宁夏彭阳县肉牛布鲁氏菌病空间分析

杨 涛，周小燕

（1.厦门市动物疫病预防控制中心，福建厦门 361009；2.中国疾病预防控制中心，北京 100000）

宁夏回族自治区肉牛养殖历史悠久，是我国肉牛优势产区之一。彭阳县位于宁夏南部边缘，六盘山东麓，西连固原市原州区，东、南、北环临甘肃省庆阳市和平凉市，下辖4 镇8 乡，农业人口约占90%，以肉牛、肉羊养殖为主，草畜产业是彭阳县的支柱产业，2020 年底肉牛存栏已超过10 万头。

布鲁氏菌病（brucellosis，简称布病）是由布鲁氏菌引起的一种急性或慢性人畜共患传染病。伴随着肉牛养殖的快速发展，全国肉牛布病疫情呈现持续上升趋势[1-3]，不仅严重影响畜牧业生产，也危及人民群众身体健康和公共卫生安全。多年来，各级动物疫病防控部门重点关注种公牛和奶牛的布病防控，但对肉牛布病重视程度一般，养殖场户也普遍忽视了肉牛的布病防控，防控力度不够。目前，布病已成为阻碍肉牛产业健康发展和威胁公共卫生安全的重要人畜共患病。

疾病在发生、扩散和流行过程中，往往会表现出空间相关性和空间聚集性。空间自相关是指疾病在空间上的分布存在一定的相互关系，相邻地区的变量值会相互影响；空间聚集性是一系列事件或病例或与健康有关的现象，按时间、空间或时间空间两者呈现成组集中的现象。这些聚集性可能由于群体之间存在共同的风险因素，或是由于邻近群体之间的传播导致。空间分析是流行病学调查的一个有用工具[4-5]，通过传染病的空间分析可以发现疾病聚集性，为聚集性的发生提供更好的可视化，因此空间分析的结果可以细化防控策略。本研究旨在通过描述彭阳县肉牛布病感染抗体场户表观流行率的空间模式，分析其肉牛布病的高风险区域及其相关影响因素，从而为当地制定肉牛布病防控策略提供依据。

1 材料与方法

1.1 研究区域

彭阳县辖区内的4 镇8 乡，分别是白阳镇（县政府所在地）、古城镇、红河镇、王洼镇、新集乡、城阳乡、孟塬乡、冯庄乡、交岔乡、罗洼乡和小岔乡，行政村合计156 个。彭阳县对肉牛不实施布病免疫。

1.2 数据来源

本研究使用的数据来源于2021 年3 月对彭阳县肉牛布病的横断面调查，共从755 个肉牛养殖场户抽取2 800 头肉牛，以能繁母牛和育肥牛为主。

1.3 研究设计

2020 年底，彭阳县共存栏肉牛约10 万头，其中以新集乡存栏量最多，超过2.5 万头，其次为古城镇、王洼镇、白阳镇、红河镇和城阳乡，而孟塬乡、草庙乡和交岔乡存栏量较少，在3 000 头左右，小岔乡最少，不足1 000 头。全县肉牛养殖场户约有1.2 万个，户均养牛8～9 头，其中存栏4～8 头的养殖户最多，而存栏≥20 头的较少，仅占4%左右。

根据估计流行率计算公式：N=1.962×p(1-p)/d2，设置信水平（CL）为95%，预期场户流行率（p）为10%，可接受绝对误差（d）为3%，计算出全县需要随机抽取养牛场户373 个。考虑到实际操作中难以用简单随机方法进行抽样，将样本量扩大了1 倍，按等比例分配原则抽取各乡镇的养牛场户[6]，共抽取了养牛场户755 个，抽样时尽量覆盖所有以肉牛养殖为主的行政村。共在12 个乡镇抽取了98 个行政村。在各行政村，对存栏≤19 头的养殖户每户采2～3 头，存栏20～49 头的每户采5 头，存栏≥50 头的每户采10 头，贩养户每户采20 头，合计采集肉牛血清2 800 份。另外，在进行现场问卷调查时，用GPS 采集每个场户的地理信息。

