寧夏彭陽縣肉牛布魯氏菌病空間分析

楊 濤，周小燕

（1.廈門市動物疫病預(yù)防控制中心，福建廈門 361009；2.中國疾病預(yù)防控制中心，北京 100000）

寧夏回族自治區(qū)肉牛養(yǎng)殖歷史悠久，是我國肉牛優(yōu)勢產(chǎn)區(qū)之一。彭陽縣位于寧夏南部邊緣，六盤山東麓，西連固原市原州區(qū)，東、南、北環(huán)臨甘肅省慶陽市和平?jīng)鍪?，下? 鎮(zhèn)8 鄉(xiāng)，農(nóng)業(yè)人口約占90%，以肉牛、肉羊養(yǎng)殖為主，草畜產(chǎn)業(yè)是彭陽縣的支柱產(chǎn)業(yè)，2020 年底肉牛存欄已超過10 萬頭。

布魯氏菌?。╞rucellosis，簡稱布病）是由布魯氏菌引起的一種急性或慢性人畜共患傳染病。伴隨著肉牛養(yǎng)殖的快速發(fā)展，全國肉牛布病疫情呈現(xiàn)持續(xù)上升趨勢[1-3]，不僅嚴(yán)重影響畜牧業(yè)生產(chǎn)，也危及人民群眾身體健康和公共衛(wèi)生安全。多年來，各級動物疫病防控部門重點關(guān)注種公牛和奶牛的布病防控，但對肉牛布病重視程度一般，養(yǎng)殖場戶也普遍忽視了肉牛的布病防控，防控力度不夠。目前，布病已成為阻礙肉牛產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展和威脅公共衛(wèi)生安全的重要人畜共患病。

疾病在發(fā)生、擴散和流行過程中，往往會表現(xiàn)出空間相關(guān)性和空間聚集性?？臻g自相關(guān)是指疾病在空間上的分布存在一定的相互關(guān)系，相鄰地區(qū)的變量值會相互影響；空間聚集性是一系列事件或病例或與健康有關(guān)的現(xiàn)象，按時間、空間或時間空間兩者呈現(xiàn)成組集中的現(xiàn)象。這些聚集性可能由于群體之間存在共同的風(fēng)險因素，或是由于鄰近群體之間的傳播導(dǎo)致。空間分析是流行病學(xué)調(diào)查的一個有用工具[4-5]，通過傳染病的空間分析可以發(fā)現(xiàn)疾病聚集性，為聚集性的發(fā)生提供更好的可視化，因此空間分析的結(jié)果可以細(xì)化防控策略。本研究旨在通過描述彭陽縣肉牛布病感染抗體場戶表觀流行率的空間模式，分析其肉牛布病的高風(fēng)險區(qū)域及其相關(guān)影響因素，從而為當(dāng)?shù)刂贫ㄈ馀２疾》揽夭呗蕴峁┮罁?jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域

彭陽縣轄區(qū)內(nèi)的4 鎮(zhèn)8 鄉(xiāng)，分別是白陽鎮(zhèn)（縣政府所在地）、古城鎮(zhèn)、紅河鎮(zhèn)、王洼鎮(zhèn)、新集鄉(xiāng)、城陽鄉(xiāng)、孟塬鄉(xiāng)、馮莊鄉(xiāng)、交岔鄉(xiāng)、羅洼鄉(xiāng)和小岔鄉(xiāng)，行政村合計156 個。彭陽縣對肉牛不實施布病免疫。

1.2 數(shù)據(jù)來源

本研究使用的數(shù)據(jù)來源于2021 年3 月對彭陽縣肉牛布病的橫斷面調(diào)查，共從755 個肉牛養(yǎng)殖場戶抽取2 800 頭肉牛，以能繁母牛和育肥牛為主。

1.3 研究設(shè)計

2020 年底，彭陽縣共存欄肉牛約10 萬頭，其中以新集鄉(xiāng)存欄量最多，超過2.5 萬頭，其次為古城鎮(zhèn)、王洼鎮(zhèn)、白陽鎮(zhèn)、紅河鎮(zhèn)和城陽鄉(xiāng)，而孟塬鄉(xiāng)、草廟鄉(xiāng)和交岔鄉(xiāng)存欄量較少，在3 000 頭左右，小岔鄉(xiāng)最少，不足1 000 頭。全縣肉牛養(yǎng)殖場戶約有1.2 萬個，戶均養(yǎng)牛8～9 頭，其中存欄4～8 頭的養(yǎng)殖戶最多，而存欄≥20 頭的較少，僅占4%左右。

