УДК 519.7; 541.13; 614.28

Оценка эффективности стЕрилизации медицинского инструментария электрохимически активированными растворами методом компьютерного моделирования динамики внутрибольничных инфекций

В.И. Толокнов, В.П. Гришин, С.А. Паничева

Всероссийский НИИИ медицинской техники МЗ РФ

С помощью математической компьютерной модели показано, что стерилизация медицинских инструментов ЭХА растворами может заметно уменьшить ущерб от ВИЧ-инфицирования пациентов и медперсонала.

Электрохимическая активация, дезинфекция, ВИЧ, математическое моделирование.

В работе ставится задача оценки эффективности стерилизации медицинского инструментария электрохимически активированными растворами[1]. Задача решается методом компьютерного моделирования на оригинальной математической модели динамики внутрибольничной ВИЧ-инфекции [2].

В математической модели степень совершенства способа стерилизации медицинского инструментария идентифицируется величинами вероятностей pr, prm заражения пациентов и медперсонала соответственно.

Идея оценки эффективности стерилизации медицинского инструментария электрохимически активированными растворами состоит в определении величины возможного ущерба, который удается уменьшить за счет ее применения по сравнению с применением одного из известных способов [3,4]. В процессе компьютерного моделирования упомянутый ущерб выявляется в виде количества PI выбывающих из больницы инфицированных пациентов и количества MI инфицированных среди медперсонала больницы.

Используемая математическая модель [2] отвечает современным представлениям об эпидемиологии и патогенезе СПИДа и отражает следующие стадии развития внутрибольничной ВИЧ-инфекции: 1) латентная (скрытая) стадия С₁, когда вновь инфицированный индивидуум еще не заразен (длительность около 3-х дней); 2) латентная стадия С₂, характеризуемая активным и быстрым размножением вируса при контакте с вирусоносителем (длительность 6-8 недель); 3) латентная стадия С₃, характеризуемая нарастающим поражением иммунной системы (длительность - до 6 лет).

Предполагается, что численность пациентов p и штат медперсонала pm неизменны и исследуемый инфекционный процесс развивается как в календарном времени t, отсчитываемом от начала процесса, так и в индивидуальном времени t заразившихся лиц, отсчитываемом от момента заражения.

Состояние процесса определяют следующие переменные: x(t), xm(t) - численности восприимчивых пациентов и медперсонала в группах риска; u(t ,t), um(t , t); у(t , t), уm(t , t), z(t), zm(t) - численности инфицированных пациентов и медперсонала в первой, второй и третьей стадиях соответственно; w(t), wm(t) - новые случаи инфицирования ; u(0,t), um(0,t) - численность вновь инфицированных пациентов и медперсонала; U(t), Y(t), Z(t) - итоговые численности выбывших из больницы инфицированных пациентов в первой, второй и третьей стадиях соответственно ; zz(t) - контингент заразных среди пациентов.

Модель характеризуется следующими параметрами: t ₁, t ₂, t ₃ - длительности пребывания в соответствующих стадиях; t ₄., t m₄.- средние времена пребывания пациентов и работы медперсонала в больнице ; a , a m; a ₄, a m₄. - доли пациентов и медперсонала, входящих в группу риска и выбывающих из больницы; q₁., q₂. - проценты заразных среди инфицированных; l , l m - интенсивности контактов в группах риска; m - число ежедневных повторений лечебных процедур с использованием медицинского инструментария.

