2020年江苏省新型冠状病毒感染的肺炎时空分析

时影影，沈文琪，嵇 红，赵子平，吴 莹，刘文东*

1江苏省疾病预防控制中心急性传染病防制所，江苏 南京 210009；2南京医科大学公共卫生学院，江苏 南京 211166

新型冠状病毒感染的肺炎（coronavirus disease 2019，COVID⁃19）是由新型冠状病毒引起的急性呼吸道传染病，潜伏期1～14 d，多为3～7 d［1-2］。作为新发传染病，2019 年12 月首次被报告，随后迅速蔓延至全国和全球多个国家和地区［3］。截至2020年12月31 日，全球已向世界卫生组织报告了8 100 多万确诊病例和170万死亡病例。这一公共卫生问题已经对全世界产生了严重影响［4-5］。虽然目前国内报告发病水平较低，但在全球大流行持续的背景下，仍面临暴发流行威胁。

江苏省地处长三角经济区，处于“一带一路”交汇点，是中国经济最活跃的省份之一。因交通网络发达，人口密度高流动性大，省内城市间、省外区域间及国际联系密切。因此，江苏省面临来自国内外的COVID⁃19输入风险，反之，江苏的疫情也可能波及全国乃至全球。区域一体化发展促进了重大公共卫生事件的联合、精准防控［6-8］，因而有必要通过时空聚类分析了解疫情分布特征，寻找证据进行有针对性的干预和资源分配，评价干预策略［9-11］。本研究对江苏省2020年1—12月报告的684例确诊病例进行时空分析，为江苏省及长三角经济区精准防控工作提供科学依据。

1 资料和方法

1.1 资料

数据资料来源于中国疾病预防控制信息系统（China Information System for Disease Control and Prevention，CISDCP）［12］，包括江苏省2020年1—12月收治报告的确诊病例信息（性别、年龄、人群分类、发病时间、现住址、感染来源）、13个设区市107个县（区）地区编码和人口数据。其中确诊病例诊断依据为《新型冠状病毒肺炎诊疗方案（试行第七版）》；人群分类采用CISDCP 系统传染病电子报告卡中的20 个选项；根据病例现住址检索地理位置（经纬度）；感染来源分类规则为如果病例感染发生在中国，计为本土病例；否则，计为境外输入病例。

根据地理位置和社会经济发展状况，13个设区市可分为苏南（南京、无锡、常州、苏州、镇江）、苏中（南通、扬州、泰州）、苏北（徐州、连云港、淮安、盐城、宿迁）。江苏省行政区划地图来源于中国疾病预防控制中心。

1.2 方法

采用Excel 2010 整理数据并进行人群特征描述，根据发病时间绘制流行曲线。根据病例经纬度采用ArcGIS 10.2绘制病例点分布图、进行最邻近指数（NNI）分析。采用SaTScan 9.6.1 进行时空扫描统计，并通过ArcGIS 10.2进行时空聚类可视化。

1.2.1 最邻近指数

本研究采用欧氏距离法，通过比较最邻近的观察点之间的平均距离和随机分布模式下最邻近点对的理论平均距离，使用NNI判断其与随机分布的偏离度。当观察点随机分布时，NNI=1；当观察点聚集时，NNI<1；当观察点较随机分布更为发散时，NNI>1。NNI计算公式为：

d（NN）是每个病例与其最近邻点的平均距离，n是实际病例数，di是病例i到其最邻近点的距离；d（ran）是随机分布下的平均距离；a是研究区域的面积。

1.2.2 时空扫描统计

时空扫描统计原理是创建一个以研究区域为底，时间为高，风险人口为半径的圆柱形扫描窗口。利用每个窗口内外实际观察到的病例数与理论预期病例数估计对数似然比（log⁃likelihood ratio，LLR），计算窗口相对危险度（relative risk，RR）并进行统计学检验。通过蒙特卡罗随机化法得到P值。最终选取有统计学意义的窗口中LLR 值最大的为一级聚集区，其余为二级聚集区。LLR计算公式为：

nz表示扫描窗口z中观察到的病例数，ng表示研究区域观察到的病例总数。μz是窗口z中的理论预期病例数，μg是理论病例总数。

本研究最大空间扫描半径设为风险人群的25%，扫描时间范围为2020年1月4日—2月14日，最大时间扫描大小设为7 d。

2 结果

2.1 一般情况

江苏省2020 年共报告确诊病例684 例，其中本地631例，境外17个国家和地区输入53例。本土病例男女性别比为1∶0.83，中位年龄为46岁。境外输入病例性别比为1∶0.39，中位年龄为35岁（表1）。

