基于多气象因素协同作用的我国登革热和手足口病流行特征与预测研究

发布时间：2020-06-03 07:24

【摘要】：研究目的分析我国登革热和手足口病近年流行特征,掌握其流行规律;从不同时间(年、月、周)尺度,分析登革热和手足口病与气象因素之间相关性、影响传染病发生的关键气象因素以及不同气象因素之间对发病的协同影响,从气象因素的角度探讨登革热和手足口病发生的影响因素;在相关性分析和协同分析基础之上,构建多元定量数学模型,预测传染病发病趋势,为传染病防控提供数据支持。研究方法收集广东省2008-2016年登革热报告病例、我国2006-2016年手足口病报告病例及同期气象数据(最高气压、最低气压、平均气压、最高气温、最低气温、平均气温、平均相对湿度、最大风速、极大风速)、同期人口数据等。描述性流行病学方法分析登革热与手足口病的“三间”分布特征、动态变化趋势。Arc GIS分别从省级、地市级描述登革热与手足口病的地区分布差异。Spearman秩相关用于气象因素与疾病相关性分析。平滑线图、Ross-Macdonald模型、Watts模型用于截点温度的计算。SPSS数据转换、多因素方差分析用于气象因素间协同作用分析。线性模型、指数模型、对数模型和幂函数及逆累计正态分布多元回归方程用于传染病预测模型构建。研究结果1.2008-2016年广东省登革热累计发病例数51130例,各年度发病存在差异,2014年全年发病最多,共45190例,占总发病例数的88.50%;以自然周为单位进行分析,病例主要集中在每年的第38周到第42周,即9-10月份。死亡6例(均在2014年),病死率为1.17/万。2.登革热在各年龄组均有发病,但以青壮年为主,20-59岁年龄层发病人数最多,占总发病人数的70.91%;0-9岁占4.19%,10-19岁占7.32%,60岁以上占17.58%。2008-2016年男性发病25351例,女性25779例,男女比例0.98:1。高发职业人群主要有:家务及待业、离退人员、商业服务及工人、学生,这五类人群占总发病人数的64.11%。3.地区分布来看,广东省各地市登革热发病均有差异,主要集中在广东省珠三角地区(广州、深圳、佛山、东莞、中山、珠海、江门、肇庆、惠州九个地区),发病人数占总发病人数的93.86%。4.周气象因素和登革热周发病例数总体Spearman秩相关分析表明,最高气温(r=0.373 P0.01)、最低气温(r=0.337 P0.01)、平均气温(r=0.386 P0.01)与登革热发生存在正相关性,最高气压(r=-0.244 P0.01)、最低气压(r=-0.219P0.01)、平均气压(r=-0.239 P0.01)与登革热发生存在负相关性。5.平滑线图和Ross-Macdonald、Watts模型发现,最低气温与登革热发病间存在温度截点:18℃,在最低气温大于18℃时,登革热发病趋势明显升高。6.以18℃为截点,进一步进行相关性分析发现:最低气温小于18℃时,影响登革热发病的气象因素有平均气温(r=0.276 P0.05)、最高气温(r=0.218P0.05)、最低气温(r=0.230 P0.05);最低气温大于18℃时,影响登革热发病的气象因素有平均气温(r=0.153 P0.05)、最高气压(r=0.127 P0.05)、最低气压(r=0.125 P0.05)、平均气压(r=0.124 P0.05)、平均相对湿度(r=-0.221P0.01)。7.多因素方差分析表明,最低气压、平均相对湿度与平均气温对登革热流行存在交互作用。在仅考虑气温影响时,平均气温与登革发病呈指数方程变化,y=3.2803e1.8301xR2=0.8645,气温每升高1℃,理论病例数增加523.45%;若考虑最低气压与平均气温的交互作用,指数方程发生变化,y=2.8368e0.7301xR2=0.59,发病趋势减缓,气温每升高1℃,理论病例数增加107.53%;在此基础上,若再考虑平均相对湿度、最低气压、平均气温的交互作用,则发病呈线性变化,y=1406.4x-1554.3 R2=0.5766,发病趋势减缓更加明显,气温每升高1℃,理论病例数增加5.9%。进一步将具有交互作用的气象因素在不同分组水平进行组合,发现在平均气温25-28℃区间、最低气压997-1002h Pa区间、平均相对湿度73-81%区间时,登革热流行强度最大,周发病例数最高(17571例)。8.以关键气象因素(平均气温、最高气压、最低气压、平均气压、平均相对湿度)和交互气象因素(平均气温*最低气压、平均气温*最低气压*平均相对湿度)、虫媒因子、输入性因子为变量的改进Logit模型,即逆累计正态分布模型有很好的拟合度指数R2,拟合优度为0.9248。对2017年第1-41周登革热发病例数进行实际预测,相关系数为0.8104,模型预测精度高。9.我国手足口病年发病例数、年发病率从2006年到2014年均呈现上升趋势(2006年13637例,1.05/10万;2014年2781719例,204.17/10万),到2015年发病人数和发病率有所下降(2015年1997500例,145.71/10万),但2016年又出现上升趋势(2016年2442111例,176.99/10万),说明手足口病防控形势依然严峻。10.手足口病的病死率先上升后下降,2007年为0.2‰,2010年达到最高值0.51‰,从2010年开始病死率持续下降(2010年为0.51‰,2015年为0.066‰),病死率下降了近85.66%。