GIS e salute studio su malattie respiratorie e inquinamento da traffico veicolare a Pisa

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1 ARS Toscana Gruppo di lavoro in Epidemiologia Ambientale ARPAT QUADRO CONOSCITIVO, STRUMENTI E METODI PER LO SVILUPPO DELL EPIDEMIOLOGIA AMBIENTALE IN TOSCANA Firenze 18 giugno 2001 GIS e salute studio su malattie respiratorie e inquinamento da traffico veicolare a Pisa Giovanni Viegi Roberto della Maggiore GIS & Health

2 MODEL OF A PROSPECTIVE STUDY IN ENVIRONMENTAL EPIDEMIOLOGY Environment Individuals Description of environmental and individual data Definition of study methods Political and/or technical and/or sanitary measures Model of analysis Study

3 Pisa survey: study population PI1 participants (n=3866, 77% of expected sample) lost to follow up: dead, moved (n=434) (11% of PI1) PI2 contacted (n=3432) (89% of PI1) PI2 newly-contacted subjects (n=678) non-participants (n=1175, 34%) (30% of PI1) participants (n=2257, 66%) (59% of PI1) participants (n=584) (86% of PI2) non-participants (n=94) (14% of PI2)

4 Materials and methods Po Delta area, North Italy 1st cross-sectional study (PD1): carried out in , before operation of a large oil-burning thermolectric power plant 3284 subjects (78% of expected, age 8-64 yr) 2nd cross-sectional study (PD2): performed in subjects (age 8-73 yr) Pisa, Central Italy 1st cross-sectional survey (PI1): performed in subjects (77% of expected, age 5-90 yr) 2nd cross-sectional study (PI2): carried out in , after the construction of a new highway connecting Pisa to Florence 2841 subjects (age 8-97 yr)

5 Characteristics of population: males PD1 PI1 PD2 PI2 n (n = 1573) (n = 1846) (n = 1342) (n = 1289) Mean ± SD age (yr) 34 ± ± ± ± 21 Mean ± SD weight (kg) 70 ± ± ± ± 16 Mean ± SD height (cm) 169 ± ± ± ± 8 Smokers (%) Ex-smokers (%) Non-smokers (%) PD1 (Po Delta: ); PI1 (Pisa: ); PD2 (Po Delta: ); PI2 (Pisa: )

6 Characteristics of population: females PD1 PI1 PD2 PI2 n (n = 1711) (n = 2009) (n = 1499) (n = 1553) Mean ± SD age (yr) 34 ± ± ± ±21 Mean ± SD weight (kg) 60 ± ± ± ± 13 Mean ± SD height (cm) 157 ± ± ± ± 7 Smokers (%) Ex-smokers (%) Non-smokers (%) PD1 (Po Delta: ); PI1 (Pisa: ); PD2 (Po Delta: ); PI2 (Pisa: )

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8 Changes in prevalence of symptoms and diseases (males aged yrs) (%) *** Rural Urban 50 * 0 *** -50 ** ** -100 Cough*** Phlegm Chronic bronchitis Emphysema Wheeze * p < 0.05; ** p < 0.01; *** p < 0.001; 2nd vs 1st survey Attacks of wheeze Asthma Dyspnea gr.1 ***

9 Changes in prevalence of symptoms and diseases (females aged yrs) (%) Rural Urban *** ** *** * *** *** *** 0-50 *** -100 Cough Phlegm Chronic bronchitis Emphysema Wheeze * p < 0.05; ** p < 0.01; *** p < 0.001; 2nd vs 1st survey Attacks of wheeze Asthma Dyspnea gr.1

10 Changes in prevalence of symptoms and diseases in subjects aged > 64 yrs (%) living in Pisa Males Females Cough Phlegm Chronic bronchitis Emphysema Wheeze Attacks of wheeze Asthma Dyspnea gr.1-100

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12 GIS Sistema informatico per il trattamento dell Informazione Geografica Il riferimento geografico - spaziale e un legame implicito fra fenomeni che avvengono sullo stesso territorio

13 Origine dei sistemi GIS: CAD System + DataBase Caratteristiche: aspetto spaziale (geometria, topografia) attributi descrittivi stratificazione delle informazioni

14 The Scientific Context of Geographical Information What is GIS? from Geographical Information System to Geographical Information Science Where is GIS? position among scientific disciplines: Computer Science Geography other Key factors: availability of geo data diffusion through the network (Internet) local geo-processing SRTM/X-SAR Mission - CNR Meeting, may 2000

15 Indagini epidemiologiche raccolta dati analisi statistica ricerca di associazioni fattori di rischio / malattie Approccio GIS contesto territoriale mappatura dei dati raccolti analisi spaziale

16 Mappatura dei soggetti sul territorio

17 ESDA: dove abitano le persone che hanno tosse da oltre 5 anni?

18 ESDA: la tosse nella zona di Navacchio

19 Interpolazione superficiale

20 Georeferenziazione dei soggetti per area riferimento amministrativo (regione, provincia, comune) ZIP code census per punto geografico (GPS) amministrativo (home address)