表1 684例确诊病例人口学特征Table 1 Demographic characteristics of 684 confirmed cases

本土病例人群分类居前5 位的为农民107 例、家务及待业87 例、干部职员76 例、工人71 例、离退人员60 例，计占本土总数的63.55%；境外输入病例中为留学生10 例、家务及待业5 例、干部职员4 例、工人4例、商业服务3例，计占输入总数的49.06%。

2.2 时空演变

首例本土病例1月4日发病，在春运开始当天1月10 日从武汉返回苏州。自1月18日起，全省每日新增报告发病数迅速增加，至23日达36例。春节期间（1 月24 日～30 日）持续高发，保持在30～46 例之间。一级响应启动1 周后，自31 日呈波动减少趋势。2月6日采取集中隔离措施，2月14日之后没有本土病例报告（图1A）。

首例境外输入病例3月14日发病，至4月1日，22例境外输入病例形成了一个小高峰，每日新增最多为3 例。截至12 月31 日，每天新增不超过2 例。（图1B）。

图1 2020年江苏省COVID⁃19确诊病例流行曲线和重要事件Figure 1 Epidemic curves and significant events of COVID⁃19 in Jiangsu province，2020

春节前，本土病例已波及江苏省13个设区市的64 个县区。春节期间（1 月24—30 日）新增报告发病276例，占本土病例的43.74%；波及77个县区，占全省县（区）总数的71.96%。病例减少期第1周（1月31 日—2 月6 日）新发167 例，占本土病例 的26.47%，比春节期间减少39.49%。本土病例累计波及全省85 个县（区），占总县区数的79.44%。南京新发病例数始终位居前3位，苏州1月4—30日期间保持在前3位，徐州则在1月18日—2月6日期间保持在前3位（图2A～E，表2）。

境外输入病例分布在11 个设区市28 个县区，病例数居前3 位的设区市包括南京、连云港、南通（图2F，表2）。

表2 不同时间段COVID⁃19新发病例数和波及地区Table 2 New cases and affected areas of different phases

图2 2020年江苏省COVID⁃19确诊病例时空演变点标记地图Figure 2 Space⁃time evolution of COVID⁃19 confirmed cases clarified by coordinates in Jiangsu，2020

2.3 全局空间聚集性

最邻近指数分析显示，1 月4 日—2 月14 日期间，631例本土病例空间聚集性具有统计学意义，实际平均距离为2 001.61 m，理论平均距离6 517.07 m，NNI 为0.31，Z得分为-33.30，P<0.01。分时段看，自春运开始1周后，不同阶段新发病例空间分布均为聚集模式（P<0.01），其中春节假期间指数最小，聚集程度最高（表3）。

表3 COVID⁃19本土确诊病例全局空间聚集性Table 3 Global spatial aggregation of indigenous COVID⁃19 confirmed cases

2.4 时空聚集性

Kulldorff 时空扫描统计量共探测到本土疫情中的4 个时空聚集区。一级聚集区位于苏北，LLR为74.92，RR 为5.06；涉及21 个县（区），其中徐州6 个、连云港4个、淮安6个、宿迁5 个。二级聚集区涉及苏南26 个县区和苏中1 个县区。二级聚集区1 涉及19 个县（区），其中无锡6 个、常州3 个、苏州9 个、泰州1 个。二级聚集区2 涉及常州1 个县（区）。二级聚集区3涉及南京7个县（区）。

从聚集区时间框看，一级聚集区、二级聚集区1和二级聚集区3集中在春节假期前后。二级聚集区2发生在2月上旬集中隔离措施实施前后（图3）。

图3 江苏省2020年本土确诊病例时空聚集区Figure 3 Space⁃time clusters of indigenous cases at the county level in Jiangsu，2020