根據(jù)估計流行率計算公式：N=1.962×p(1-p)/d2，設(shè)置信水平（CL）為95%，預(yù)期場戶流行率（p）為10%，可接受絕對誤差（d）為3%，計算出全縣需要隨機抽取養(yǎng)牛場戶373 個?？紤]到實際操作中難以用簡單隨機方法進行抽樣，將樣本量擴大了1 倍，按等比例分配原則抽取各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的養(yǎng)牛場戶[6]，共抽取了養(yǎng)牛場戶755 個，抽樣時盡量覆蓋所有以肉牛養(yǎng)殖為主的行政村。共在12 個鄉(xiāng)鎮(zhèn)抽取了98 個行政村。在各行政村，對存欄≤19 頭的養(yǎng)殖戶每戶采2～3 頭，存欄20～49 頭的每戶采5 頭，存欄≥50 頭的每戶采10 頭，販養(yǎng)戶每戶采20 頭，合計采集肉牛血清2 800 份。另外，在進行現(xiàn)場問卷調(diào)查時，用GPS 采集每個場戶的地理信息。

1.4 血清學(xué)診斷

采用競爭ELISA 方法檢測牛血清中的布病抗體。檢測試劑使用青島立見診斷技術(shù)發(fā)展中心生產(chǎn)的布魯氏菌競爭ELISA 抗體檢測試劑盒，按說明書進行檢測結(jié)果判定。

1.5 病例定義

陽性場戶：只要有1 個血清樣品檢測為布病抗體陽性，則其所在場戶即被定義為布病感染抗體陽性場戶。

1.6 空間自相關(guān)分析指標(biāo)

空間自相關(guān)分析采用指標(biāo)為全局莫蘭指數(shù)（Global Moran'sI），其取值范圍為-1～1。Moran'sI＞0 表示空間呈正相關(guān)性，其值越大，空間相關(guān)性越明顯；Moran'sI＜0 表示空間呈負(fù)相關(guān)性，其值越小，空間差異越大；Moran'sI=0，表示沒有相關(guān)，空間呈隨機性。Moran'sI的顯著性用z得分進行統(tǒng)計檢驗。

如果全局莫蘭指數(shù)顯著，可以用局部莫蘭指數(shù)（Local Moran'sI）探測局部區(qū)域是否屬于高值或者低值聚集，還可識別空間異常值。Local Moran'sI為正值，表示要素具有包含同樣高或同樣低屬性值的鄰近要素，是聚類的一部分；Local Moran'sI為負(fù)值，表示要素具有包含不同值的鄰近要素，是異常值。具體可分為具有統(tǒng)計學(xué)意義的高值（HH）聚類、低值（LL）聚類以及高值主要由低值圍繞的異常值（HL）和低值主要由高值圍繞的異常值（LH）4 種類型。

另外，還可通過熱點分析工具對每一個要素計算Getis-Ord Gi*統(tǒng)計，通過得到的z得分和P值，分析高值或低值要素在空間上發(fā)生聚類的位置。要成為存在統(tǒng)計學(xué)意義的熱點，要素應(yīng)具有高值，且被其他同樣具有高值的要素所包圍。

1.7 空間掃描統(tǒng)計量

空間掃描統(tǒng)計量是空間流行病學(xué)中用來評價或預(yù)測疾病聚集性的一種行之有效的方法，通過探測空間范圍內(nèi)疾病發(fā)生數(shù)的異常增加來判斷研究區(qū)是否存在聚集性、定位聚集中心和聚集范圍，通過公式計算得到聚集風(fēng)險值RR，用于表示聚集區(qū)相對于聚集區(qū)域以外的發(fā)病地區(qū)風(fēng)險。

1.8 數(shù)據(jù)分析

把原始信息錄入Excel 軟件，使用Excel 軟件中的統(tǒng)計功能對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析并整理成表格；使用ArcGIS10.2 軟件繪制場點分布圖和核密度比率圖，并進行空間自相關(guān)分析；使用SaTscan軟件進行空間聚集性分析，使用地理探測器軟件（GeoDetector）探測影響空間分布異質(zhì)性的因素[7]。

2 結(jié)果與分析

2.1 采樣場戶地理分布

圖1 顯示了彭陽縣12 個鄉(xiāng)鎮(zhèn)98 個行政村755個被采樣肉牛場戶的地理位置，同時對布病抗體陰性和陽性場戶進行了區(qū)分。

2.2 布病抗體場戶表觀流行率

2021 年3 月開展的橫斷面調(diào)查結(jié)果顯示，彭陽縣肉牛布病抗體場戶表觀流行率為11.8%（95%CI：9.6%～14.3%），其中布病流行率最高的是馮莊鄉(xiāng)，其次為白陽鎮(zhèn)、草廟鄉(xiāng)、交岔鄉(xiāng)和紅河鎮(zhèn)，王洼鎮(zhèn)、小岔鄉(xiāng)和新集鄉(xiāng)抗體陽性率較低，而城陽鄉(xiāng)、古城鎮(zhèn)、羅洼鄉(xiāng)和孟塬鄉(xiāng)未檢出布病抗體（表1）。

