2005—2017年新疆14個地州市基于傳染病動力學結核病流行狀況定量研究

李虎玲，張學良，王 凱

(1 新疆醫科大學公共衛生學院，新疆 烏魯木齊 830011；2 新疆醫科大學醫學工程技術學院，新疆 烏魯木齊 830011)

結核病是由結核分枝桿菌(簡稱結核菌)引起的慢性呼吸道傳染病[1]，是一種對人類健康構成嚴重危害的慢性傳染性疾病，已成為全球關注的嚴重公共衛生問題。結核病在全球廣泛流行，東南亞和西太平洋地區的結核病人數最多，占全球的58%，其中印度、印度尼西亞和中國的結核病人數分別占全球的23%、10%和10%[2]。世界衛生組織于2016年發布的全球結核病報告表明，2016年中國結核病的發病數為92萬例，發病率為67/10萬，結核病死亡數為3.5萬例，死亡率為2.6/10萬，在全球22個結核病高負擔國家中，中國的結核病發病例數居第3位，僅次于印度和印度尼西亞[3]。新疆是全國結核病高發省區之一，2011—2015年新疆結核病發病率高于全國水平，位居全國31省市首位，2015年傳染病網絡直報系統數據顯示，結核病發病率是全國的2.9倍[4-5]。2016年結核病累計發病數46 973例，發病率為199.04/10萬，死亡300例，死亡率為1.27/10萬[6]。新疆結核病疫情十分嚴重，本研究通過建立結核病的傳染病動力學模型定量給出新疆各地(州、市)結核病的流行狀況，確定結核病防控重點地區，并預測各地(州、市)未來幾年結核病的發病情況，顯示疾病的發展趨勢，揭示疾病的流行規律，為人類防控傳染病流行提供理論基礎和數據依據。

1 資料與方法

1.1 資料來源 新疆維吾爾自治區疾病控制中心統計的 2005年1月—2017年12月新疆14個地(州、市)結核病每月新發病數量，見圖1。

1.2 方法

1.2.1 數學模型 1995 年Blower等[7]在Nature Medicine期刊提出肺結核傳播模型，模型中將人群分成三類：易感者(X)，潛伏感染者(L)和活躍的傳染性肺結核患者(T)，模型的框圖如圖2所示。

圖12005—2017年新疆14個地(州、市)結核病每月新發病數量分布圖

Figure1 Distribution of the number of new TB cases per month in 14 prefectures of Xinjiang in 2005-2017

圖2 結核病傳播模型框圖

該模型由下面的微分方程組表示：

其中，∏表示單位時間進入易感人群的數量；μ表示人群的自然死亡率；β表示傳染率，反映單個活動性患者成功感染單個易感者的可能性；當易感者被活動性患者感染，有(1-p)的可能性轉化為潛伏感染者，p的概率直接轉化成活動性肺結核患者；ν表示潛伏感染者體內病菌被激活，轉化為活動性肺結核的系數；μt表示因病死亡率。

1.2.2 結核病基本再生數(R0)R0表示在發病初期，當所有人均為易感者時，一個患者在其平均患病期內所傳染的人數[8]。通常，R0=1 可作為決定疾病是否消亡的一個閾值，當R0<1時，疾病逐步消亡；而當R0>1時，疾病將始終存在而形成地方病。R0的值越大疾病疫情越嚴重，本文使用的結核病模型的R0計算公式為

采用馬爾可夫鏈蒙特卡洛(MCMC)算法，可以估計出各地區β和ν值，詳見表1。

1.3 統計學處理 應用R 3.4.1分析軟件對所有數據進行統計處理，MCMC 參數估計方法應用R 3.4.1中的deBInfer包。

2 結果

2.1 模型擬合結果 利用模型(1)擬合新疆14個地(州、市)2005—2014 年 10 年的結核病累計發病數的變化趨勢，并用2015—2017年結核病累計數據進行驗證，模型擬合結果良好，詳見圖3。圖中紅色的點是新疆14個地(州、市)實際結核病累計發病數據，藍色的點是各地(州、市) 2015—2017年結核病累計發病數的預測值，藍色的曲線是模型擬合的結核病累計發病數，灰色部分是由該曲線95%置信區間(CI)形成的置信帶。利用模型(1)擬合各地(州、市)2005—2014 年結核病累計發病人數得到的各參數的估計值，見表1。

表1 新疆14個地(州、市)結核病動力學模型中參數的估計值

2.2R0分析 根據參數估計值并結合R0公式，分別估計出14個地(州、市)的R0值，見表2。14個地(州、市)中，喀什地區的R0最大[11.38 (95%CI:11.33～11.50) ]；R0在5～7之間的地區包括烏魯木齊市、和田地區、克孜勒蘇柯爾克孜自治州；R0在2～4之間的地區包括伊犁哈薩克自治州、昌吉回族自治州、巴音郭楞蒙古自治州,R0在1～2之間的地區包括克拉瑪依市、哈密地區、博爾塔拉蒙古自治州、阿克蘇地區、塔城地區；R0<1的地區包括吐魯番地區、阿勒泰地區。將14個地(州、市)的R0表示在新疆地圖上,按照R0值的大小，以顏色的深淺表示各地(州、市)結核病的發病嚴重程度，即顏色越深表示該地區結核病疫情比較嚴重，相反則較輕。南疆地區結核病疫情最嚴重，尤其是喀什地區。見圖4。

