山东省肾综合征出血热疫源地空间异质性研究

【关键词】 ,肾综合征出血热；空间异质性；变异函数模型

摘要： 目的 探讨山东年肾综合征出血热(HFRS)疫源地的空间异质性。方法 采用变异函数模型，对山东省1974～2004年的HFRS疫情资料进行定量分析。结果 可将山东省HFRS疫源地空间异质性及其动态变化划分成5个阶段，且各阶段存在1个过渡年。结论 HFRS发病率的变异函数模型显示了山东省30年来HFRS疫源地空间结构经历了由简单到复杂，再由复杂到简单的变化过程。

关键词： 肾综合征出血热；空间异质性；变异函数模型

Study on spatial heterogeneity of hemorrhagic fever with renal syndrome(HFRS) in Shandong province

KANG Dianmin,WANG Zhiqiang,FU Jihua,et al.

Abstract： Objective To explore the spatial heterogeneity of HFRS in Shandong province.Methods The model of variation function was used to analyze quantificationally epidemic situation data of HFRS in Shandong(1974～2004).Results The spatial heterogeneity of HFRS in Shandong province was divided into five periods and there was a transitional year among the periods.Conclusion Variation function model about HFRS incidence rate showed transformation process in spatial structure of HFRS infection focus in the last 30 years,which experienced from simple to complex and from comlpex to simple framework.

Key words： hemorrhagic fever with renal syndrome;spatial heterogeneity;model of variation function

空间异质性是由Li等〔1〕提出的，该理论主要用于研究生态系统功能和过程，在景观生态学中被认为是产生格局的主要原因。根据数学生态学中空间异质性理论〔2，3〕。本研究将疾病在地理空间分布上具有的复杂性和变异性定义为疾病空间异质性，进而以此来反映肾综合征出血热(HFRS)发生的强度及影响因素和其在特定地理环境中的分布特征和相互作用。旨在定量分析HFRS疫源地空间结构及其时间动态变化特征。

1 资料与方法

11 人间疫情资料 山东省疾病预防控制中心1974～2004年各县(市、区)逐月的HFRS疫情报告资料。

12 HFRS病例血清学分型 长期的HFRS流行病学监测结果提示，位于临沂市的平邑县和济宁市的泗水县可能是不同性质疫源地交汇处。本研究采用回顾性血清流行病学方法，根据疫源地空间结构特征，随机抽取了位于Ⅰ型和Ⅱ型疫区分界处的泗水县的部分既往HFRS病例，用血凝抑制试验进行血清学分型，以观察疫源地性质随时间变化的规律。

13 统计分析 资料录入采用EXCEL数据库，空间变异函数模型估计疫源地性质时空动态变化。疾病空间变异函数定义为：γ(h)=1 2EZ(Xi)-Z(Xi+h)2=1 2N(h)∑N(h) i=1-Z(Xi)-Z(Xi+h)2(1)

其中，γ(h)为疾病空间变异函数，Z(Xi)为疾病空间化变量Z在空间位置Xi处的取值，Z(Xi+h)为疾病空间化变量Z在空间位置(Xi+h)处的取值，h为分隔两点Xi和(Xi+h)的空间向量，EZ(Xi)-Z(Xi+h)2是分隔向量h的样本方差的数学期望，N(h)是被向量h相隔的数据对的对子数目。式(1)是疾病空间变异函数的基本公式，要求疾病空间化变量Z(X)满足二阶平稳性假设〔4〕，根据定义，疾病空间变异函数揭示了疾病空间化变量在研究空间上的变异。但需注意的是，疾病空间变异函数在最大分隔向量h的1/2之内才有意义〔5〕。

2 结果

依据HFRS发病率变异函数的结构特征及其模型参数，可将山东省1974～2004年HFRS发病水平的空间异质性及其动态变化分成以下5个阶段，且各阶段间存在1个过渡年。

21 第一阶段(1974～1981年)(表1) 其变异函数的结构特征与模型参数的统计学特征，此阶段HFRS发病率的变异函数基本上表现为：(1)块金值C0和(C0+C)小、相关程h0稳定、C/(C0+C)值大；(2)1981年的模型参数C0和(C0+C)比其它各年份明显增大，但在变异函数的结构特征上与其它各年相似。因此，严格地讲1981年是第1、2阶段的过渡年。

表1 山东省1974～1981年HFRS变异函数结构参数（略）

以上变异函数结构特征与模型参数表明，该时期内HFRS的疫源地空间结构既简单又稳定，总的空间变异成分中起主要作用的是空间自相关部分所致的空间异质性(平均占9388%)，空间自相关的范围大约为400km。这种稳定的疫源地结构特征揭示了该时期内山东省的HFRS尚处于原始的自然疫源状态，疫区内存在着共同的致病因子，疫点之间可能存在较强的生态学联系。