11.手足口病在人群分布上有明显特征,男性患病人数是女性的1.59倍,患者主要集中在10岁以下儿童(占98.58%),其中0-1岁占9.2%,1-4岁占80.41%,5-9岁占8.96%。从近11年的监测数据来看,0岁和1岁年龄组发病所占比重整体呈上升趋势(0岁年龄组由6.43%增加到8.64%,1岁年龄组由12.41%增加到30.55%);4岁和5岁年龄组发病所占比重整体呈下降趋势(4岁年龄组由17.39%降到10.56%,5岁年龄组由9.51%降到4.83%);2岁和3岁年龄组发病所占比重基本保持不变。12.手足口病具有显著的空间差异,2006-2009年山东、河南、河北发病例数最多,占2006-2009年总发病例数的27.23%;2010年之后,广东、广西发病例数逐渐增多。9年总体来看,位于中国南部的两个省份的发病人数占全部发病人数的25.38%(其中广东省占15.32%,广西省占10.06%)。基于各省的人口普查数据计算各省的发病率,2006-2016年平均发病率居前的三个省份都在南方地区(广东:25.18?,广西:36.09?,海南:41.62?)。13.分析中国31个省份的平均气压、平均气温、平均相对湿度、最低气压、最低气温、最高气压、最高气温、最大风速、极大风速等气象数据,发现平均气温、最低气温、最高气温、最大风速与手足口病的发病率密切相关。且存在指数模型拟合效果,平均气温(x)与发病率(y)的关系为y=2.7407e0.1033x,决定系数R2为0.74,最低气温(x)与发病率(y)的关系为y=4.7539e0.0849x,决定系数R2为0.74,最高气温(x)与发病率(y)的关系为y=1.1285e0.1164x,决定系数R2为0.69,最大风速(x)与发病率(y)的关系为y=0.5813e0.6782x,决定系数R2为0.52。研究结论1.广东省登革热发病有明显的时间和空间聚集性。发病时间主要集中在每年的第38周到42周,发病地点主要在经济发达的珠三角地区。不同时间尺度(年、月、周)影响登革热发病与气象因素间的相关性,更细尺度(周)的数据分析可以更准确的反应相关性。2.通过对广东省登革热发病与气象因素深度分析首次发现登革热的流行存在明显的截点温度效应:周平均最低气温18℃可作为广东省早期登革热流行预警阈值,在此阈值以上,登革热发病急剧升高。3.首次发现多气象因素协同作用影响登革热流行:在最低气温大于18℃时,影响登革热发病的关键气象因素有温度、气压和湿度。在最低气温小于18℃时,影响登革热发病的关键气象因素只有温度。而且,最低气温大于18℃时,最低气压、平均相对湿度协同影响登革热发病,适合登革热流行的最佳区间为:平均气温25-28℃、最低气压997-1002h Pa、平均相对湿度73-81%,该发现为科学防控登革热提供依据。4.登革热预测模型构建除考虑气象因素及气象因素间协同作用外,还需考虑虫媒、特殊事件(极端天气、输入性病例等)等因素,我们首次建立了基于多元因素构建的逆累计正态分布模型,提高了模型预测的准确性,可对广东省登革热流行进行有效预测预警。5.手足口病发病率近11年总体呈持续上升态势,2014年达到发病高峰。手足口病病死率呈先上升后下降的趋势,2010年病死率最高,此后逐年下降。5岁以下儿童中,0岁和1岁年龄组发病所占比重呈上升趋势,需重点做好这类人群的卫生防护、健康教育、医疗救治等工作。6.手足口病的发病具有明显的空间差异性。2010年之前,山东、河南、河北手足口病高发,2010年之后,广东、广西、海南高发,呈现逐年向温度较高的南方地区发展趋势。7.手足口病发病主要与年平均气温、最低气温、最高气温、最大风速相关,温度为影响手足口病发病的主要因素,且呈指数关系变化,较小的温度变化即可导致手足口病发病大幅增加。意义和创新1.本研究采用的数据时间跨度广、数据量大、资料新,而且从更精细的时间尺度探讨疾病发生规律,为疾病防控提供更可靠的理论依据。2.基于不同时间尺度的广东省登革热疫情分析为探讨疾病流行规律提供了很好的角度,明确了影响疾病流行的关键气象因素,并首次发现登革热流行存在明显的截点温度和协同作用;在大于截点温度时,平均气温、最低气压、平均相对湿度协同影响登革热流行。3.首次基于协同效应因子、虫媒因子、输入因子构建了登革热周发病预测模型,提高了登革热预测的准确性和时效性。4.通过近11年、31个省份手足口病流行特征和气象因素相关性分析发现:虽然5岁以下仍然是发病主体,但是0-1岁发病比例呈逐年上升趋势,因此,手足口病的防控应重点关注0岁和1岁婴幼儿;手足口病发病已经从内陆平原地区发展到南方高温地区;数学模型显示温度呈指数形式影响手足口病发病,较小的温度变化即可导致手足口病发病大幅增加。
【图文】：

登革热,自然年,广东省,分布特征

图 1.22008-2016 年广东省登革热月病例数年分布特征：将每日登革热病例数以自然年为单位进行汇总，2014 年出热暴发，共 45190 例，占总发病例数的 88.50%。见图 1.3。1.3.1.2 人群分布特征男女性别比：从各年度以及合计来看，，男女性别比基本无差异，0.98:1。

登革热,年度,广东省

008-2016年广东省各地市各年度登革热病例数
【学位授予单位】：军事科学院
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R512.8;R512.5;R181.3

【参考文献】