新疆地区结核病空间分布特征及其影响因素研究*

新疆医科大学公共卫生学院(830000)

王　微　靳圆圆　王　泽　闫　慈　阿拉依·阿汗　曹明芹△



新疆地区结核病空间分布特征及其影响因素研究*

新疆医科大学公共卫生学院(830000)

王微靳圆圆王泽闫慈阿拉依·阿汗曹明芹△

【提要】目的探测新疆地区结核病空间分布特征及其影响因素。方法采用空间经验贝叶斯平滑标化涂阳结核病报告率，绘制涂阳结核病发病等级地图；采用空间自相关分析与时空扫描统计量，探测新疆涂阳结核病的空间聚集性与时空聚集区域；采用地理加权回归解释新疆涂阳结核病报告数的空间分布非平稳性。结果新疆南疆地区涂阳结核病发病等级高于北疆地区，存在一定的空间相关性(全局Moran′I=0.276,P<0.001)与39个结核病高负担聚集地区，主要集中在南疆地区。同时，南北疆地区涂阳结核病发生均受社会经济学因素影响，全疆范围内少数民族人口比例是最主要的影响因素，南疆地区受社会经济学因素作用较大(局部R2为0.71～0.90)，局部R2呈由西南向东北递减趋势。结论新疆结核病具有一定的空间聚集性，应重点结核病高负担聚集性区域的结核病健康教育，注意区域化防控策略的制定。

结核病空间贝叶斯平滑时空扫描统计量地理加权回归

结核病(tuberculosis，TB)是我国法定传染病之一，通过全局与局部空间统计分析技术，可以探讨结核病空间分布以及其发生、分布和传播的影响因素[1]。较全国结核病发病平均水平，新疆结核病疫情尤为严重，其结核病发病率居全国前三位。近两年，新疆结核病的发病率呈降低趋势，但从结核病全局空间分布情况出发，新疆结核病仍处于结核病高发区域。本研究旨在研究新疆结核病的空间分布及其发生、分布和传播的影响因素，探测结核病的空间平稳性与聚集性区域，为区域化结核病防控策略的制定提供依据。

资料来源与方法

1.资料来源

2004-2010年新疆涂阳结核病报告数来源于新疆传染病报告信息管理系统；社会经济学因素：人口密度(/km2)、少数民族人口比例(%)、每千人口传染病网络报告机构数、农业人口比例(%)、GDP(万元)来源于新疆统计年鉴。新疆98个区县矢量地图(1：100万)来源于国家地球系统科学数据共享平台-新疆与中亚科学数据中心，以2008年新疆行政区划为参考依据。同时，在Arcgis 10.2软件中，以各区县行政区划编码作为唯一编码，匹配新疆98个区县的涂阳结核病报告数及其社会经济学影响因素，构建新疆涂阳结核病空间分析数据库。

2.研究方法

(1)空间经验贝叶斯平滑

由于新疆人口负担空间分布不均衡[2]，若忽略人口空间分布的影响，研究新疆涂阳结核病的空间分布情况，则不能真实反映结核病的疾病负担与社会风险。ELN Maciel[3]等提出可用空间经验贝叶斯计算平滑后的疾病发病率，以提供对疾病真实负担和社会风险的更好理解。因此，按空间权重以2004-2010年涂阳结核病报告数为事件变量，以相应的人口数为基础变量，将涂阳结核病报告率采用空间经验贝叶斯平滑方法将其标准化，使各区县涂阳结核病报告率向局部平均值靠拢，减少空间数据的变异[4-5]。同时，基于空间经验贝叶斯平滑的结核病报告率绘制新疆涂阳结核病发病率等级地图，以反映新疆涂阳结核病发病的空间分布情况。

(2)空间自相关与时空扫描统计量

全局空间自相关分析可用于新疆涂阳结核病发病的整体空间分布状况，以视其有无空间聚集性[6]。因此，采用全局Moran′sI统计量分析空间经验贝叶斯平滑的涂阳结核病报告率，探测新疆涂阳结核病的空间相关性。同时，采用时空扫描统计量(基于泊松模型)探测新疆涂阳结核病的时空聚集性区域，以进一步探测新疆涂阳结核病的报告数是否存在异常[7]。

(3)地理加权回归

地理加权回归可解释新疆涂阳结核病报告数存在空间分布非平稳性的原因[1]，基于时空聚集性区域，采用地理加权回归探测新疆涂阳结核病时空变异区域存在的原因。GWR模型设置如下：

式中，Yi为空间位置(ui,vi)点对应的涂阳结核病报告数；β0(ui,vi)为空间位置(ui,vi)的常数项；Xi为空间位置(ui,vi)社会经济学影响因素的观测值；系数函数βk(ui,vi)为空间位置(ui,vi)的待定函数；εi为随机误差向量(服从方差为常数的正态分布)[8]。通过构建普通最小二乘法模型筛选相关的影响因素，纳入地理加权回归模型，进一步拟合新疆涂阳结核病发生与分布的影响因素。

经验贝叶斯估计平滑涂阳结核病报告率、结核病空间自相关分析通过Geoda 1.6.7软件实现；涂阳结核病的时空聚集区域探测通过Satscan 9.0软件实现；结核病发病专题地图的绘制、地理加权回归空间模型的构建均通过Arcgis 10.2软件实现。