Для каждого дня априорно и эмпирически определяются вероятности f(t), g(t), h(t) пребывания индивидуума в трех стадиях соответственно и затем вычисляются вероятности g (t) и d (t) перехода в день t из С₁. в С₂. и из С₂. в С₃.:

g(t)= (f(t) - f(t+1))/ f(t); t=0,1,...,t; d(t)=(h(t +1) - h(t))/g(t); t =0,1,...,t ;

С учетом сделанных предположений блок нелинейной интегродифференциальной математической модели динамики внутрибольничной ВИЧ-инфекции среди пациентов принят в следующем виде:

при краевом условии     u(0,t) = (l x(t)/a p) zz;

при краевом условии     y(0,t)=0;

dz(t)/dt = - a z(t) + d (t)y(t,t) dt; .

w(t) = g(t)*u(t,t)dt;

U(t) = a u(t,z )dt dz ;

Y(t) = a y(t,z )dt dz ;

Z(t) = a z(z ) dz ;

МI(t) = um(t ,t)dt + ym(t ,t)dt + zm(t);

Аналогичные соотношения имеют место и для блока математической модели динамики внутрибольничной ВИЧ - инфекции среди медперсонала, за исключением первого соотношения, которое с учетом специфики пути инфицирования медперсонала получает вид:

Компьютерное моделирование динамики внутрибольничной ВИЧ-инфекции с использованием представленной выше математической модели проводилось в среде Турбо - Паскаль разностным методом. При моделировании были использованы официальные медицинские статистические данные, типичные для городской больницы [2]. Интервал прогноза инфекционного процесса принят 90 дней, а дискретность вычислений - 1 день.

Старт внутрибольничного процесса ВИЧ-инфицирования, описываемого математической моделью из приведенных выше взаимосвязанных блоков, начинается из состояния:

x(0) = a р; xm(0) = a m рm; u(0) =1.0; um(0)=0; z(0) = 0; zm(0)=0

при одновременном наступлении следующих событий: 1) среди пациентов есть хотя бы один скрытый вирусоноситель ВИЧ; 2) вирусоносителю и другим b восприимчивым ежедневно делаются процедуры, связанные с попаданием ВИЧ; 3) один медработник обслуживает ежедневно bm пациентов при проведении одной и той же процедуры.

В процессе компьютерного вычислительного эксперимента получен прогноз динамики текущих и интегральных релевантных показателей распространения ВИЧ-инфекции. По результатам эксперимента с рядом значений вероятностей pr и prm выявлена нелинейная функциональная зависимость

PI(pr)= a (1-b exp(c pr)) , а=303,03, b=1,21, с=0,2

количества PI инфицированных пациентов, выбывших из больницы за интервал прогноза и аналогичная зависимость

MI(prm) = a (1-b exp(c prm)) а=60.2, b=0.748, с=0.1389

количества MI инфицированных среди медперсонала на последний день прогнозирования от вероятностей pr и prm соответственно.

В результате компьютерного вычислительного эксперимента и в соответствии с выявленной зависимостью в случае стерилизации медицинского инструментария пероксидом водорода [3,4] (pr = 0.05 и prm = 0.05) определяется возможный ущерб от ВИЧ-инфицирования среди пациентов PI = 177 и медперсонала больницы MI = 39, а в случае стерилизации медицинского инструментария электрохимически активированными растворами [1] (pr = 0.01 и prm = 0.01) получаем PI = 3, MI = 21.

Анализ полученных данных позволяет сделать вывод о том, что использование стерилизации электрохимически активированными растворами может заметно уменьшить возможный ущерб от ВИЧ-инфицирования пациентов и медперсонала больницы.

Источники информации

1. Электрохимическая активация - 1997. Первый международный симпозиум. Москва, 4-5 ноября 1997 г. Тезисы докладов и краткие сообщения. М.: Всероссийский научно-исследовательский и испытательный институт медицинской техники, 1997. 247 с.
2. Информатика в эпидемиологии. Сборник научных трудов / НИИ эпидемиологии и микробиологии им Н Ф Гамалеи РАМН, 1990. 326 с.
3. Вашков В.И. Средства и методы стеридизации, применяемые в медицине. М.: Медицина, 1973. 368 с.
4. Пантелеева Н.Г. Новые дезинфицирующие средства для обеззараживания изделий медицинского назначения // Эпидемиология и инфекционные болезни. 1997.-№ 2. С. 52-53.