URSS.ru - Издательская группа URSS. Научная и учебная литература
Об издательстве Интернет-магазин Контакты Оптовикам и библиотекам Вакансии Пишите нам
КНИГИ НА РУССКОМ ЯЗЫКЕ


 
Вернуться в: Каталог  
Обложка Крутько В.Н., Славин М.Б., Смирнова Т.М. Математические основания геронтологии: Общая теория здоровья; теория надежности в живых и неживых системах; современные методы анализа биологического возраста, старения и продолжительности жизни
Id: 4827
 
469 руб.

Математические основания геронтологии: Общая теория здоровья; теория надежности в живых и неживых системах; современные методы анализа биологического возраста, старения и продолжительности жизни

URSS. 2002. 384 с. Мягкая обложка. ISBN 5-354-00128-5.

 Аннотация

В монографии в систематизированном виде представлены наиболее значимые фундаментальные достижения в области математического моделирования, теории и методов описания и анализа процессов старения и смертности на уровне отдельного организма и популяции. В качестве основания для систематизации использована теория надежности. Предложен вариант "общей теории здоровья". В доступной, адаптированной для практического применения форме изложены методы статистического анализа показателей старения, смертности и продолжительности жизни. Книга может быть рекомендована как ученым и специалистам в области математической биологии, геронтологии, социологии, демографии, профилактической медицины, гигиены, санитарии, экологии человека, так и преподавателям и студентам, обучающимся медико-биологическим и социальным дисциплинам.


 Оглавление

Предисловие
Введение: предмет, история и метод математической геронтологии
1 Показатели, характеризующие старение, и статистические методы их анализа
 1.Общие и специальные показатели смертности
  1.1.Определение коэффициентов смертности
  1.2.Методы стандартизации данных
 2.Таблицы дожития
  2.1.Виды таблиц дожития и методы их расчета
  2.2.Использование таблиц дожития для анализа экспериментальных данных по продолжительности жизни
 3.Распределение продолжительности жизни и его статистические оценки
  3.1.Функции, характеризующие распределение продолжительности жизни
  3.2.Статистические оценки распределений и их использование в качестве характеристик продолжительности жизни
  3.2.1.Статистические оценки выборок и их связь с характеристиками случайных величин
  3.2.2.Характеристики рассеяния случайной величины
  3.2.3.Виды распределений, наиболее часто используемые при анализе продолжительности жизни
  3.3.Статистическое оценивание функции дожития и связанных с ней функций
  3.3.1.Случай малых выборок
  3.3.2.Случай таблиц дожития
  3.4.Точечные оценки распределения продолжительности жизни
 4.Методы сравнения продолжительности жизни
  4.1.Общие подходы к статистическому анализу различий между выборками
  4.2.Сравнение продолжительности жизни для модели пропорциональных рисков
  4.3.Сравнение распределений продолжительности жизни с помощью критерия Колмогорова--Смирнова
  4.4.Сравнение продолжительности жизни с помощью обобщений критерия Вилкоксона
2 Математические модели в геронтологии
 1.Математические методы анализа старения на индивидуальном уровне
  1.1.Математические модели биологического возраста
  1.2.Динамические модели старения организма
  1.2.1.Моделирование старения на основе модели гомеостаза организма
  1.2.2.Модель старения "шагреневая кожа"
  1.3.Общая теория здоровья
  1.3.1.Концептуальный базис общей теории здоровья
  1.3.2.Формальное описание системы "среда--здоровье"
  1.3.3.Обобщенная модель системы "среда--организм"
 2.Аналитические модели старения популяций
  2.1.Методологические основы построения аналитических моделей старения
  2.2.Модели Гомперца и Гомперца--Мейкема
  2.3.Анализ закономерностей старения в рамках модели Гомперца
  2.3.1.Характер различий продолжительности жизни
  2.3.2.Историческая динамика смертности
  2.3.3.Региональные и половые различия старения
  2.3.4.Использование модели Гомперца в экспериментальных исследованиях
  2.3.5.Модификации и обобщения модели Гомперца
  2.3.6.Корреляция Стрелера--Милдвана и оценочные критерии Стрелера
  2.4.Модель Гомперца--Мейкема
  2.4.1.Теоретическое обоснование модели
  2.4.2.Концепция исторической стабильности возрастной компоненты смертности и возможности увеличения продолжительности жизни человека
  2.4.3.Компенсационный эффект смертности и видовые инварианты продолжительности жизни
  2.5.Моделирование процессов повреждения и репарации
  2.5.1.Детерминированный подход
  2.5.2.Стохастический подход
  2.6.Модели распределения риска смерти среди ровесников и родственников
  2.6.1.Одномерный случай
  2.6.2.Двумерный случай
3 Теория надежности как вариант концептуальной и математической базы геронтологии
 1.Надежность в живой и неживой природе
 2.Понятия старения, износа, долговечности и продолжительности жизни
 3.Основные термины теории надежности
 4.Количественные показатели, применяемые в теории надежности и в геронтологии
 5.Статистика выживания человеческих популяций в сопоставлении со статистикой "выживания" технических изделий
 6.Распределения времени возникновения отказа, применяемые в теории надежности невосстанавливаемых изделий
 7.Модель постепенного приближения к отказу
 8.Модели надежности, учитывающие условия эксплуатации и окружающей среды
 9.Модели надежности устройств с резервированием
 10.Технический уровень, качество и эксплуатационный возраст технической продукции в сопоставлении с геронтологическими аналогами
 11.Сопоставление задач моделирования в теории надежности и в геронтологии
 12.Теория восстановления и перспективы ее адаптации к геронтологии
Литература

