我國炭疽的流行動(dòng)態(tài)及其相關(guān)影響因素研究.pdf

1、背景：炭疽(Anthrax)是由炭疽芽孢桿菌(Bacillus anthracis)引起的一種人畜共患病，該細(xì)菌歸屬于需氧芽胞桿菌屬，有繁殖體和芽孢兩種形式。草食性動(dòng)物是其最主要的受感染者，人感染炭疽通常是因?yàn)橹苯踊蜷g接接觸了患病動(dòng)物或者是被炭疽芽孢桿菌污染的農(nóng)畜產(chǎn)品。皮膚炭疽、胃腸道炭疽和肺炭疽是該病的三種主要表現(xiàn)形式。炭疽流行的地域非常廣泛,主要包括非洲、亞洲中部、南部的發(fā)展中國家。近些年，關(guān)于其暴發(fā)流行的報(bào)道也頻繁出現(xiàn)，世界衛(wèi)生組

2、織估計(jì)全球每年大概有2萬–10萬新感染的炭疽病例發(fā)生。除了自然發(fā)生的炭疽疫情外，2001年美國發(fā)生了炭疽粉末通過信件傳播的人為生物危害事件，以及近年來歐洲報(bào)道的炭疽新感染途徑注射型炭疽也時(shí)有發(fā)生，因此，公眾廣泛認(rèn)為炭疽仍是影響全球公共衛(wèi)生的一大威脅。近二三十年來，現(xiàn)代信息技術(shù)在公共衛(wèi)生領(lǐng)域得到了較為廣泛的應(yīng)用，為疾病時(shí)空分布的可視化分析及其相關(guān)生態(tài)、環(huán)境和氣象影響因素的研究提供了有效的技術(shù)支撐。目前，國外關(guān)于炭疽流行病學(xué)的研究提示炭疽的

3、分布可能受土壤參數(shù)、氣象因素等地理環(huán)境因素的影響。我國已對炭疽疫情的流行病學(xué)特征及暴發(fā)疫情的流行病學(xué)調(diào)查開展了較多的研究，但在炭疽地理流行病學(xué)研究方面尚處于起步階段，僅見到皮膚型炭疽的時(shí)空分布分析的報(bào)道，尚未闡明本病在我國的時(shí)空動(dòng)態(tài)變化及特征、相關(guān)的影響因素及其發(fā)生與流行的可能地域等。因此，有必要在我國小尺度上開展有關(guān)人感染炭疽和家畜感染炭疽的流行動(dòng)態(tài)、高發(fā)聚集區(qū)、相關(guān)影響因素及其風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測研究，為該病的科學(xué)防控提供指導(dǎo)。
　　目的

4、：
　?。?）明確2005–2013年間我國人感染炭疽和家畜感染炭疽疫情的流行動(dòng)態(tài)，從時(shí)間分布、空間分布、人群（家畜）分布三方面全景描述炭疽的流行病學(xué)特征；
　?。?）識別我國人感染炭疽的高發(fā)聚集區(qū)，為重點(diǎn)防控區(qū)域的劃定提供依據(jù)；
　?。?）明確氣象因素對人感染炭疽疫情的驅(qū)動(dòng)作用，另外，定量分析生態(tài)、環(huán)境和氣象相關(guān)因素對人感染炭疽空間分布異質(zhì)性的影響，建立生態(tài)學(xué)模型預(yù)測炭疽傳播風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域的范圍。
　　方法：

5、　?。?）收集2005–2013年人感染炭疽和家畜感染炭疽的疫情報(bào)告數(shù)據(jù)，根據(jù)地理編碼將病例數(shù)據(jù)與全國縣區(qū)級、省級基礎(chǔ)數(shù)字地圖相關(guān)聯(lián)，結(jié)合空間分析和統(tǒng)計(jì)學(xué)分析方法，描述人感染炭疽和家畜感染炭疽疫情的流行病學(xué)分布特征，比較區(qū)域間炭疽疫情在時(shí)間分布、空間分布格局及人群（家畜）分布三方面的異質(zhì)性；此外，開展研究期間炭疽的時(shí)空聚類掃描分析，并針對每年的發(fā)病情況開展了空間聚類掃描分析。
　?。?）收集我國炭疽主要疫源地西部三省（四川、甘肅和