结　　果

对2004-2010年新疆涂阳结核病标化报告率进行全局空间相关性分析，结果表明，全局Moran′sI=0.276(P<0.001,Z=4.582)，表明2004-2010年新疆涂阳结核病发病存在空间聚集性。新疆涂阳结核病发病率等级地图提示，新疆涂阳结核病报告率等级呈由西南向东北递减趋势，结果见图1。

图1　新疆涂阳结核病发病等级地图

图2　新疆涂阳结核病时空扫描聚集性结果

同时，时空扫描统计量探测结果提示，2004-2010年新疆涂阳结核病存在五个时空聚集区域，差异均有统计学意义(P=0.001)。一级聚集区域RR值为1.27(P=0.001)；二级聚集区RR值为0.37(P=0.001)；三级聚集区域RR值为0.66(P=0.001)；四级聚集区域RR值为0.40(P=0.001)；五级聚集区域RR值为0.59(P=0.001)。详情见表1，图2。

上述研究结果表明，新疆涂阳结核病分布存在空间非平稳性，因此，采用地理加权回归探测新疆涂阳结核病时空变异区域存在的原因。普通最小二乘法模型筛选相关性较强的影响因素为农业人口比例、GDP、少数民族人口比例、人口密度。同时，权重函数带宽的确定方法会导致地理加权回归模型的拟合效果存在较大的差异，因此，研究基于AIC准则优化权函数带宽，获取拟合效果最优的估计模型(校正R2=0.91)。

表1　2004-2010年新疆涂阳结核病时空扫描聚集性分析结果

表2　地理加权回归分析结果

地理加权回归分析结果表明，新疆涂阳结核病报告数受农业人口比例的影响程度由西南向东北递减，其系数波动范围为-25.52～173.69，见图3；新疆涂阳结核病报告数受GDP的影响程度由西南向东北部递减，GDP与涂阳结核病报告数呈负相关，其系数范围是从-54.16至-5.83，见图4；全疆范围内涂阳结核病报告数受少数民族人口比例的影响程度由西南向东北递减，系数范围为98.79～248.88，均呈现正相关，见图5；同时，全疆范围内涂阳结核病报告数受人口密度的影响程度由西南向东北递减，系数范围为0.030～0.103，见图6。详情见表2。局部R2在新疆范围内由西南向东北依次递减，系数范围为0.64～0.90，见图7。

图3　农业人口比例回归系数

图4　GDP回归系数

图5　少数民族人口比例回归系数

图6　人口密度回归系数

图7　Local R2系数

讨　　论

研究结果表明，采用空间经验贝叶斯平滑标准化涂阳结核病报告率，可减少不同人口规模造成的偏倚，并真实反映新疆涂阳结核病的发病风险与疾病负担。同时，新疆涂阳结核病发病存在一定的空间非平稳性，且存在时空聚集性区域，报告率等级由西南向东北递减，即南疆地区发病等级高于北疆地区，与地理加权回归各影响因素回归系数的分布趋势基本一致，说明新疆涂阳结核病的发病由上述因素的综合作用造成。

应用地理加权回归探讨上述变异区域可能的影响因素，结果表明，社会经济因素综合作用(即社会经济因素系数符号)不一致性越强的区域，即社会经济因素可控性越差的区域，越有可能成为结核病高负担聚集地区，或高风险传播聚集地区。社会经济因素的空间结构特征是影响新疆涂阳结核病发生与分布的关键因素，两者具有较强的相关性。假定其他因素不变的情况下，南疆地区受少数民族比例影响最大，且局部R2提示，社会经济因素能较好地解释南疆地区涂阳结核病发生与分布的原因，即此类地区结核病发生与分布可能受经济文化或风俗习惯的影响较大，应重点加强此类地区的健康教育，北疆地区仍存在更多的相关因素未予以考虑，诸如环境因素。同时，地理加权回归拟合过程中发现，权函数带宽是影响地理加权回归模型估计精度的主要因素之一，但在实际操作中，结合优化带宽的方法与具体的情况，可消除空间相关性的影响(即观测值和预测值残差平方和最小)，与相关研究结果一致[1]。

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

[2]王朋岗.新疆人口经济压力评价与空间分布研究.人口与发展,2014,20(5):10-15.

[3]ELN Maciel,W Pan,R Dietze,等.巴西维多利亚肺结核发病空间模型及与社会经济状况的关系.国际结核病与肺部疾病杂志(中文版),2011,6(2):78-84.

[4]王涛.山东省临沂市肺结核的空间流行病学研究.山东大学,2012.

[5]唐小静,曾庆,赵寒,等.重庆市2008-2012年手足口病空间聚集性及影响因素研究.中国人兽共患病学报,2014(12):1196-1200,1205.

[6]殷俊华,李光强,陈翼,等.利用GIS挖掘湖南省结核病时空格局.中国卫生统计,2011,28(6):677-678.

[7]肖辉,肖革新.时空扫描统计量在细菌性痢疾监测数据分析中的应用.中国食品卫生杂志,2014,26(1):83-87.

[8]秦建新,仇应山.洞庭湖区钉螺与血吸虫人畜感染的空间回归分析.中国热带医学,2013,13(9):1071-1073.

(责任编辑：刘壮)

新疆医科大学卫生计量与卫生经济学支撑学科(XYDXK50780308); 新疆研究生科研创新项目(XJGRI2015081)

曹明芹，E-mail: 573596229@qq.com