 Предисловие

Проблема старения населения в современном мире и, в особенности, в России с ее экономическим и демографическим кризисом является задачей огромной сложности и социально-экономической значимости. Резкое старение населения и развитие хронических заболеваний с возрастом приводит к росту вложений денежных средств в программы лечения пожилых людей и увеличению объема выплат пенсионного и социального обеспечения без ощутимой отдачи обществу результатов такого использования материальных ресурсов. Откликом мировой общественности на данную проблему является Программа ООН по исследованиям старения, инициированная в 1999 г.

В последние годы геронтология в целом и, в особенности, профилактика старения становятся все более популярными. Есть все основания считать, что это направление будет ведущим в медицинской науке XXI века, в связи с тем, что именно технологии профилактики старения открывают возможности радикального увеличения периода полноценной активной жизни человека [В.Н.Крутько, 1998--2000].

Современная информатика и системный анализ, обладая мощным инструментарием исследования сложных систем любой природы, могут и должны внести весомый вклад в решение данной проблемы. Постановка науки о старении на твердый математический фундамент позволит решать задачи целенаправленного управления процессами старения, а также задачи оптимизации и наиболее эффективного использования всегда ограниченных ресурсов, выделяемых на решение проблемы снижения уровня смертности и увеличения продолжительности полноценной жизни.

Активное использование математических методов может не только существенно увеличить эффективность геронтологических исследований, но и предоставить принципиально новые познавательные возможности, которые дает имитационное моделирование и системный анализ объектов сложной структуры. Видимо, поэтому использование математики в геронтологии имеет давнюю традицию. В настоящее время поток работ в этой области растет, но в то же время уже накоплен значительный опыт в области математического анализа процессов старения, требующий систематизации и обобщения.

Проблема борьбы со старением с целью продления периода деятельной активной жизни человека является одной из самых старых проблем, разрабатывавшихся на протяжении всей истории развития науки. Методология, использовавшаяся при этом, постоянно усложнялась, дополнялась и развивалась не только в соответствии с развитием самой геронтологии как вполне самостоятельной науки, но и в соответствии с успехами в других областях медицины и биологии, а в последнее время -- информатики и системного анализа. Можно выделить три основных направления весьма плодотворного использования методов анализа сложных систем в геронтологии, представленные в данной книге.

Первое направление -- математическое и имитационное моделирование индивидуального старения отдельно взятого организма как макроскопической системы. При этом основной задачей является изучение эффектов модификации структуры системы и функциональных характеристик ее элементов, а также эффектов внешних управляющих воздействий на процесс старения системы.