表1 彭陽縣肉牛布病流行率橫斷面調(diào)查結(jié)果

2.3 布病血清學(xué)陽性場戶核密度分析

搜索半徑采用0.1 度，計算比率后生成彭陽縣肉牛布病血清學(xué)陽性場戶核密度比率圖（圖2），可以發(fā)現(xiàn)核密度比率高值區(qū)位于馮莊鄉(xiāng)、小岔鄉(xiāng)南部和白陽鎮(zhèn)西部，中值區(qū)位于草廟鄉(xiāng)、紅河鎮(zhèn)、交岔鄉(xiāng)，其次是新集鄉(xiāng)和王洼鎮(zhèn)，其余鄉(xiāng)鎮(zhèn)為低值區(qū)。

2.4 空間自相關(guān)分析

全局莫蘭指數(shù)（Global Moran'sI）為0.05（P＜0.001），z得分為6.23（＞1.96），表示彭陽縣養(yǎng)殖場戶肉牛布病具有正空間自相關(guān)性，說明不同感染程度的肉牛養(yǎng)殖場戶呈現(xiàn)了聚類特征。

采用ArcGIS 聚類和異常值分析工具，對彭陽縣被抽樣肉牛場戶的布病抗體陽性率進行局部莫蘭指數(shù)分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)高值（H-H）聚類模式的有3個區(qū)域，分別為白陽鎮(zhèn)、紅河鎮(zhèn)和馮莊鄉(xiāng)，涵蓋了主要陽性場戶46 個（紅色），高值主要由低值圍繞（H-L）的異常值場戶有6 個（黃色），主要分布在彭陽縣西南部的新集鄉(xiāng)（圖3），無低值（L-L）聚類模式，多數(shù)場戶呈現(xiàn)隨機分布模式（灰色）。

采用ArcGIS 熱點分析工具，對彭陽縣被抽樣肉牛場戶的布病感染抗體陽性率進行熱點分析，發(fā)現(xiàn)陽性場戶主要聚集在白陽鎮(zhèn)、馮莊鄉(xiāng)和紅河鎮(zhèn)（圖4），熱點分析與聚類和異常值分析結(jié)果基本一致。

2.5 空間掃描統(tǒng)計

空間聚集性分析結(jié)果（圖5）顯示：彭陽縣肉牛布病存在7 個聚集區(qū)，其中3 個為高風(fēng)險地理聚集區(qū)（P＜0.05），分別位于白陽鎮(zhèn)、紅河鎮(zhèn)和馮莊鄉(xiāng)，其中第一聚集區(qū)位于白陽鎮(zhèn)，中心坐標(biāo)為N35.863 100°、E106.577 000°，半 徑 為3.51 km，場戶數(shù)為117，相對風(fēng)險值為5.35，似然比統(tǒng)計量LLR 為20.64；第二聚集區(qū)位于紅河鎮(zhèn)，中心坐標(biāo)為N35.711 400°、E106.649 000°，半徑為11.74 km，場戶數(shù)為543，相對風(fēng)險值為2.53，似然比統(tǒng)計量LLR 為12.55；第三聚集區(qū)位于馮莊鄉(xiāng)，中心坐標(biāo)為N36.071 800°、E106.833 000°，半徑為5.79 km，場戶數(shù)為48，相對風(fēng)險值為4.99，似然比統(tǒng)計量LLR 為8.58。

2.6 空間分布異質(zhì)性影響因素探測

選擇鄉(xiāng)鎮(zhèn)肉牛存欄量、行政村肉牛存欄量、養(yǎng)殖場戶離公路距離和周圍養(yǎng)牛場戶數(shù)作為自變量探測肉牛布病空間分布異質(zhì)性影響因素，自變量全部設(shè)置成二分類數(shù)據(jù)，鄉(xiāng)鎮(zhèn)肉牛存欄量以0.5 萬頭、行政村肉牛存欄量以1 500 頭、養(yǎng)殖場戶離公路距離以500 m、周圍養(yǎng)牛場戶數(shù)以20 個為界劃分，場戶內(nèi)抗體陽性率作為因變量。GeoDetector 探測結(jié)果顯示，鄉(xiāng)鎮(zhèn)肉牛存欄量、養(yǎng)牛場戶離主要交通公路距離及其周圍養(yǎng)牛場戶數(shù)影響著肉牛布病的空間分布異質(zhì)性（表2）。

