新疆地區(qū)結(jié)核病空間分布特征及其影響因素研究*

新疆醫(yī)科大學公共衛(wèi)生學院(830000)

王　微　靳圓圓　王　澤　閆　慈　阿拉依·阿汗　曹明芹△

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新疆地區(qū)結(jié)核病空間分布特征及其影響因素研究*

新疆醫(yī)科大學公共衛(wèi)生學院(830000)

王微靳圓圓王澤閆慈阿拉依·阿汗曹明芹△

【提要】目的探測新疆地區(qū)結(jié)核病空間分布特征及其影響因素。方法采用空間經(jīng)驗貝葉斯平滑標化涂陽結(jié)核病報告率，繪制涂陽結(jié)核病發(fā)病等級地圖；采用空間自相關(guān)分析與時空掃描統(tǒng)計量，探測新疆涂陽結(jié)核病的空間聚集性與時空聚集區(qū)域；采用地理加權(quán)回歸解釋新疆涂陽結(jié)核病報告數(shù)的空間分布非平穩(wěn)性。結(jié)果新疆南疆地區(qū)涂陽結(jié)核病發(fā)病等級高于北疆地區(qū)，存在一定的空間相關(guān)性(全局Moran′I=0.276,P<0.001)與39個結(jié)核病高負擔聚集地區(qū)，主要集中在南疆地區(qū)。同時，南北疆地區(qū)涂陽結(jié)核病發(fā)生均受社會經(jīng)濟學因素影響，全疆范圍內(nèi)少數(shù)民族人口比例是最主要的影響因素，南疆地區(qū)受社會經(jīng)濟學因素作用較大(局部R2為0.71～0.90)，局部R2呈由西南向東北遞減趨勢。結(jié)論新疆結(jié)核病具有一定的空間聚集性，應(yīng)重點結(jié)核病高負擔聚集性區(qū)域的結(jié)核病健康教育，注意區(qū)域化防控策略的制定。

結(jié)核病空間貝葉斯平滑時空掃描統(tǒng)計量地理加權(quán)回歸

結(jié)核病(tuberculosis，TB)是我國法定傳染病之一，通過全局與局部空間統(tǒng)計分析技術(shù)，可以探討結(jié)核病空間分布以及其發(fā)生、分布和傳播的影響因素[1]。較全國結(jié)核病發(fā)病平均水平，新疆結(jié)核病疫情尤為嚴重，其結(jié)核病發(fā)病率居全國前三位。近兩年，新疆結(jié)核病的發(fā)病率呈降低趨勢，但從結(jié)核病全局空間分布情況出發(fā)，新疆結(jié)核病仍處于結(jié)核病高發(fā)區(qū)域。本研究旨在研究新疆結(jié)核病的空間分布及其發(fā)生、分布和傳播的影響因素，探測結(jié)核病的空間平穩(wěn)性與聚集性區(qū)域，為區(qū)域化結(jié)核病防控策略的制定提供依據(jù)。

資料來源與方法

1.資料來源

2004-2010年新疆涂陽結(jié)核病報告數(shù)來源于新疆傳染病報告信息管理系統(tǒng)；社會經(jīng)濟學因素：人口密度(/km2)、少數(shù)民族人口比例(%)、每千人口傳染病網(wǎng)絡(luò)報告機構(gòu)數(shù)、農(nóng)業(yè)人口比例(%)、GDP(萬元)來源于新疆統(tǒng)計年鑒。新疆98個區(qū)縣矢量地圖(1：100萬)來源于國家地球系統(tǒng)科學數(shù)據(jù)共享平臺-新疆與中亞科學數(shù)據(jù)中心，以2008年新疆行政區(qū)劃為參考依據(jù)。同時，在Arcgis 10.2軟件中，以各區(qū)縣行政區(qū)劃編碼作為唯一編碼，匹配新疆98個區(qū)縣的涂陽結(jié)核病報告數(shù)及其社會經(jīng)濟學影響因素，構(gòu)建新疆涂陽結(jié)核病空間分析數(shù)據(jù)庫。

2.研究方法

(1)空間經(jīng)驗貝葉斯平滑

由于新疆人口負擔空間分布不均衡[2]，若忽略人口空間分布的影響，研究新疆涂陽結(jié)核病的空間分布情況，則不能真實反映結(jié)核病的疾病負擔與社會風險。ELN Maciel[3]等提出可用空間經(jīng)驗貝葉斯計算平滑后的疾病發(fā)病率，以提供對疾病真實負擔和社會風險的更好理解。因此，按空間權(quán)重以2004-2010年涂陽結(jié)核病報告數(shù)為事件變量，以相應(yīng)的人口數(shù)為基礎(chǔ)變量，將涂陽結(jié)核病報告率采用空間經(jīng)驗貝葉斯平滑方法將其標準化，使各區(qū)縣涂陽結(jié)核病報告率向局部平均值靠攏，減少空間數(shù)據(jù)的變異[4-5]。同時，基于空間經(jīng)驗貝葉斯平滑的結(jié)核病報告率繪制新疆涂陽結(jié)核病發(fā)病率等級地圖，以反映新疆涂陽結(jié)核病發(fā)病的空間分布情況。