22 第二阶段(1982～1986年) 其变异函数的结构特征与模型参数的统计学特征，可见该阶段内HFRS发病率的变异函数基本表现为：块金值C0高和基台值(C0+C)不明显、相关程h0不存在，此时期的HFRS发病率的变异函数呈“纯块金”效应和“空穴”效应。1986年为第2、3阶段间的过渡年。表明该时期内HFRS的疫源地空间结构异常复杂，总的空间变异成分中起绝对作用是空间随机部分所致的空间异质性。这种复杂的疫源地结构特征揭示了该时期内山东省的HFRS已经打破了完全自然疫源状态，在疫区内随机分布着众多的高发区，高发区间的流行病学联系不明显，可能存在着生态学联系。例如，处于发病高峰的1985年，变异函数呈现明显的空穴效应(变异水平大，变异函数值在1811～3623间)，疫区内存在若干暴发点，但若干暴发点又构成了280km左右的暴发区域，提示暴发区域内宿主赖以生存的生态环境突然变化，种群结构和活动范围发生转变，带病毒鼠与人群的接触机会异常增大，完全自然疫源状态遭到破坏。

23 第三阶段(1987～1990年) 其变异函数的结构特征与模型参数的统计学特征，可见该阶段内HFRS发病率的变异函数表现为：(1)1987年～1989年的块金值C0和基台值(C0+C)变小，相关程h0缩小(平均26672km)、C/(C0+C)增大。表明该时期内HFRS的疫源地空间结构又变得相对简单，总的空间变异成分中起主要作用的是空间自相关部分所致的空间异质性(占8683%)，空间自相关的范围约为260km。结合当时的HFRS发病水平，这种疫源地结构特征的变化揭示了该时期山东省的HFRS流行机制又有新的变化，可能主要是带病毒宿主发生变化所致。(2)1990年的变异函数呈“空穴”效应特征，但变异幅度小(变异函数值在32左右)，提示该年份疫源地结构的空间相关性消失，这种现象可能是疫区内各高发区的发病率同时大幅度下降所致，也可能是流行机制突然发生变化所致。该年是第3、4阶段间的过渡年。

24 第四阶段(1991～1993年) 其变异函数的结构特征与模型参数的统计学特征，可见该阶段内HFRS发病率的变异函数值比过渡年份(1990年)有所增大，且重新出现了空间自相关结构：块金值C0和基台值(C0+C)小、相关程度h0小、C/(C0+C)较大。表明过渡年份之后山东省HFRS疫源地结构又有所变化，即总的空间变异成分中起主要作用的是空间相关部分所致的空间异质性，空间自相关的范围约为170km。

25 第五阶段(1994年～2004年)(表2) 其变异函数的结构特征与模型参数的统计学特征可见，该阶段内HFRS发病率的变异函数有以下特点：(1)1994年模型参数C0和(C0+C)比其他各年份明显增大，但在变异函数的结构特征上与其它各年相似；(2)块金值C0、其台值(C0+C)和相关程h0逐渐变小，但历年的C/(C0+C)大且变异函数形状相似。表明1994年是第4、5阶段的过渡年；1995年～2004年间总的空间变异成分中起重要作用的仍是空间自相关部分所致的空间异质性(占9481%)，空间自相关的范围约为200km。这种疫源地结构特征揭示了山东省在1995年HFRS发病高峰过后，HFRS疫源地空间结构又进入稳定状态，且空间变异逐渐变小。

表2 山东省1994～2004年HFRS变异函数结构参数（略）

3 讨论

HFRS在特定地理环境空间中的发生是其自身的流行病学机制与环境因素相互作用的结果。这种相互作用使发生在不同空间位置上的疫点与疫点之间、疫点内病例与环境因子之间存在着自相关或相关关系，其结果决定了疾病在地理空间上的分布具有复杂性和变异性。复杂性涉及疾病地理流行病学特征的定性描述，变异性涉及疾病地理流行病学特征的定量描述。疾病空间异质性定量分析方法是否能应用HFRS发病水平的时空动态研究，薛付忠等〔6〕于2002年对山东省临沂市HFRS进行了空间分布异质性分析，结论是该方法能准确刻画疾病空间异质性特点，解释疾病的地理流行病学机制。山东省1974～2004年HFRS发病率的变异函数模型显示了，疫源地结构由最初原始的自然疫源状态，向HFRS的疫源地空间结构异常复杂转变，其后的疫源地空间结构又变得相对简单，最后HFRS疫源地空间结构趋于稳定状态，空间变异逐渐变小。山东省30年来HFRS疫源地空间结构经历了由简单到复杂，再由复杂到简单的变化过程。对于每个阶段疫源地动态变化的原因将另文研究。HFRS疫源地类型的演变规律的揭示，对确定HFRS疫区型别，指导疫苗的正确使用，重新制定符合山东省HFRS预防控制措施具有重要的指导作用。

参考文献

〔1〕 Li H,Reynolds J F.On detfinition and quantification of heterogeneity［J］.Oikos,1995,73(2):280.

〔2〕 周国法，徐汝梅.生物地理统计学-生物种群时空分析的方法及共应用［M］.北京：科学出版社，1998：29-34.

〔3〕 王政权.地统计学及其在生态学中的就用［M］.北京：科学出版社，1998：16.

〔4〕 薛付忠，王洁贞.疾病空间分布状态的变异函数模型研究［J］.山东医科大学学报，2001，39(1)：27.

〔5〕 Trangmar B B,Yost R S Uehara G.Application of geostatistical to spatial studies of soil properties［J］.Advanced Agronomy,1985,38:44.

〔6〕 薛付忠，王洁贞，范丽炜，等.疾病空间异质性定量分析方法及其应用［J］.山东大学学报：医学版，2002，40(6)：485-488.