6、青海）2012–2013年人感染炭疽疫情的報(bào)告卡信息，根據(jù)地理編碼將病例數(shù)據(jù)與三省鄉(xiāng)鎮(zhèn)級基礎(chǔ)數(shù)字地圖相關(guān)聯(lián)，比較分析人感染炭疽的分布在三個(gè)省份之間的差異，并逐年分析該區(qū)域人感染炭疽的空間聚集區(qū)的分布范圍及其動(dòng)態(tài)變化。
　?。?）以全國縣區(qū)尺度時(shí)空聚類分析掃描得到的主要聚集區(qū)為研究對象，收集研究期間內(nèi)該區(qū)域各氣象指標(biāo)的月值數(shù)據(jù)（月平均溫度、相對濕度以及月累積降雨量、日照時(shí)數(shù)），利用箱式圖和連續(xù)小波變換分析評價(jià)主要聚集區(qū)內(nèi)人感染炭疽月

7、發(fā)病率的季節(jié)性和周期性，利用Spearman秩相關(guān)探討人感染炭疽月發(fā)病率與各月值氣象數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性和滯后性效應(yīng)，確定影響疫情時(shí)間動(dòng)態(tài)的氣象因素。以全國層面各縣區(qū)為研究對象，收集與人感染炭疽流行的生態(tài)、環(huán)境和氣象等潛在相關(guān)影響因素（牲畜密度、人口密度、土地利用、海拔、表層土壤參數(shù)、氣象指標(biāo)），利用增強(qiáng)回歸樹（Boosted regression trees,BRT）模型識別對人感染炭疽空間分布異質(zhì)性產(chǎn)生作用的影響因素，并以此為基礎(chǔ)，開展

8、傳播風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測研究，繪制我國人感染炭疽傳播風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測地圖。本研究中用到的軟件有 Microsoft Office2010，ArcGIS9.2，SAS9.3，SaTScan9.3，STATA11.1，Matlab，R語言。
　　結(jié)果：
　　（1）2005–2013年間我國大陸共報(bào)告3,115例人感染炭疽病例，分布于我國19個(gè)省份的299個(gè)縣區(qū)，以皮膚炭疽為主，占所有病例的97.72％（3044例）。該病全年各月都有發(fā)生，大多數(shù)病例

9、（72.2%）發(fā)生在夏季和秋季，高峰月份為7–8月。人群分布上，30–49歲的男性發(fā)病率最高，牧民和農(nóng)民是主要的發(fā)病人群，2010–2013年占88.7%。同期，我國大陸共報(bào)告家畜感染炭疽暴發(fā)疫情209起，一共2,261例家畜發(fā)病，分布于我國大陸的17個(gè)省份。家畜感染炭疽疫情的時(shí)間分布表現(xiàn)出較明顯的波動(dòng)，但總體上呈現(xiàn)下降的趨勢（趨勢卡方檢驗(yàn)， P＜0.01）。每個(gè)月人感染炭疽發(fā)病數(shù)和家畜感染炭疽發(fā)病數(shù)之間具有顯著相關(guān)性（R=0.38，P

10、＜0.05）。我國家畜炭疽以牛、綿羊、山羊和豬的感染為主?？臻g分布上，56.34%的人感染炭疽病例分布在牧區(qū)和半農(nóng)半牧區(qū)。各縣區(qū)人感染炭疽的年均發(fā)病率為0.39/10萬（范圍：0.01/10萬–1.98/10萬），82%炭疽患者分布于我國西部和東北部的6個(gè)省/自治區(qū)，即四川、新疆、甘肅、青海、貴州和內(nèi)蒙古。盡管全國總體上報(bào)告的人感染炭疽病例數(shù)表現(xiàn)為下降趨勢，但近幾年甘肅、青海、云南和內(nèi)蒙古的人感染炭疽發(fā)病數(shù)出現(xiàn)反彈趨勢。研究期內(nèi)，我國青

