陕西省2004-2017年细菌性痢疾时空分布流行病学分析*

刘东立 邱 琳 石 一 马 琳 张 铮 曹 磊

1.陕西省疾病预防控制中心病原微生物所(710054) 2.陕西省疾病预防控制中心信息所 3.陕西省疾病预防控制中心传染病所

【提 要】 目的 研究陕西省2004-2017年细菌性痢疾流行病学变化特征,为制定肠道传染病防控重点提供参考依据。方法 对2004-2017年陕西省细菌性痢疾报告病例进行三间分布分析,利用圆形分布法分析季节流行特征,利用GIS地理信息系统展现菌痢在陕西省地理分布特征,利用SaTscan9.05进行时空扫描,探测时空发病聚集簇,利用OpenGeoDa1.2.0进行局部空间自相关分析,探测疫情聚集重点区域。结果 陕西省2004-2017年细菌性痢疾平均发病率为32.64/10万,最高为2004年(86.47/10万),最低为2017年(11.31/10万);集中度M值为0.4700,发病具有一定的季节性;圆形分布分析高峰日为7月31日,高峰期5月19日-10月12日;时空扫描探测到5个聚集簇;局部空间自相关分析显示高-高聚集区域位于关中地区的西安、咸阳市,并向陕南地区转移,低-低聚类区域多位于陕南地区;人群性别比为1.29,以农民28.63%、散居儿童20.90%、学生20.13%为主。结论 陕西省2004-2017年细菌性痢疾呈现逐年下降趋势,高发地区由关中地区逐渐转移至陕南地区,季节性逐渐趋于不明显,时空聚集也在减少,发病以男性儿童、学生及农民居多。

细菌性痢疾(简称菌痢)是由志贺氏菌引起的一种常见的感染性腹泻病,其特征性临床表现为起病急,高热、腹泻,伴里急后重,粘液脓血便,可迅速传播[1]。菌痢发病率长期居于陕西省乙类传染病第3位[2],随着社会经济发展及城乡居民生活条件改善,其临床表现及流行病学特征发生了新的变化,以宋内志贺菌为主的轻型菌痢比重增加,痢疾发病也逐年下降,至2014年降至第5位。为研究陕西省近年来菌痢的分布特征,本文通过对陕西省2004-2017年菌痢报告数据进行流行病学分析,揭示其时空分布特征,为制定防制措施提供依据。

资料与方法

1.资料来源

陕西省菌痢报告数据来源于中国疾病预防控制-传染病报告信息管理系统,分析病例按发病日期,统计2004年1月1日-2017年12月31日报告的临床诊断及确诊病例,导出excel 2013进行统计。人口数据来源于中国疾病预防控制信息系统2004-2017年陕西省常住人口。

2.方法

(1)时间分布的圆形分布计算:以2004-2017年确诊病例数进行圆形分布分析,计算公式参考文献[3]。以1月1日0时为起点,一年365天按360°分配,每月中间1天作为组中值,换算为角度,分别计算1～12月组中值的正弦值(sin ā)、余弦值(cos ā),平均角(ā)、角离差(S)、集中趋势(γ),通过计算Z值对平均角进行假设检验,将ā转换为发病高峰日,用ā±S计算发病高峰期。

(2)地区分布及时空分析:以2004-2017年陕西省各县区报告确诊菌痢为病例数,以各县级行政区域标准坐标为空间数据,采用SaTScan 9.05软件进行时空聚类分析[4],将生成的时空聚类数据导入ArcMap 10.2软件,与2004-2017年各市合计确诊病例数共同绘制时空聚类及地区分布图。

(3)局部空间自相关分析:将上述数据导入OpenGeoDa 1.2.0,以陕西省区县地图Shp数据文件中各区县ID为variable,建立Rook权重矩阵文件,选择Univariate Local Moran’s I,对各县区2004-2017年确诊病例数进行局部空间自相关分析,获得Moran’s值、t值,P<0.05为具有统计学意义[5],将分析结果导出ArcMap 10.2绘制空间自相关地图。