表2 彭陽縣肉牛布病空間分布異質(zhì)性的影響因素探測結(jié)果

3 討論

本研究基于彭陽縣2021 年3 月開展的橫斷面調(diào)查結(jié)果，研究了彭陽縣肉牛布病抗體陽性場戶表觀流行率的空間分布模式，識別其肉牛布病的高風(fēng)險區(qū)域和相關(guān)影響因素，這對彭陽縣采取針對性的肉牛布病防控措施具有重要意義?？臻g自相關(guān)分析和空間掃描統(tǒng)計分析在探索空間聚集性的效能上具有互補性，使用兩種及以上的方法可以更全面、準(zhǔn)確地認(rèn)識疾病的空間分布特征。

從空間分布來看，核密度分析結(jié)果與傳統(tǒng)的空間描述結(jié)果基本一致，但提供了更好的可視化。通過空間自相關(guān)分析和空間掃描統(tǒng)計分析結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)彭陽縣肉牛布病高風(fēng)險地理聚集區(qū)主要集中在白陽鎮(zhèn)、紅河鎮(zhèn)和馮莊鄉(xiāng)，因此彭陽縣應(yīng)對這3個高風(fēng)險地理聚集區(qū)重點監(jiān)測并采取控制措施。

地理探測器是探測空間分布異質(zhì)性，揭示其背后影響因素的一種新的統(tǒng)計學(xué)方法，在肉牛布病空間分布異質(zhì)性的影響因素探測中，GeoDetector探測結(jié)果顯示鄉(xiāng)鎮(zhèn)肉牛存欄量、養(yǎng)殖場戶離公路距離和周圍養(yǎng)牛場戶數(shù)影響肉牛布病。趙媛等[8]分析2012—2018 年寧夏人間布病發(fā)病率與主要牲畜存欄數(shù)的相關(guān)性時，發(fā)現(xiàn)布病發(fā)病率與羊存欄數(shù)具有一定的相關(guān)關(guān)系，說明牲畜存欄數(shù)可能與家畜布病有關(guān)聯(lián)。一般而言，牲畜存欄量大的鄉(xiāng)鎮(zhèn)，家畜感染布魯氏菌的可能性會越大。本研究分析發(fā)現(xiàn)，彭陽縣鄉(xiāng)鎮(zhèn)肉牛存欄量介于0.5 萬～2 萬頭（王洼鎮(zhèn)、白陽鎮(zhèn)和紅河鎮(zhèn)）的養(yǎng)牛場戶肉牛感染布魯氏菌的風(fēng)險最大。彭陽縣肉牛存欄量最多的鄉(xiāng)鎮(zhèn)是新集鄉(xiāng)和古城鎮(zhèn)，均超過2 萬頭，這兩個鄉(xiāng)鎮(zhèn)肉牛布病感染風(fēng)險雖然高于肉牛存欄量＜0.5 萬頭的鄉(xiāng)鎮(zhèn)，但低于白陽鎮(zhèn)和紅河鎮(zhèn)（兩鎮(zhèn)肉牛存欄量均在1 萬頭左右），這可能是古城鎮(zhèn)和新集鄉(xiāng)的農(nóng)戶主要以養(yǎng)肉牛為主，而白陽鎮(zhèn)的肉羊養(yǎng)殖量較大，馮莊鄉(xiāng)羊與牛存欄量的比例最高。彭陽縣的羊布病發(fā)病率較高，通過羊傳播導(dǎo)致肉牛感染的風(fēng)險可能增大；紅河鎮(zhèn)肉羊養(yǎng)殖量雖然不大，但該鎮(zhèn)在彭陽縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)中海拔最低，地勢平緩，與甘肅省鎮(zhèn)原縣交界，出省公路交通發(fā)達(dá)，肉牛感染風(fēng)險高可能與鄰縣活畜交易頻繁有關(guān)，另外養(yǎng)牛場戶離主要交通公路的距離與肉牛布病存在密切關(guān)聯(lián)，也側(cè)面反映了肉牛布病可能與活畜運輸有關(guān)；周圍養(yǎng)牛場戶數(shù)與肉牛布病也存在密切關(guān)聯(lián)，周圍養(yǎng)牛場戶數(shù)小于20 個的肉牛場戶，其感染風(fēng)險較高，這可能是小范圍更利于養(yǎng)牛戶之間的交流（現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)養(yǎng)牛戶都樂于與附近的養(yǎng)牛戶交流），從而為布病傳播提供了可能的渠道。

4 結(jié)論

本研究基于彭陽縣2021 年3 月開展的肉牛布病橫斷面調(diào)查結(jié)果，描述了彭陽縣肉牛布病的場戶表觀流行率空間分布模式。彭陽縣肉牛布病存在不同程度的聚集性，感染率高的集中在白陽鎮(zhèn)、紅河鎮(zhèn)和馮莊鄉(xiāng)。因此，應(yīng)采取相應(yīng)措施加大對這3 個鄉(xiāng)鎮(zhèn)肉牛布病的控制，同時也要加強對其他鄉(xiāng)鎮(zhèn)肉牛布病監(jiān)測。