Второе направление -- использование современных методов теории вероятности и статистического анализа многомерных объектов с целью выявления степени и формы влияния наследственных, внешнесредовых и социальных факторов, а также эффектов целенаправленных медицинских программ на структуру смертности и ожидаемую продолжительность жизни.

Третье направление -- изучение возрастной динамики интенсивности смертности как параметра, характеризующего состояние стареющего макроскопического ансамбля, с помощью мощного аппарата современной теории надежности. Данная теория, получившая в последние десятилетия исключительно активное и плодотворное развитие применительно к техническим системам, может быть с большим успехом, что в частности иллюстрирует данная книга, применена к живым организмам. В монографии приводятся весьма серьезные математические и биологические аргументы для обоснования возможности и полезности таких применений.

В рассматриваемой монографии обобщены основные достижения, полученные мировой наукой в рамках вышеупомянутых направлений. В целом совокупность представленных в книге математических теорий и методов можно с полным правом назвать "математическими основаниями геронтологии". По широте и фундаментальности анализа проблемы постановки науки о старении на надежную математическую платформу данная монография не имеет в настоящее время аналогов в мировой литературе.

Во введении приводятся определения основных используемых терминов, дается описание биологического феномена старения и представляется исторический обзор применения математических методов в геронтологии.

В главе 1 рассматриваются показатели, применяемые в качестве количественных характеристик процесса старения -- общие и специальные коэффициенты смертности, распределения продолжительности жизни, оценки ожидаемой продолжительности жизни, -- а также статистические методы анализа этих показателей. Спектр рассматриваемых методов охватывает две основных области исследований -- популяционные исследования и исследования малых групп. Авторы стремились сделать материал данной главы доступным для представителей тех отраслей медицины, чья деятельность связана с регистрацией и анализом данных по продолжительности жизни и старению: геронтологии и гериатрии, медицинской статистики, социально-гигиенического мониторинга. В связи с этим приведены основные сведения из области математической статистики, необходимые для понимания сущности рассматриваемых статистических методов, а описание вычислительных алгоритмов сопровождается конкретными примерами расчетов. Данная глава, в совокупности с главой 4 ранее опубликованной монографии [А.М.Большаков, В.Н.Крутько, Е.В.Пуцилло "Оценка и управление рисками влияния окружающей среды на здоровье населения", 1999] составляет исчерпывающее современное руководство по применению статистических методов в профилактической медицине, представляющее самостоятельный интерес для лиц, занимающихся анализом данных в области санитарии и гигиены, здоровья, геронтологии и профилактики.

Глава 2 посвящена обзору основных подходов к построению математических моделей старения. Рассмотрены несколько классов моделей: регрессионные модели биологического возраста, динамические модели компартментального типа, описывающие возрастные изменения отдельных функциональных систем организма, играющих критическую роль в процессе старения (два класса моделей, основанных на данных прижизненных измерений состояния организма), а также популяционные модели старения, основанные на данных по продолжительности жизни. Среди моделей последнего класса представлены как традиционно используемые в демографии модели возрастной динамики интенсивности смертности, так и получившие развитие в последнее время модели, основанные на концепции уязвимости, учитывающие неравномерное распределение риска смерти среди ровесников. Большой интерес представляет совокупность моделей "общей теории здоровья", описывающих процессы функционального обеспечения жизнедеятельности.

В главе 3 представлен обзор основных концепций теории надежности технических систем, имеющих существенные аналоги в области старения живых организмов. Проводится сравнительный анализ математических методов, применяемых в теории надежности и геронтологии, сопоставление их технических и биологических интерпретаций, а также анализ корректности и перспектив развития каждого из рассматриваемых видов математических моделей.

Математические модели, отображающие свойства надежности технических систем, и модели, описывающие динамику вероятности продолжительности жизни организмов, до недавнего времени создавались независимо друг от друга, и тем не менее в них оказалось очень много общего. Рассмотрение этих моделей в сопоставлении друг с другом, их критический аналитический обзор представляются авторам этой книги весьма полезным.

Авторы не ограничились критическим обзором моделей надежности технических и живых систем, но, исходя из сложившихся у них представлений о биологической природе и математической интерпретации процессов старения, описали ряд оригинальных вариантов моделей, характеризующих взаимосвязь ожидаемой продолжительности предстоящей жизни со временем, уже прошедшим от момента рождения.