(4)人群分布:统计年龄、性别、职业构成比,利用excel 2013绘制相应的分布图。

结果

1.时间分布

陕西省2004年1月-2017年12月共报告细菌性痢疾171633例,年平均发病率为32.64/10万,死亡23例,平均死亡率为0.004/10万。最高为2004年(86.47/10万),最低为2017年(11.31/10万)。绘制发病趋势如图1。可以看出自2004年来,菌痢发病率及报告病例数均呈现逐年下降趋势,病例数与发病率曲线完全吻合。

图1 陕西省2004-2017年细菌性痢疾发病曲线

2004-2017年菌痢圆形分布计算结果见表1,合并值r=0.4573,Z值=35892.37,P<0.01。发病高峰日为7月31日,发病高峰期为5月19日至10月12日。各年度高峰日最早出现在2015年,为7月15日,最晚为2010年,为8月19日;持续时间最长为2015年,为202天,最短为2004年,120天。

表1 陕西省2004-2017年细菌性痢疾圆形分布统计表

2.地理分布及时空聚类

将2004-2017年陕西省各地市菌痢平均发病率(1/10万)数据导入ArcMap 10.2,以陕西省基础地理数据为底图,呈现陕西省菌痢地区分布图(图3)。可见西安市菌痢发病率最高(60.35/10万),其次为延安市(38.89/10万)、宝鸡市(38.89/10万)、咸阳市(38.33/10万),陕南地区的安康市(12.20/10万)、汉中市(7.73/10万)发病率较低;将2004-2017年陕西省各县区菌痢确诊病例数据以SaTScan 9.05进行时空扫描分析,结果如表3。可见探测到5个聚集簇,有3个聚集簇在集中在2004-2009年,距今时间最近的聚集簇是以商洛市柞水县为中心的2011-2017年的聚集簇,包括4个县区。将时空扫描分析数据导入ArcMap 10.2,与菌痢地区分布图共同呈现如图2。

3.空间自相关分析

将2004-2017年菌痢确诊病例数据导入OpenGeoDa 1.2.0,进行局部空间自相关分析,得出合并值计算的Moran’sI值为0.5842,t=11.50,P<0.01,分别绘制各年度的LISA Cluster Map如图3,可见高-高聚集区域均位于关中地区的西安市、咸阳市境内,2007-2012陕北延安部分地区有高-低聚集区,2013年之后陕南地区出现低-高聚集区域,低-低聚集区域基本位于陕南地区。

表2 陕西省2004-2017年细菌性痢疾时空扫描聚类结果

注:图中各市的数字标注为发病率(1/10万),白点为时空聚集簇包括的县区

4.人群分布

(1)年龄性别分布:陕西省2004-2017年菌痢确诊病例绘制年龄性别分布如图5。男女性别比为1.29:1(93814/72819),年龄组报告病例中以0～岁组为最多,随之逐渐下降,但至10～岁组又逐步增多,至15～、20～岁组达高峰,25～岁以后又逐步下降。

(2)职业分布:陕西省2004-2017年菌痢确诊病例职业分布如图4,其中农民占28.63%(49144/171633)、散居儿童占20.90%(35875/171633)、学生占20.13%(34553/171633),此三类人群占到69%以上。散居儿童及学生占比较大,与年龄分布吻合。

讨论

菌痢是常见的肠道传染病,发病情况与社会经济发展及环境卫生条件密切相关。陕西省2004-2017年细菌性痢疾平均发病率为32.70/10万,超过全国2007-2011年平均发病率(21.80/10万)[6],与西部地区的广西[7](32.68/10万,1998-2007年)、贵州[8](31.92/10万,2007-2010年)、甘肃省[9](36.27/10万,2010-2014年)等省份接近,但是比中东部省份的湖南[10](14.83/10万,2004-2013年)、江苏省[11](17.40/10万,2004-2010年)发病率高。陕西省菌痢发病率在全国的位次与社会经济发展地位基本适应。随着我国经济迅速发展,各省份的菌痢发病均呈现逐年下降趋势[12],本研究结果也显示2004-2017年陕西省菌痢发病率逐年下降,在本省乙类传染病的位次在2014年已下降至第5位,本省西安市的监测数据也呈现一致的结果[13]。

