新疆地區結核病空間分布特征及其影響因素研究*

新疆醫科大學公共衛生學院(830000)

王　微　靳圓圓　王　澤　閆　慈　阿拉依·阿汗　曹明芹△

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新疆地區結核病空間分布特征及其影響因素研究*

新疆醫科大學公共衛生學院(830000)

王微靳圓圓王澤閆慈阿拉依·阿汗曹明芹△

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

結核病空間貝葉斯平滑時空掃描統計量地理加權回歸

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

資料來源與方法

1.資料來源

2004-2010年新疆涂陽結核病報告數來源于新疆傳染病報告信息管理系統；社會經濟學因素：人口密度(/km2)、少數民族人口比例(%)、每千人口傳染病網絡報告機構數、農業人口比例(%)、GDP(萬元)來源于新疆統計年鑒。新疆98個區縣矢量地圖(1：100萬)來源于國家地球系統科學數據共享平臺-新疆與中亞科學數據中心，以2008年新疆行政區劃為參考依據。同時，在Arcgis 10.2軟件中，以各區縣行政區劃編碼作為唯一編碼，匹配新疆98個區縣的涂陽結核病報告數及其社會經濟學影響因素，構建新疆涂陽結核病空間分析數據庫。

2.研究方法

(1)空間經驗貝葉斯平滑

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，研究新疆涂陽結核病的空間分布情況，則不能真實反映結核病的疾病負擔與社會風險。ELN Maciel[3]等提出可用空間經驗貝葉斯計算平滑后的疾病發病率，以提供對疾病真實負擔和社會風險的更好理解。因此，按空間權重以2004-2010年涂陽結核病報告數為事件變量，以相應的人口數為基礎變量，將涂陽結核病報告率采用空間經驗貝葉斯平滑方法將其標準化，使各區縣涂陽結核病報告率向局部平均值靠攏，減少空間數據的變異[4-5]。同時，基于空間經驗貝葉斯平滑的結核病報告率繪制新疆涂陽結核病發病率等級地圖，以反映新疆涂陽結核病發病的空間分布情況。

(2)空間自相關與時空掃描統計量

全局空間自相關分析可用于新疆涂陽結核病發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統計量分析空間經驗貝葉斯平滑的涂陽結核病報告率，探測新疆涂陽結核病的空間相關性。同時，采用時空掃描統計量(基于泊松模型)探測新疆涂陽結核病的時空聚集性區域，以進一步探測新疆涂陽結核病的報告數是否存在異常[7]。

(3)地理加權回歸

地理加權回歸可解釋新疆涂陽結核病報告數存在空間分布非平穩性的原因[1]，基于時空聚集性區域，采用地理加權回歸探測新疆涂陽結核病時空變異區域存在的原因。GWR模型設置如下：

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

經驗貝葉斯估計平滑涂陽結核病報告率、結核病空間自相關分析通過Geoda 1.6.7軟件實現；涂陽結核病的時空聚集區域探測通過Satscan 9.0軟件實現；結核病發病專題地圖的繪制、地理加權回歸空間模型的構建均通過Arcgis 10.2軟件實現。

結　　果

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

圖1　新疆涂陽結核病發病等級地圖

圖2　新疆涂陽結核病時空掃描聚集性結果

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

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

表1　2004-2010年新疆涂陽結核病時空掃描聚集性分析結果

表2　地理加權回歸分析結果

地理加權回歸分析結果表明，新疆涂陽結核病報告數受農業人口比例的影響程度由西南向東北遞減，其系數波動范圍為-25.52～173.69，見圖3；新疆涂陽結核病報告數受GDP的影響程度由西南向東北部遞減，GDP與涂陽結核病報告數呈負相關，其系數范圍是從-54.16至-5.83，見圖4；全疆范圍內涂陽結核病報告數受少數民族人口比例的影響程度由西南向東北遞減，系數范圍為98.79～248.88，均呈現正相關，見圖5；同時，全疆范圍內涂陽結核病報告數受人口密度的影響程度由西南向東北遞減，系數范圍為0.030～0.103，見圖6。詳情見表2。局部R2在新疆范圍內由西南向東北依次遞減，系數范圍為0.64～0.90，見圖7。

圖3　農業人口比例回歸系數

圖4　GDP回歸系數

圖5　少數民族人口比例回歸系數

圖6　人口密度回歸系數

圖7　Local R2系數

討　　論

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

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

[1]Matthews SA,Yang T-C.Mapping the results of local statistics:Using geographically weighted regression.Demographic research，2012,26:151-166.

[2]王朋崗.新疆人口經濟壓力評價與空間分布研究.人口與發展,2014,20(5):10-15.

[3]ELN Maciel,W Pan,R Dietze,等.巴西維多利亞肺結核發病空間模型及與社會經濟狀況的關系.國際結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挖掘湖南省結核病時空格局.中國衛生統計,2011,28(6):677-678.

[7]肖輝,肖革新.時空掃描統計量在細菌性痢疾監測數據分析中的應用.中國食品衛生雜志,2014,26(1):83-87.

[8]秦建新,仇應山.洞庭湖區釘螺與血吸蟲人畜感染的空間回歸分析.中國熱帶醫學,2013,13(9):1071-1073.

(責任編輯：劉壯)

新疆醫科大學衛生計量與衛生經濟學支撐學科(XYDXK50780308); 新疆研究生科研創新項目(XJGRI2015081)

曹明芹，E-mail: 573596229@qq.com