2.3 模型預測結果 利用結核病模型，預測新疆14個地(州、市)2018—2022 年結核病新發病數，見圖5。大部分地區2018—2022年結核病新發病數在波動中呈現緩慢上升趨勢，雖然喀什地區結核病新發病例數有所下降，但新發病基數較大，若對此未采取有效的控制措施，預計到2021年累積發病數為196 610 例，2022 年喀什地區結核病的累積發病數為 210 514例，2022年新發病數達14 954例。

A 烏魯木齊市； B 克拉瑪依市; C 昌吉回族自治州; D 吐魯番地區; E 哈密地區; F 博爾塔拉蒙古自治州; G 巴音郭楞蒙古自治州; H 克孜勒蘇柯爾克孜自治州; I 阿克蘇地區; J 塔城地區; K 喀什地區; L 和田地區; M 伊犁哈薩克自治州; N 阿勒泰地區

圖3 新疆14個地(州、市)結核病累計發病數實際值與預測值

圖4 新疆14個地(州、市)R0值

圖5新疆各地(州、市)2018—2022年結核病新發病數的預測值

Figure5 Predictive values of TB new cases in prefectures of Xinjiang in 2018-2022

3 討論

目前，對結核病的流行病學研究方法主要包括描述性研究、分析性研究、實驗性研究，而動力學研究相對較少[10]。肺結核傳播動力學方法是肺結核預防控制的一種新方法，隨著肺結核傳播模型的完善和在防治工作中的應用，肺結核傳播動力學模型在預防醫學中的諸多成功應用案例，充分說明了肺結核模型應用于傳染病預測與控制是合理的，也是可行的。

本研究利用動力學模型，根據結核病發病數據，通過MCMC方法給出參數估計值，并模擬出新疆14個地(州、市)的R0值。通過R0值的大小可知，結核病在新疆南疆地區最嚴重，尤其是喀什地區(R0=11.38,95%CI:11.33～11.50)。近年調查研究表明,南疆地區活動性肺結核和菌陽性肺結核患病率分別高于東疆地區2～7倍，高于北疆地區1～3倍，充分說明新疆結核病防治工作的艱巨性和長期性[9,11]。2011—2015年全疆結核病報告發病率總體在波動中呈現上升趨勢，南疆地區發病率最高的喀什地區5年平均報告發病率為380.79/10萬。喀什地區結核病疫情嚴重的原因可能受經濟條件、結核病防治人力資源匱乏、人群對疾病的防控意識較低等因素的影響。此外，生活習慣和交通等條件也是南疆地區結核病疫情高發的原因[12,5]。本組研究結果顯示，北疆地區伊犁州結核病疫情較嚴重(R0=2.22，95%CI:2.18～2.28)。這與全疆實行新型結核病服務體系有關，早些年多數以因癥就診為主，患者缺乏主動就診意識。自2012年起，新疆正式開始在全疆范圍內推行新型結核病防治服務體系，截至2015 年年末，全疆94 個縣(市、區)已全部落實完成。在新型防治服務體系下，伊犁哈薩克自治州醫療機構服務水平和查痰意識增強，提高了肺結核病例的發現水平，轉診(占53.2%)成為發現患者的主要途徑[13-15]。各地(州、市)2005—2017年結核病每月新發病數的分布圖顯示，2014年之后，伊犁哈薩克自治州、喀什地區、和田地區、阿克蘇地區、克孜勒蘇柯爾克孜自治州和烏魯木齊市的結核病病例數顯著增加，說明在新型結核病服務模式中，結核病防治工作取得了明顯進步。東疆地區，烏魯木齊市結核病疫情較為嚴重(R0=5.46，95%CI:5.28～5.50)。烏魯木齊市患病率高與篩查肺結核病的方法檢出率高有關，其次，影響烏魯木齊市肺結核發病的可能因素主要還有人口密度高。烏魯木齊市的結核病疫情較嚴峻，需要在以后的工作中加強對醫療機構規范化管理和督導檢查工作，提高各級醫療機構結核病的發現、報告和轉診比例，適當增加醫療衛生資源的投入，尤其是結核病防控專業機構及防疫人員，進一步促進肺結核的防控工作[16-17]。

結核病動力學模型預測各地(州、市)2018—2022年結核病新發病情況，結果顯示大部分地區結核病新發病數在波動中呈現逐年穩步增長趨勢，雖然南疆的喀什地區結核病新發病數有下降趨勢，但由于歷年新發病基數較大，導致喀什地區的結核病負擔仍然較重，提示新疆維吾爾自治區結核病重點監控對象為南疆喀什地區。

綜上所述，新疆結核病疫情仍十分嚴重，有關政府部門應當高度重視結核病疫情較嚴重的地區,尤其是南疆地區，如在喀什地區建立結核病綜合防治示范區，提高喀什地區結核病防治服務能力，關注疫情較重的區(縣)，并在政策上給予傾斜,技術上給予支持，從而從根本上控制新疆結核病的疫情。