Προπτυχιακές Σπουδές

Ο ρόλος της ατμοσφαιρικής ρύπανσης στην μοντελοποίηση και πρόβλεψη των μη μεταδοτικών ασθενειών
Διπλωματική Εργασία

---

Περιγραφή

Περιγραφή:

Οι μη μεταδοτικές ασθένειες (ΜΜΑ) ευθύνονται για το 72% όλων των θανάτων παγκοσμίως, με το ποσοστό αυτό να αυξάνεται καθημερινά. Οι μεγαλύτερες αυξήσεις στη θνησιμότητα από ΜΜΑ παρατηρούνται σε χώρες χαμηλού και μεσαίου εισοδήματος. Μέρη του κόσμου όπου πριν δεκαετίες υπήρχε έλλειψη σε αγαθά πρώτης ανάγκης, σήμερα αντιμετωπίζουν επιδημίες παχυσαρκίας, διαβήτη, καρδιαγγειακών παθήσεων και καρκίνου. Αυτές οι επιδημίες δημιουργούν ένα μεγάλο οικονομικό κόστος που απειλεί να επιβραδύνει ή ακόμη και να υπονομεύσει την οικονομική και κοινωνική ανάπτυξη.

Διεθνείς οργανισμοί, ιατρικοί σύλλογοι και παγκόσμιες φιλανθρωπικές οργανώσεις κινητοποιούνται σήμερα για να αντιμετωπίσουν αυτήν την μεγάλη πρόκληση. Ο Παγκόσμιος Οργανισμός Υγείας έχει αναπτύξει ένα σχέδιο δράσης για την πρόληψη και τον έλεγχο των ΜΜΑ. Η Παγκόσμια Ομοσπονδία Καρδιάς χτίζει έναν μεγάλο συνασπισμό για να αντιμετωπίσει τις παγκόσμιες επιδημίες καρδιαγγειακών νοσημάτων. Στη βασική στρατηγική κάθε προσπάθειας εντάσσεται η χρήση τεκμηριωμένων πολιτικών και κλινικών παρεμβάσεων για την αντιμετώπιση των κύριων συμπεριφορικών και μεταβολικών παραγόντων κινδύνου για τις ΜΜΑ: το κάπνισμα, την υπέρταση, την ανθυγιεινή διατροφή, τη σωματική αδράνεια, την παχυσαρκία και την επιβλαβή χρήση αλκοόλ. Παρόλο που υπάρχουν ενδείξεις ότι η ατμοσφαιρική ρύπανση ανήκει στους κορυφαίους παράγοντες κινδύνου για ΜΜΑ παγκοσμίως, εκείνη δεν συγκαταλέγεται σε αυτούς που στοχεύουν αυτές οι εκστρατείες. Συγκεκριμένα, η ρύπανση ενοχοποιείται για τη θνησιμότητα από ΜΜΑ σε ποσοστό 16%. Επιπλέον, η ρύπανση ευθύνεται για το 22% όλων των θανάτων από καρδιαγγειακή νόσο, 26% από ισχαιμική καρδιοπάθεια, 25% από εγκεφαλικό, 53% από χρόνια αποφρακτική πνευμονοπάθεια και 40% από καρκίνο του πνεύμονα.

Η συμβολή της ρύπανσης στη θνησιμότητα από ΜΜΑ γίνεται ακόμη πιο εμφανής όταν συμπεριλάβουμε την διάσταση του εισοδήματος. Σε χώρες υψηλού εισοδήματος, όπου πολλές από τις πιο ανθυγιεινές μορφές ρύπανσης -όπως οι σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής με καύση άνθρακα και ο μόλυβδος στη βενζίνη- έχουν ελεγχθεί, οι συμπεριφορικοί και μεταβολικοί παράγοντες κινδύνου είναι οι κύριες αιτίες της θνησιμότητας από ΜΜΑ. Σε αντίθεση, σε ταχέως αναπτυσσόμενα κράτη με έντονο πρόβλημα μόλυνσης του αέρα, η ρύπανση είναι ο κυρίαρχος παράγοντας θνησιμότητας από ΜΜΑ.

Στόχοι.