圆形分布法通过计算平均角及可信区间,可分析疾病的高峰时间和流行期,比基线图法、线状图法更具有科学的统计依据。陕西省2004-2017年菌痢圆形分布法分析表明,菌痢流行高峰从5月开始,至7、8月达到高峰,一般会持续到10月。圆形分布分析S值从2004-2017年呈现逐渐增大的趋势,流行时间逐渐延长,季节性渐趋不明显。各年度高峰日期介于7月15日-8月19日,正是夏季气温最高的时间,肠道传染病较容易发生传播流行。与同为北方的北京市研究数据接近[15],而南方城市上海[16]则明显有滞后的现象。研究表明菌痢的月发病率和气象数据如温度、降水、蒸发、相对湿度都呈正相关[17],陕西省大部分地区7月底8月初气温介于37℃左右,正是细菌繁殖的最适温度,与本省商洛、宝鸡、西安等市菌痢季节特征相符[13,18-19],提醒在此期间应加强各项防治措施。

图3 陕西省2004-2017年细菌性痢疾局部空间自相关分析

图4 陕西省2004-2017年细菌性痢疾年龄与性别分布

地理信息系统(GIS)应用于疾病时空分布研究,可更加客观的反映疾病的时空分布规律,更加合理的制定防控措施[10]。本研究利用GIS地理分析、时空扫描分析[4]、局部空间自相关分析[5]对陕西省2004-2017年菌痢确诊病例进行综合的地理时空呈现,发现陕西省菌痢发病率报告较高的为西安市;时空扫描分析共探测到5个时空聚集簇,发病最多的聚集簇位于陕北地区,以及西安市周边;2017年发现商洛市有4个县区的聚集簇,与该市柞水县发生学校内宋内志贺菌菌痢暴发疫情有关[20]。空间自相关分析2004-2017年以省会西安市城区为中心的区域均存在高-高值聚集区,2006-2012年在陕北延安市部分县有低-高聚集区,而在陕南汉中市则有较多的低-低聚集区,2013年之后在高-高、低高聚集区在陕南也逐渐出现。有研究报道人口密集,流动人口也较多,流行季节气温较高,是造成菌痢发病的高危因素[21],农村人口比例、人口密度、人均GDP等社会经济因素也会影响到菌痢的地区聚集性[22],以西安市为主的关中地区,人口密度较高,医疗资源丰富,传染病报告率较高,是菌痢聚集的原因之一。另外陕西省气温空间分布研究表明[23],气温北部低南部高,6-8月更为明显,气温空间分布与菌痢季节及时空分布特征一致,但需要进一步的研究证实。

人群分布资料显示,陕西省2004-2017年菌痢确诊病例性别比为1.29:1,发病人群农民、散居儿童、学生为主,与国内及省内报道资料基本一致[6，19]。年龄分布呈现2个高峰,以0～岁组为最多,与婴幼儿卫生情况及免疫系统发育不成熟有关；另一高峰为10～、15～、20～岁组,集中在学生及青壮年人群,此类人群多为学生,在学校集中居住,食品卫生、环境卫生容易出问题,每年夏秋开学季都是细菌性痢疾的高发时间[24]。特别是农村寄宿制学校集中供水在夏秋开学季节易受污染,引起菌痢介水暴发流行[20]，提示要重视农村卫生条件较差地区的用水安全,贯彻“三管一灭”措施,防止粪便污染水源,做好生活饮用水消毒工作,严防菌痢暴发流行。