Л.Н., Сапега Е.Ю., Пономарева Н.В., Бутакова Л.В., Зверев В.В., Леонов А.В., Троценко О.Е., Новикова Н.А. Эпидемиологическая ситуация по энтеровирусной инфекции в РФ в 2020 году: заболеваемость, результаты лабораторной диагностики, прогноз на 2021 г. Заболеваемость, этиологическая структура и вопросы профилактики энтеровирусной (неполио) инфекции. Информационный бюллетень Референс-центра по мониторингу энтеровирусных инфекций. Нижний Новгород; 2021:3-9.Golitsyna LN, Sapega EYu, Ponomareva NV, Butakova LV, Zverev VV, Leonov AV, Trotsenko OE, Novikova NA. Epidemiologicheskaya situatsiya po enterovirusnoy infektsii v RF v 2020 godu: zabolevaemost', rezul'taty laboratornoy diagnostiki, prognoz na 2021 g. Zabolevaemost', etiologicheskaya struktura i voprosy profilaktiki enterovirusnoy (nepolio) infektsii. Informatsionnyy byulleten' Referens-tsentra po monitoringu enterovirusnykh infektsiy. Nizhniy Novgorod; 2021: 3-9. (In Russ).Фельдблюм И.В., Акимкин В.Г., Алимов А.В., Питерский М.В., Захарова Ю.А., Михайленко Ю.А., Маркович Н.И., Захаров А.А. Новые подходы к оценке и прогнозу заболеваемости энтеровирусной (неполио) инфекцией в Российской Федерации с использованием математических моделей. Анализ риска здоровью. 2021;(3):108-117. https://doi.org/10.21668/health.risk/2021.3.10Feldblium IV, Akimkin VG, Alimov AV, Piterskiy MV, Zakharova YuA, Mikhaylenko YuA, Markovich NI, Zakharov AA. New approaches to assessing and forecasting morbidity with enterovirus (non-polio) infection in the Russian Federation using mathematical models. Health Risk Analysis. 2021;(3):108-117. (In Russ). https://doi.org/10.21668/health.risk/2021.3.10Суханова Н.В. Разработка нейросетевой модели для мониторинга заболеваемости и прогнозирования эффективности противоэпидемических мер. Вестник Брянского государственного технического университета. 2020;(7):42-50. https://doi.org/10.30987/1999-8775-2020-10-42-50Sukhanova NV. Neural network model development for disease rate monitoring and prediction of antiepidemic measure effectiveness. Bulletin of the Bryansk State Technical University. 2020;(7):42-50. (In Russ). https://doi.org/10.30987/1999-8775-2020-10-42-50Сергевнин В.И., Трясолобова М.А. Летняя сезонность заболеваемости энтеровирусной инфекцией населения разных климатических поясов и ее причины. Медицинский алфавит. 2019;3(32(407):29-31. https://doi.org/10.33667/2078-5631-2019-3-32(407)-29-31Sergevnin VI, Tryasolobova MA. Summer seasonality of incidence of enterovirus infection in population of different climatic zones and its causes. Medical Alphabet. 2019;3(32(407):29-31. (In Russ). https:// doi.org/10.33667/2078-5631-2019-3-32(407)-29-31Pons-Salort M, Oberste MS, Pallansch MA, Abedi GR, Takahashi S, Grenfell BT, Grassly NC. The seasonality of nonpolio enteroviruses in the United States: Patterns and drivers. Proc Natl Acad Sci U S A. 2018;115(12):3078-3083. https://doi.org/10.1073/pnas.1721159115Pons-Salort M, Oberste MS, Pallansch MA, Abedi GR, Takahashi S, Grenfell BT, Grassly NC. The seasonality of nonpolio enteroviruses in the United States: Patterns and drivers. Proc Natl Acad Sci U S A. 2018;115(12):3078-3083. https://doi.org/10.1073/pnas.1721159115Pitzer VE, Vibud S, Alonso WJ, Wilcox T, Metcalf KJ, Steiner KA, Haynes AK, Grenfell BT. Environmental factors in the spatiotemporal dynamics of respiratory syncytial virus in the United States. PLoS Pathog. 2015;11(1):e1004591. https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1004591Pitzer VE, Vibud S, Alonso WJ, Wilcox T, Metcalf KJ, Steiner KA, Haynes AK, Grenfell BT. Environmental factors in the spatiotemporal dynamics of respiratory syncytial virus in the United States. PLoS Pathog. 2015;11(1):e1004591. https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1004591

The authors declare that there are no conflicts of interest present.