Η διπλωματική εργασία στοχεύει στην ανάδειξη του ρόλου της ατμοσφαιρικής ρύπανσης στην εμφάνιση και θνησιμότητα των ΜΜΑ μέσω στατιστικής μοντελοποίησης αλλά και μεθόδων μηχανικής και βαθειάς μάθησης (deep and machine learning). Ειδικότερα, θα αναπτυχθούν μέθοδοι για την μοντελοποίηση των ΜΜΑ που θα συμπεριλαμβάνουν δείκτες που αφορούν την ατμοσφαιρική ρύπανση αλλά και τους καθιερωμένους δείκτες που χρησιμοποιούνται μέχρι και σήμερα στην παγκόσμια βιβλιογραφία (π.χ. συμπεριφορικοί). Ιδιαίτερη σημασία θα δοθεί στην διερεύνηση της αλληλεπίδρασης μεταξύ των καθιερωμένων παραγόντων και των δεικτών ρύπανσης στην αύξηση της εμφάνισης αλλά και θνησιμότητας από ΜΜΑ. Τέλος, θα διερευνηθούν σενάρια μείωσης της ατμοσφαιρικής ρύπανσης και θα αναζητηθεί το αποτύπωμα αυτών με τη χρήση του μοντέλου που θα κατασκευαστεί. Τα δεδομένα που θα χρησιμοποιηθούν στο πλαίσιο αυτής της διπλωματικής είναι ελεύθερα και βρίσκονται σε ανοιχτές βάσεις δεδομένων (open source data).

Βήματα εκπόνησης της διπλωματικής εργασίας:

Πραγματοποίηση βιβλιογραφικής έρευνας (state of the art analysis)

Συλλογή δεδομένων από διαφορετικές πηγές

Σύγκριση υπαρχόντων τεχνικών και μεθόδων

Μελέτη αλληλεπίδρασης καθιερωμένων παραγόντων κινδύνου και δεικτών ρύπανσης

Ανάπτυξη μοντέλου για την πρόβλεψη της εμφάνισης και θνησιμότητας ΜΜΑ

Πρόταση σεναρίων μείωσης ρύπων για τη μείωση των κρουσμάτων και της θνησιμότητας. Αξιολόγηση των σεναρίων μέσω του μοντέλου που κατασκευάστηκε.

Συμπεράσματα και προτάσεις για μελλοντική έρευνα

Ενδεικτική βιβλιογραφία:

[1] Fuller, R., Rahona, E., Fisher, S., Caravanos, J., Webb, D., Kass, D., ... & Landrigan, P. J. (2018). Pollution and non-communicable disease: time to end the neglect. The Lancet Planetary Health, 2(3), e96-e98. DOI: https://doi.org/10.1016/S2542-5196(18)30020-2.

[2] Manisalidis, I., Stavropoulou, E., Stavropoulos, A., & Bezirtzoglou, E. (2020). Environmental and health impacts of air pollution: a review. Frontiers in public health, 8, 14. DOI: https://doi.org/10.3389/fpubh.2020.00014

[3] Wang, Y., & Wang, J. (2020). Modelling and prediction of global non-communicable diseases. BMC public health, 20, 1-13. DOI: https://doi.org/10.1186/s12889-020-08890-4

[4] Healthier together – EU non-communicable diseases initiative - European Commission [WWW Document], 2024. https://health.ec.europa.eu/non-communicable-diseases/healthier-together-eu-non-communicable-diseases-initiative_en (accessed 2.23.24).

[5] Bovet, N.B., Pascal (Ed.), 2023. Noncommunicable Diseases: A Compendium. Routledge, London. https://doi.org/10.4324/9781003306689.

Προαπαιτούμενα:

- Καλές γνώσεις στατιστικής

- Βασικές γνώσεις τεχνικών μηχανικής μάθησης.

- Γλώσσες προγραμματισμού: Python/R .

- Optional: βάσεις δεδομένων, SQL

Επικοινωνία:

Δήμητρα Διονυσίου (dimitra.dionysiou@iccs.gr), Ιωάννης Γάλλος (ioannis.gallos@iccs.gr), Παναγιώτης Τσανάκας (panag@cs.ntua.gr).