黑龍江省2010～2020年猩紅熱發病與氣象因素的關聯性研究

仲偉麒，朱玉良，蘇 怡*，白 晶，董 銳，鄭曉華，謝平會，張宇亮

(1.黑龍江省疾病預防控制中心，哈爾濱 150030；2.廣東省湛江中心人民醫院，廣東 湛江 524045;3.黑龍江省傳染病防治院，哈爾濱 150030)

溫度、濕度、降雨和日照等氣候對人類健康有一定的影響，在傳染病研究領域中，氣候對人群死亡率和發病率的影響是目前國內外研究的重點和熱點[1]。猩紅熱是由A組β溶血性鏈球菌引起的急性呼吸道傳染病[2-3]，可能與流行菌型、毒力及耐藥性變化有關[4]，通常也與氣象因素密切關聯。本文收集黑龍江省2010～2020年猩紅熱月發病數據以及同期氣溫、氣壓等氣象資料，應用廣義相加模型分析氣象因素與猩紅熱發病之間的關聯程度，為有針對性地采取預防和控制對策提供依據。

1 研究內容與方法

1.1 資料來源

1.1.1 猩紅熱發病數據來源于“中國疾病預防控制信息系統”黑龍江省地區，按日期匯總月發病人數。

1.1.2 氣象資料來源于黑龍江省氣象局觀測站，收集的氣象資料包括2010～2020年逐月的氣象指標，包括月平均氣溫(℃)、月平均氣壓(hPa)、月平均相對濕度(%)、月降水量(mm)、月日照時數(h)、月平均風速(m/s)。

1.2 統計方法

時間序列的廣義相加模型回歸模型，本研究中猩紅熱病例呈高度散發狀態，選擇Possion分布作為概率分布，調整長期趨勢和滯后期的影響，將氣象因素引入模型，模型如下:

其中為Yt觀察月的發病數；E(Yt)為t觀察月發病數的期望值；β0為截距項；Xi為對應變量產生影響的解釋變量；βi為解釋變量的系數；S為非參數平滑樣條函數；t為長期趨勢。采用R軟件進行統計分析，采用描述性分析猩紅熱的發病情況與氣象因素概況，變量采用中位數和四分位數表示。本研究中非參數函數的形式選用平滑樣條函數，檢驗水準a=0.05。

2 結果分析

2.1 一般情況

黑龍江省2010～2020年共監測猩紅熱病例34 694例，月均發病數為263例，月發病數最少為1例，最多為1 170例，全年均有發病而且呈現出較為典型的雙峰型特征，以春季的4～5月份和冬季的11～12月份為主(見圖1)。日均氣溫為3.2 ℃，最低氣溫零下22.5 ℃，最高氣溫23.4 ℃，平均濕度為67.3%(見表1)，每月平均氣溫和濕度、雨量存在夏季較高，冬季則月平均氣壓較高(見圖2)。

圖1 2010～2020年黑龍江省猩紅熱月發病人數季節性趨勢圖Fig.1 Seasonal trend of scarlet fever incidence in Heilongjiang Province from 2010 to 2020

圖2 2010～2020年黑龍江省氣象因素季節性趨勢圖Fig. 2 Seasonal trend of meteorological factors in Heilongjiang Province from 2010 to 2020

表 1 黑龍江省猩紅熱發病數及氣象因素的描述性統計量Table 1 Descriptive statistics of scarlet fever incidence number and meteorological factors in Heilongjiang Province

2.2 氣象因素對猩紅熱發病的影響

月平均氣溫與月平均氣壓之間、月平均氣溫與月降水量之間、月平均氣壓與月降水量之間、存在較強的相關性(|r|>0.8)。氣溫對猩紅熱的影響更具有代表性。因此，為避免多重共線性，在后續的建模過程中不納入月平均氣溫、月降水量。將月平均氣壓、月平均相對濕度、月日照時數和月平均風速納入模型(見表2)。

表2 2010～2020年黑龍江省氣象因素的Spearman相關系數矩陣Table 2 Spearman correlation coefficient matrix of meteorological factors in Heilongjiang Province from 2010 to 2020