3 讨论

由于COVID⁃19 仍处于全球大流行状态，国内疫情此起彼伏，与SARS 相比，COVID⁃19 具有更高的总发病率和更广泛的分布［13］。为总结江苏省疫情发展规律，并为进一步做好精准防控提供依据，本研究回顾性分析了2020 年江苏省确诊病例流行病学特征和时空聚集性，使用了病例发病时间和现住址经纬度坐标，能够较为准确地揭示疫情时空演变趋势。

研究发现，从人群特征看，各年龄组均易感。本土病例以33～56 岁中青年、务工人员为主，而境外输入病例以青年、留学生为主。

从时间上看，江苏本土疫情整体呈逐周快速发展的趋势。春运开始1周后新发病例迅速增多。在春节假期1 周内，新发病例数占本土病例总数的43.74%。最邻近指数分析显示春节假期间病例聚集程度最高，与时空扫描一级聚集区、二级聚集区1和二级聚集区2的时间范围一致。这反映感染者在春运开始后陆续输入到江苏并逐渐增多，经过1 个平均潜伏期发病，在春节期间达到高峰［14-16］。在武汉封城、江苏启动Ⅰ级应急响应1周后，每日新发病例开始减少。减少期第1周新发病例比高峰期减少39.49%。这说明国家和省级层面实施干预措施对控制COVID⁃19大范围传播至关重要［17-18］，如传染源隔离、密切接触者监测、社交限制、交通管制、医院感染控制与社会动员等［19-20］。

从时空维度看，苏南地区最早受到疫情影响，共探测到3个二级时空聚集区，其中苏锡常城市群2个（二级聚集区1 和二级聚集区2）、省会南京1 个（二级聚集区3）。二级聚集区1、二级聚集区3时间框集中在春节期间，可能主要由于省会、苏锡常等长三角核心城市与湖北武汉之间社会经济交流活动和部分劳动力流动所致［16，21］。值得注意的是，二级聚集区2 发生在整体病例减少阶段，表明某些因素可能增加了常州局部疫情暴发的风险。虽然疫情早期苏北地区新发病例数较苏南少，但一级聚集区涉及苏北地区21个县区，且时间框也集中在春节期间，这可能与徐州等重要地理交通位置形成的交通走廊效应有关［22-23］。意大利的研究也揭示了社会经济和交通便利差异造成的空间异质性［5］。

随着全球疫情的发展，为限制输入性病例，国家民航局实施了一系列措施控制和减少国际航班。江苏省对入境人员实行全封闭转运、集中隔离监测。截至2020年底，无输入病例引起本土扩散发生。从2 月中下旬开始，江苏省谨慎有序着手恢复生产生活。随着6 月6—7 日江苏省公务员面试的顺利进行，各类大型考试、面试、会议等陆续开展。

综上，本研究结果显示，2020年江苏省COVID⁃19本土疫情流行曲线呈单峰迅速发展趋势，表现为“先南后北，南北聚集中部分散”，个别地区存在局部暴发现象。境外输入病例主要分布在苏南省会城市和苏北港口城市，没有引起本土传播。虽然本研究较为准确地描述了2020年江苏省COVID⁃19疫情时空聚集性，但也存在一定的局限性。首先，没有将无症状感染者纳入分析。其次，在不规则地理区域，圆柱扫描分析的能力可能受到限制。

2021年政府工作报告中再一次指出，要优化区域经济布局，促进区域协调发展，扎实推动长三角一体化发展。目前，在病毒依然活跃、人物同防叠加、人群免疫屏障尚未建立的背景下，基于“外防输入、内防反弹”总体防控策略，长三角地区可能存在多点暴发的风险。虽然近十年来江苏省人口与经济地理集中系数呈现出明显的南>中>北的趋势［24］，但由于目前江苏几乎每个设区市都已建成高速铁路，未来省内风险差异可能缩小。因此，长三角地区城市间、区域间和国际间COVID⁃19 动态值得持续研究和评估［25］。未来应重点关注联防联控长效机制建设、实时多维数据采集、疾病监测预警［26］，以便进行前瞻性研究，更为全面、及时、准确地了解疫情发展趋势。