Наряду с исследованиями на уровне популяций, важнейшее значение в геронтологии имеют исследования на уровне сравнительно малых групп. С практической точки зрения наибольший интерес в этой сфере представляют эксперименты по оценке эффективности средств и методов увеличения продолжительности жизни, проводимые на животных, а также клинические испытания геропротекторов. Все исследования такого рода являются дорогостоящими, поскольку требуют длительного наблюдения исследуемых групп в стандартных условиях. В связи с этим в экспериментальной геронтологии крайне остро стоят проблемы оптимального планирования исследований, обеспечивающего получение надежных результатов при минимальных затратах, и эффективной обработки результатов наблюдений. Поэтому авторы считали своей задачей не только представить читателю набор математических методов планирования и анализа данных геронтологических экспериментов, но и продемонстрировать применение этих методов на практических примерах, а также привести критический анализ результатов применения математических методов, содержащийся в работах наиболее опытных специалистов в области обработки данных по продолжительности жизни и старению.

Поскольку аналитические выражения, составляющие модели, сопровождаются подробными описаниями и объяснениями их вывода, включая перечень положенных в их основу гипотез, предположений, допущений и постулатов, а при необходимости и их графической интерпретацией, чтение книги и понимание изложенного в ней материала не составляет трудностей для биологов и медиков, располагающих лишь самыми общими представлениями из области математики.

Для России в настоящее время значимость исследований продолжительности жизни как интегрального показателя здоровья населения возрастает в связи с начатой в 1993 г. разработкой государственной системы социально-гигиенического мониторинга. Вопрос о перечне показателей, которые должны быть включены в систему мониторинга, а также об алгоритмах анализа и представления данных, оптимальных с точки зрения поддержки управленческих решений по обеспечению социально-гигиенического благополучия населения, до сих пор остается открытым. Поэтому в качестве одной из основных задач данной монографии авторы рассматривали ознакомление специалистов санэпидслужбы в доступной для них форме с методами сбора и анализа информации, развитыми в рамках демографических и геронтологических исследований, включая методы математического моделирования и математической статистики.

Задачей данной книги не является обзор имеющихся работ в области математической геронтологии, многие из которых носят достаточно специфический частный характер. Цель авторов -- попытаться представить в систематизированном виде наиболее устоявшиеся, интересные и продуктивные математические школы и методы, попытаться найти единую платформу для обобщения и представления разрозненных подходов к моделированию и математическому анализу старения. Общей задачей являлся не только показ возможностей современной математики для решения геронтологических проблем, но и представление математических методов в форме, удобной для решения практических задач, т.е. в стиле руководства. Поэтому спектр потенциальных читателей данной книги может быть достаточно широк. Теоретики -- геронтологи, изучающие фундаментальные процессы и законы биологии старения, найдут полезными и интересными предлагаемые математические модели старения; экспериментаторы -- статистические методы, позволяющие существенно сократить время и объем экспериментов; то же касается социологов, демографов, специалистов в области профилактической медицины, гигиены, санитарии, экологии человека и всех других, кто изучает процессы изменения смертности и продолжительности жизни под влиянием широкого спектра различных факторов и целенаправленных медицинских воздействий; математики найдут для себя формализованные представления новых интересных биологических объектов применения математических методов; книга может с успехом использоваться в системе до- и последипломного обучения специалистов медико-биологического, демографического и социологического профилей.

Авторы считают своим долгом выразить искреннюю благодарность академику РАН С.В.Емельянову, чл.-корр. РАН Ю.С.Попкову, профессору О.А.Коссову, к.т.н. К.В.Чернышу, профессору А.М.Большакову, профессору Л.Б.Лазебнику, к.т.н. А.М.Новикову, Т.Н.Шепелевой за внимание и поддержку исследований, а также д.т.н., профессору В.Н.Новосельцеву, д.ф.-м.н. А.И.Яшину, к.т.н. П.С.Кудрявцеву за ценные замечания и советы.

 
© URSS 2016.

Информация о Продавце