2.3 廣義相加模型

猩紅熱發病與氣象因素的廣義相加模型結果顯示，月平均氣壓、月平均相對濕度、月日照時數和月平均風速的P值均小于0.05，表明具有統計學意義。同時，四個氣象因素的RR值均小于1，呈負相關，即發病數隨氣象因素的升高而降低(見表3)。

表 3 黑龍江省猩紅熱發病與氣象因素的廣義相加模型Table 3 Generalized additive model of scarlet fever incidence and meteorological factors in Heilongjiang Province

3 討 論

氣象因素是影響人類健康和疾病的重要因素之一，流行病學研究長期以來一直認為，氣象因素特別是溫度，濕度和風，可影響傳染病的發病率[5]。近期各地也開展了氣象因素與傳染病發病之間關系的研究，雖然研究方法不同，但結果都表明，包括猩紅熱在內的傳染病的發病與氣象因素有著密切的關系[6]。

廣義相加模型通過平滑函數擬合時間趨勢項，已在傳染病領域(如手足口病等)中有所應用[7]。本研究以廣義相加模型為基本統計模型，應用基于時間序列的Possion回歸定量評估黑龍江省氣象因素對猩紅熱發病的影響。本研究結果顯示，猩紅熱發病與月平均相對濕度、月日照時數、月平均風速、月平均氣壓均呈負相關且均具有統計學意義。

猩紅熱發病與月平均相對濕度呈負相關。黑龍江省的相對濕度其空間分布與降水量相似，其降水表現出明顯的季風性特征，夏季受東南季東南季風的影響，降水充沛，冬季在干冷西風的影響下，干燥少雪。Aydogdu等[8]人發現，每月室外細菌總數與平均相對濕度和平均降雨量呈負相關。相對濕度對于猩紅熱發病影響主要是基于影響空氣氣溶膠的狀態。在空氣濕度較高的情況下，液滴則更容易聚集在一起附著于水中從而脫離呼吸空氣環境[9]。猩紅熱發病與月日照時數呈負相關。黑龍江省夏季日照時數為全年最高季節，冬季是一年中最少的季節，春秋介于冬夏之間，春季大于秋季，這與猩紅熱在冬季發病高峰相符。鏈球菌在空氣中的存活能力可能受到紫外線的影響，從而影響了猩紅熱這一疾病的發病。該結果與黎景雪的研究結果一致[10]，但與北京市研究結果相反[11]。本研究結果表明，猩紅熱發病與月平均風速呈負相關。既隨著平均風速的下降，猩紅熱發病不斷增加。這可能與黑龍江省冬季天氣寒冷，戶外活動減少，人們長期待在相對密閉的空間內，為猩紅熱的傳播提供了條件。通風不暢也為空氣中的細菌、病毒等病原體的生長繁殖創造了有利條件。但是也有不同的研究結果，有其他的研究中發現兩者間的正向關聯[12]，也有陸劍云[13]等學者，通過模型進行多因素擬合后發現，風速對猩紅熱發病無影響，這可能是不同地域氣象因素差異所致。猩紅熱發病與月平均氣壓與呈負相關(RR=0.955)。氣壓在冬季高，夏季低，這與黑龍江猩紅熱的發病高峰不相符。但是也有研究表明，氣壓與人體健康關系較為密切。氣壓對人體的影響包括生理和心理兩個方面，氣壓下降時，大氣中氧分壓、肺泡中氧分壓以及動脈血氧飽和度都隨之下降，導致人體發生一系列生理反應，如頭暈、頭痛、惡心、嘔吐和乏力等癥狀。此外低氣壓還會影響人的心理變化，主要使人產生壓抑感。心理和生理上的變化導致身體抵抗力下降，有利于病原體的傳播[14]。傳染病的發病原因比較復雜，并非由氣象因素單一引起，還與社會因素、病原學特點等因素密切相關[15]。

4 結 論

猩紅熱發病與月平均相對濕度、月日照時數、月平均風速、月平均氣壓均呈負相關。本研究結果與其他研究有不同之處，這可能與分析方法不同有關，同時由于不同地區疾病的基線水平、衛生狀況和防護水平等存在較大的差異，因此導致各地的研究結果不盡相同，不同地區和城市需要根據當地氣象特征開展有針對性的研究。本研究采用GAM模型能較好地分析并解釋氣象因素與猩紅熱發病間的影響關系，為猩紅熱防控提供有意義的參考。