21 ZIP code - USA - Area di Washington

22 Sezioni di censimento - Italia - Delta del Po

23 Sezioni di censimento con label points - Delta del Po

24 Georeferenziazione per home address (Pisa-Cascina 1992)

25 Prototipo per l estrazione di informazione geografica da dati epidemiologici Costruito utilizzando come study case i dati reali dell indagine sulle patologie respiratorie Pisa- Cascina 1992 Target: studiare una metodologia che consenta di utilizzare l uomo come indicatore della qualita dell ambiente per l uomo (l uomo come marcatore del territorio) Fornisce uno strumento (rudimentale) ad uso degli esperti di epidemiologia

26 Contributo informativo del singolo soggetto sul luogo di residenza Stile di vita sedentarietà abitudini personali caratteristiche ambientali del luogo di soggiorno Risposta individuale alle sollecitazioni esterne

27 Incertezza E insita nei dati Per toglierla: criteri di esclusione noise filtering modellazione dell incertezza con ricorso alla logica fuzzy percentuale di attendibilta geografica

28 Schema funzionale del prototipo

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36 PROGETTO DI INDAGINE EPIDEMIOLOGICA SULLO STATO DI SALUTE DELLA POPOLAZIONE RESIDENTE NELLE VICINANZE DI UN IMPIANTO DI SMALTIMENTO PER RIFIUTI (ZONA SUD-EST DEL COMUNE DI PISA) Giovanni Viegi, Sandra Baldacci Gruppo di Epidemiologia Ambientale Polmonare, Istituto di Fisiologia Clinica CNR, Pisa

37 Gli studi epidemiologici fino ad oggi pubblicati hanno evidenziato eccessi di mortalità per tumore di differenti organi e apparati (laringe, polmone, esofago, stomaco, intestino, fegato, rene, vescica e mammella) [Neiem et al. 1985, Griffith et al. 1989, Muir et al. 1990, Elliott et al. 1992], eccessi di eventi sfavorevoli della riproduzione (aborto spontaneo, basso peso, malformazioni congenite e mortalità perinatale) [Dunne 1989, Goldberg et al. 1995] e eccessi di sintomi di ansia e stress [Dunne 1989]. Uno studio sulla mortalità dei residenti attorno all inceneritore di RSU di Malagrotta nei pressi di Roma ha individuato alcuni eccessi di rischio, seppure statisticamente non significativi, per tumore della laringe ed esofago, rene e linfomi non-hodgkin nei maschi e per tumore dell ovaio e del rene nelle donne [Forastiere et al. 1997].

38 Verrà studiato un campione di circa 1000 soggetti residenti a varia distanza dall impianto di smaltimento, con lo scopo di valutare un eventuale aumento della morbilità e della mortalità, sia in relazione alla distanza dell abitazione dall impianto sia rispetto a campioni di controllo (sottocampione dell indagine epidemiologica longitudinale di Pisa-Cascina già studiati nel e nel ).

39 I soggetti saranno invitati ad auto-compilare un questionario sui sintomi e patologie respiratori, sui tumori e sui fattori di rischio. La prevalenza di sintomi/malattie respiratori e di tumori e la mortalità specifica per causa di morte verranno valutate in aree concentriche equidistanti dall impianto di smaltimento.

40 Area di indagine epidemiologica e ambientale Cerchi concentrici attorno all inceneritore

41 Area di indagine epidemiologica e ambientale Strade e edifici

42 Area di indagine epidemiologica e ambientale Buffer attorno agli edifici

43 Area di indagine epidemiologica e ambientale Punti teorici di prelievo dei campioni di terreno

44 Area di indagine epidemiologica e ambientale Punti teorici di prelievo dei campioni di terreno

45 Area di indagine epidemiologica e ambientale Localizzazione dei soggetti (luogo di residenza)

46 Area di indagine epidemiologica e ambientale Distribuzione spaziale soggetti/campioni di terreno

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49 CNR Area della Ricerca di San Cataldo - Pisa Via Moruzzi, 1 Istituto CNUCE Reparto Sistemi Informativi Gruppo di lavoro per le indagini Epidemiologiche ed Ambientali Partecipanti: Roberto della Maggiore Umberto Mammini Elia Perotto Matteo Bottai Roberto Fresco Contatto: R.dellaMaggiore@cnuce.cnr.it

50 CNR / CNUCE Information systems department GIS group Staff: 7 scientists, 3 technician Keywords: spatial analysis (geo-statistics), GIS & Web (Geo Data Server), spatio-temporal reasoning Cooperations with other research institutions and public administrations: University of Pisa, Italian national program for research in Antarctica (PNRA), Ministry of Environment, Basin Authority of Arno and Serchio rivers, Local administrations SRTM/X-SAR Mission - CNR Meeting, may 2000

51 CNUCE - GIS Group Recent Activities: Geo Data Server (GDS): Geo2dis Esprit Project the first approach ( ) GDS of Serchio River Basin GDS of Arno River Basin Antarctica Spatial Data Analysis: Air quality Epidemiological data Biomonitoring Fishery Spatio-temporal reasoning: Working Program Dedugis Past Activity: Image Data Processing (Remote Sensed data) SRTM/X-SAR Mission - CNR Meeting, may 2000