11、海省的家畜感染炭疽疫情發(fā)生數(shù)最多；我國人感染炭疽和家畜感染炭疽疫情的空間分布趨勢大致相同，但少數(shù)省份如四川省的人感染炭疽疫情遠(yuǎn)比家畜感染炭疽疫情嚴(yán)重。研究期內(nèi)我國各縣區(qū)的時(shí)空聚類掃描方法探測確定一個(gè)主要聚集區(qū)和四個(gè)二級聚集區(qū)，共包括分布于71個(gè)縣區(qū)的1529例病例，是全國總病例數(shù)的49.09%，該區(qū)域?qū)?yīng)的人口數(shù)僅占全國人口數(shù)的1.02%。其中主要聚集區(qū)包括四川、青海、甘肅和西藏四省區(qū)交界處的34個(gè)縣區(qū)，聚集時(shí)間為2005年1月到201

12、3年1月，其相對危險(xiǎn)度為424.3。4個(gè)二級聚集區(qū)，其中一個(gè)位于我國西南地區(qū)，其余三個(gè)位于我國東北地區(qū)。逐年空間聚類分析顯示主要聚集區(qū)均位于青藏高原的東部，但每年的二級聚集區(qū)范圍有變化。
　　（2）2012–2013年我國西部三?。ㄋ拇?、甘肅和青海）共報(bào)告人感染炭疽247例，其中1例死亡，三省的年平均發(fā)病率為0.11/10萬，累計(jì)病死率為0.40%。兩年內(nèi)四川報(bào)告病例127例、甘肅64例、青海56例。皮膚型炭疽為主要的感染類型，占

13、總數(shù)的98.38%。報(bào)告病例以臨床診斷為主（97.57%，241/247）。三省炭疽發(fā)病主要集中在夏秋季（68.42%，169/247）。2012–2013年間，病例分布于三省份的40個(gè)縣區(qū)115個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)內(nèi)（1例地址不詳），患者全部分布于鄉(xiāng)、鎮(zhèn)區(qū)域，街道辦事處無病例報(bào)告，其在鄉(xiāng)、鎮(zhèn)的分布比為210:37?？臻g分布圖顯示病例集中分布于四川、甘肅和青海三省交界處，各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的年均發(fā)病率為18.84/10萬（范圍：2.07/10萬–112.71/1

14、0萬）。發(fā)病率排在前三的鄉(xiāng)鎮(zhèn)均位于四川省，即德格縣然姑鄉(xiāng)、若爾蓋縣唐克鄉(xiāng)和阿壩縣德格鄉(xiāng)，分別為112.71/10萬、107.82/10萬、106.44/10萬。三省炭疽病例年齡分布無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（秩和檢驗(yàn)，P=0.24），均主要發(fā)生于20–49歲的青壯年，且都以男性為主，職業(yè)分布均以牧民為主。逐年的空間聚類分析顯示：兩年間聚集區(qū)雖然有小幅度的向西移動(dòng)趨勢，但總體上四川、甘肅和青海三省交界區(qū)域仍是這兩年疫情的高發(fā)聚集區(qū)。2012年的空間聚集

15、性掃描分析識別出覆蓋258個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的三個(gè)炭疽高發(fā)聚集區(qū)，報(bào)告了86.15%的病例數(shù)，其人口僅占三省份總?cè)丝?.02%。主要聚集區(qū)包含248個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，位于四川西北部、甘肅西南部和青海東南部三省交界處，報(bào)告病例104例，相對危險(xiǎn)度為411.99。2013年則探測到兩個(gè)聚集區(qū)，覆蓋256個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，報(bào)告了79.31%的病例數(shù)，其人口僅占三省份總?cè)丝?.25%。主要聚集區(qū)含221個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，報(bào)告病例85例，相對危險(xiǎn)度為290.81。聚集區(qū)內(nèi)秩相關(guān)結(jié)果顯示，

16、發(fā)病率的高低與土地利用類型相關(guān)，發(fā)病率與草地覆蓋百分比呈正相關(guān)，與森林、農(nóng)田覆蓋百分比呈負(fù)相關(guān)。
　　（3）以全國縣區(qū)尺度時(shí)空聚類分析掃描得到的主要聚集區(qū)為研究對象，箱式圖顯示該區(qū)域炭疽發(fā)病率病例表現(xiàn)為明顯的季節(jié)性，連續(xù)小波變換分析顯示該區(qū)域在2006–2012年間存在有較為顯著的1年振蕩周期。聚集區(qū)內(nèi)的炭疽月發(fā)病率和當(dāng)月以及滯后1月、2月的月平均氣溫、相對濕度、累積降雨量呈正相關(guān)。炭疽的季節(jié)性與氣象因素顯著相關(guān)。以全國層面各縣區(qū)