(2)空間自相關(guān)與時空掃描統(tǒng)計量

全局空間自相關(guān)分析可用于新疆涂陽結(jié)核病發(fā)病的整體空間分布狀況，以視其有無空間聚集性[6]。因此，采用全局Moran′sI統(tǒng)計量分析空間經(jīng)驗貝葉斯平滑的涂陽結(jié)核病報告率，探測新疆涂陽結(jié)核病的空間相關(guān)性。同時，采用時空掃描統(tǒng)計量(基于泊松模型)探測新疆涂陽結(jié)核病的時空聚集性區(qū)域，以進一步探測新疆涂陽結(jié)核病的報告數(shù)是否存在異常[7]。

(3)地理加權(quán)回歸

地理加權(quán)回歸可解釋新疆涂陽結(jié)核病報告數(shù)存在空間分布非平穩(wěn)性的原因[1]，基于時空聚集性區(qū)域，采用地理加權(quán)回歸探測新疆涂陽結(jié)核病時空變異區(qū)域存在的原因。GWR模型設(shè)置如下：

式中，Yi為空間位置(ui,vi)點對應(yīng)的涂陽結(jié)核病報告數(shù)；β0(ui,vi)為空間位置(ui,vi)的常數(shù)項；Xi為空間位置(ui,vi)社會經(jīng)濟學影響因素的觀測值；系數(shù)函數(shù)βk(ui,vi)為空間位置(ui,vi)的待定函數(shù)；εi為隨機誤差向量(服從方差為常數(shù)的正態(tài)分布)[8]。通過構(gòu)建普通最小二乘法模型篩選相關(guān)的影響因素，納入地理加權(quán)回歸模型，進一步擬合新疆涂陽結(jié)核病發(fā)生與分布的影響因素。

經(jīng)驗貝葉斯估計平滑涂陽結(jié)核病報告率、結(jié)核病空間自相關(guān)分析通過Geoda 1.6.7軟件實現(xiàn)；涂陽結(jié)核病的時空聚集區(qū)域探測通過Satscan 9.0軟件實現(xiàn)；結(jié)核病發(fā)病專題地圖的繪制、地理加權(quán)回歸空間模型的構(gòu)建均通過Arcgis 10.2軟件實現(xiàn)。

結(jié)　　果

對2004-2010年新疆涂陽結(jié)核病標化報告率進行全局空間相關(guān)性分析，結(jié)果表明，全局Moran′sI=0.276(P<0.001,Z=4.582)，表明2004-2010年新疆涂陽結(jié)核病發(fā)病存在空間聚集性。新疆涂陽結(jié)核病發(fā)病率等級地圖提示，新疆涂陽結(jié)核病報告率等級呈由西南向東北遞減趨勢，結(jié)果見圖1。

圖1　新疆涂陽結(jié)核病發(fā)病等級地圖

圖2　新疆涂陽結(jié)核病時空掃描聚集性結(jié)果

同時，時空掃描統(tǒng)計量探測結(jié)果提示，2004-2010年新疆涂陽結(jié)核病存在五個時空聚集區(qū)域，差異均有統(tǒng)計學意義(P=0.001)。一級聚集區(qū)域RR值為1.27(P=0.001)；二級聚集區(qū)RR值為0.37(P=0.001)；三級聚集區(qū)域RR值為0.66(P=0.001)；四級聚集區(qū)域RR值為0.40(P=0.001)；五級聚集區(qū)域RR值為0.59(P=0.001)。詳情見表1，圖2。

上述研究結(jié)果表明，新疆涂陽結(jié)核病分布存在空間非平穩(wěn)性，因此，采用地理加權(quán)回歸探測新疆涂陽結(jié)核病時空變異區(qū)域存在的原因。普通最小二乘法模型篩選相關(guān)性較強的影響因素為農(nóng)業(yè)人口比例、GDP、少數(shù)民族人口比例、人口密度。同時，權(quán)重函數(shù)帶寬的確定方法會導(dǎo)致地理加權(quán)回歸模型的擬合效果存在較大的差異，因此，研究基于AIC準則優(yōu)化權(quán)函數(shù)帶寬，獲取擬合效果最優(yōu)的估計模型(校正R2=0.91)。