17、為研究對象，應(yīng)用2005–2011年的發(fā)病數(shù)據(jù)建立增強(qiáng)回歸樹生態(tài)學(xué)模型，識別出各縣區(qū)牛密度、綿羊密度、人口密度、草甸和典型草地覆蓋率，海拔，土壤pH>6.1的土地覆蓋率，土壤有機(jī)碳濃度以及綜合氣象指數(shù)（由溫度、相對濕度、降雨量和日照時(shí)數(shù)的主成分分析獲?。θ烁腥咎烤业目臻g分布具有顯著影響。其中，海拔是影響人感染炭疽發(fā)生最主要的影響因素，在500米–1500米海拔范圍內(nèi)，炭疽發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)隨著海拔的升高而快速上升，超過1500米時(shí)，逐漸平緩或

18、有小幅度的下降。炭疽發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)與牛密度、綿羊密度、草甸覆蓋率和土壤中有機(jī)碳濃度呈正相關(guān)。另外，炭疽的發(fā)生和人口密度、綜合氣象指數(shù)呈負(fù)相關(guān)?；谠撃Ｐ皖A(yù)測2012–2013年我國各縣區(qū)人感染炭疽的發(fā)生概率，結(jié)果顯示預(yù)測的受試者工作特征曲線下面積為0.921(95%CI:0.899–0.943)，說明該模型外推效果較好。炭疽風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測地圖顯示我國人感染炭疽的高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要位于我國如下四個(gè)地區(qū)，①包括青藏高原大部分區(qū)域的中國中西部地區(qū)，如青海東部

19、、四川西北部、甘肅西南部、西藏中部；②中國西南部地區(qū)，包括云南、貴州和廣西西部；③中國西北部地區(qū)，包括新疆西部和西北部；④中國北部地區(qū)，包括內(nèi)蒙古中部和東部、黑龍江西部和東部、吉林省。其中中國中西部地區(qū)的東部發(fā)生炭疽的風(fēng)險(xiǎn)最高，基本和主要聚集區(qū)地理位置一致。
　　結(jié)論：本研究充分利用地理信息系統(tǒng)、空間分析等現(xiàn)代信息技術(shù)，同時(shí)結(jié)合流行病學(xué)研究設(shè)計(jì)和統(tǒng)計(jì)學(xué)分析方法，開展我國炭疽的流行動(dòng)態(tài)及其相關(guān)影響因素的研究。一方面，通過描述比較我國

20、人感染炭疽和家畜感染炭疽的時(shí)空流行動(dòng)態(tài)、分布特征以及我國西部三省鄉(xiāng)鎮(zhèn)尺度上炭疽分布的區(qū)域差異，從三間分布著手揭示炭疽的流行病學(xué)特征，并且利用不同的空間尺度探討了炭疽的空間分布格局和高發(fā)聚集區(qū)范圍；另一方面，收集與疾病發(fā)生發(fā)展可能相關(guān)的影響因素，從時(shí)間和空間兩個(gè)維度開展影響因素的分析，評估各因素對炭疽發(fā)生的作用，并進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測，為監(jiān)測方法和干預(yù)策略的制定提供科學(xué)依據(jù)。通過開展上述研究，發(fā)現(xiàn)我國炭疽表現(xiàn)為明顯的季節(jié)性和空間聚集性。男性青壯年

21、牧民、農(nóng)民是主要發(fā)病人群。炭疽的季節(jié)性受溫度、相對濕度和降雨量的驅(qū)動(dòng)影響，空間異質(zhì)性受畜牧水平、人口密度、土地利用、海拔、土壤參數(shù)和氣象指標(biāo)的綜合作用。盡管我國的炭疽疫情在過去九年有所緩解，但部分省份炭疽疫情出現(xiàn)反彈趨勢，提示需要針對重點(diǎn)地區(qū)加強(qiáng)炭疽的防控。人感染炭疽病例數(shù)多于家畜病例數(shù)，而且兩者間的月發(fā)病數(shù)表現(xiàn)為微弱的相關(guān)性，提示需進(jìn)一步加強(qiáng)家畜間炭疽的監(jiān)測。炭疽疫情在我國持續(xù)存在，更需重點(diǎn)針對高發(fā)聚集區(qū)和高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域開展動(dòng)物、人群、環(huán)