表1　2004-2010年新疆涂陽結(jié)核病時空掃描聚集性分析結(jié)果

表2　地理加權(quán)回歸分析結(jié)果

地理加權(quán)回歸分析結(jié)果表明，新疆涂陽結(jié)核病報告數(shù)受農(nóng)業(yè)人口比例的影響程度由西南向東北遞減，其系數(shù)波動范圍為-25.52～173.69，見圖3；新疆涂陽結(jié)核病報告數(shù)受GDP的影響程度由西南向東北部遞減，GDP與涂陽結(jié)核病報告數(shù)呈負相關(guān)，其系數(shù)范圍是從-54.16至-5.83，見圖4；全疆范圍內(nèi)涂陽結(jié)核病報告數(shù)受少數(shù)民族人口比例的影響程度由西南向東北遞減，系數(shù)范圍為98.79～248.88，均呈現(xiàn)正相關(guān)，見圖5；同時，全疆范圍內(nèi)涂陽結(jié)核病報告數(shù)受人口密度的影響程度由西南向東北遞減，系數(shù)范圍為0.030～0.103，見圖6。詳情見表2。局部R2在新疆范圍內(nèi)由西南向東北依次遞減，系數(shù)范圍為0.64～0.90，見圖7。

圖3　農(nóng)業(yè)人口比例回歸系數(shù)

圖4　GDP回歸系數(shù)

圖5　少數(shù)民族人口比例回歸系數(shù)

圖6　人口密度回歸系數(shù)

圖7　Local R2系數(shù)

討　　論

研究結(jié)果表明，采用空間經(jīng)驗貝葉斯平滑標準化涂陽結(jié)核病報告率，可減少不同人口規(guī)模造成的偏倚，并真實反映新疆涂陽結(jié)核病的發(fā)病風險與疾病負擔。同時，新疆涂陽結(jié)核病發(fā)病存在一定的空間非平穩(wěn)性，且存在時空聚集性區(qū)域，報告率等級由西南向東北遞減，即南疆地區(qū)發(fā)病等級高于北疆地區(qū)，與地理加權(quán)回歸各影響因素回歸系數(shù)的分布趨勢基本一致，說明新疆涂陽結(jié)核病的發(fā)病由上述因素的綜合作用造成。

應(yīng)用地理加權(quán)回歸探討上述變異區(qū)域可能的影響因素，結(jié)果表明，社會經(jīng)濟因素綜合作用(即社會經(jīng)濟因素系數(shù)符號)不一致性越強的區(qū)域，即社會經(jīng)濟因素可控性越差的區(qū)域，越有可能成為結(jié)核病高負擔聚集地區(qū)，或高風險傳播聚集地區(qū)。社會經(jīng)濟因素的空間結(jié)構(gòu)特征是影響新疆涂陽結(jié)核病發(fā)生與分布的關(guān)鍵因素，兩者具有較強的相關(guān)性。假定其他因素不變的情況下，南疆地區(qū)受少數(shù)民族比例影響最大，且局部R2提示，社會經(jīng)濟因素能較好地解釋南疆地區(qū)涂陽結(jié)核病發(fā)生與分布的原因，即此類地區(qū)結(jié)核病發(fā)生與分布可能受經(jīng)濟文化或風俗習慣的影響較大，應(yīng)重點加強此類地區(qū)的健康教育，北疆地區(qū)仍存在更多的相關(guān)因素未予以考慮，諸如環(huán)境因素。同時，地理加權(quán)回歸擬合過程中發(fā)現(xiàn)，權(quán)函數(shù)帶寬是影響地理加權(quán)回歸模型估計精度的主要因素之一，但在實際操作中，結(jié)合優(yōu)化帶寬的方法與具體的情況，可消除空間相關(guān)性的影響(即觀測值和預(yù)測值殘差平方和最小)，與相關(guān)研究結(jié)果一致[1]。

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[3]ELN Maciel,W Pan,R Dietze,等.巴西維多利亞肺結(jié)核發(fā)病空間模型及與社會經(jīng)濟狀況的關(guān)系.國際結(jié)核病與肺部疾病雜志(中文版),2011,6(2):78-84.

[4]王濤.山東省臨沂市肺結(jié)核的空間流行病學研究.山東大學,2012.

[5]唐小靜,曾慶,趙寒,等.重慶市2008-2012年手足口病空間聚集性及影響因素研究.中國人獸共患病學報,2014(12):1196-1200,1205.

[6]殷俊華,李光強,陳翼,等.利用GIS挖掘湖南省結(jié)核病時空格局.中國衛(wèi)生統(tǒng)計,2011,28(6):677-678.

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(責任編輯：劉壯)

新疆醫(yī)科大學衛(wèi)生計量與衛(wèi)生經(jīng)濟學支撐學科(XYDXK50780308); 新疆研究生科研創(chuàng)新項目(XJGRI2015081)

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