1.4 血清学诊断

采用竞争ELISA 方法检测牛血清中的布病抗体。检测试剂使用青岛立见诊断技术发展中心生产的布鲁氏菌竞争ELISA 抗体检测试剂盒，按说明书进行检测结果判定。

1.5 病例定义

阳性场户：只要有1 个血清样品检测为布病抗体阳性，则其所在场户即被定义为布病感染抗体阳性场户。

1.6 空间自相关分析指标

空间自相关分析采用指标为全局莫兰指数（Global Moran'sI），其取值范围为-1～1。Moran'sI＞0 表示空间呈正相关性，其值越大，空间相关性越明显；Moran'sI＜0 表示空间呈负相关性，其值越小，空间差异越大；Moran'sI=0，表示没有相关，空间呈随机性。Moran'sI的显著性用z得分进行统计检验。

如果全局莫兰指数显著，可以用局部莫兰指数（Local Moran'sI）探测局部区域是否属于高值或者低值聚集，还可识别空间异常值。Local Moran'sI为正值，表示要素具有包含同样高或同样低属性值的邻近要素，是聚类的一部分；Local Moran'sI为负值，表示要素具有包含不同值的邻近要素，是异常值。具体可分为具有统计学意义的高值（HH）聚类、低值（LL）聚类以及高值主要由低值围绕的异常值（HL）和低值主要由高值围绕的异常值（LH）4 种类型。

另外，还可通过热点分析工具对每一个要素计算Getis-Ord Gi*统计，通过得到的z得分和P值，分析高值或低值要素在空间上发生聚类的位置。要成为存在统计学意义的热点，要素应具有高值，且被其他同样具有高值的要素所包围。

1.7 空间扫描统计量

空间扫描统计量是空间流行病学中用来评价或预测疾病聚集性的一种行之有效的方法，通过探测空间范围内疾病发生数的异常增加来判断研究区是否存在聚集性、定位聚集中心和聚集范围，通过公式计算得到聚集风险值RR，用于表示聚集区相对于聚集区域以外的发病地区风险。

1.8 数据分析

把原始信息录入Excel 软件，使用Excel 软件中的统计功能对数据进行统计分析并整理成表格；使用ArcGIS10.2 软件绘制场点分布图和核密度比率图，并进行空间自相关分析；使用SaTscan软件进行空间聚集性分析，使用地理探测器软件（GeoDetector）探测影响空间分布异质性的因素[7]。

2 结果与分析

2.1 采样场户地理分布

图1 显示了彭阳县12 个乡镇98 个行政村755个被采样肉牛场户的地理位置，同时对布病抗体阴性和阳性场户进行了区分。

2.2 布病抗体场户表观流行率

2021 年3 月开展的横断面调查结果显示，彭阳县肉牛布病抗体场户表观流行率为11.8%（95%CI：9.6%～14.3%），其中布病流行率最高的是冯庄乡，其次为白阳镇、草庙乡、交岔乡和红河镇，王洼镇、小岔乡和新集乡抗体阳性率较低，而城阳乡、古城镇、罗洼乡和孟塬乡未检出布病抗体（表1）。

表1 彭阳县肉牛布病流行率横断面调查结果

2.3 布病血清学阳性场户核密度分析

搜索半径采用0.1 度，计算比率后生成彭阳县肉牛布病血清学阳性场户核密度比率图（图2），可以发现核密度比率高值区位于冯庄乡、小岔乡南部和白阳镇西部，中值区位于草庙乡、红河镇、交岔乡，其次是新集乡和王洼镇，其余乡镇为低值区。

2.4 空间自相关分析

全局莫兰指数（Global Moran'sI）为0.05（P＜0.001），z得分为6.23（＞1.96），表示彭阳县养殖场户肉牛布病具有正空间自相关性，说明不同感染程度的肉牛养殖场户呈现了聚类特征。

采用ArcGIS 聚类和异常值分析工具，对彭阳县被抽样肉牛场户的布病抗体阳性率进行局部莫兰指数分析，结果发现高值（H-H）聚类模式的有3个区域，分别为白阳镇、红河镇和冯庄乡，涵盖了主要阳性场户46 个（红色），高值主要由低值围绕（H-L）的异常值场户有6 个（黄色），主要分布在彭阳县西南部的新集乡（图3），无低值（L-L）聚类模式，多数场户呈现随机分布模式（灰色）。

采用ArcGIS 热点分析工具，对彭阳县被抽样肉牛场户的布病感染抗体阳性率进行热点分析，发现阳性场户主要聚集在白阳镇、冯庄乡和红河镇（图4），热点分析与聚类和异常值分析结果基本一致。

2.5 空间扫描统计

空间聚集性分析结果（图5）显示：彭阳县肉牛布病存在7 个聚集区，其中3 个为高风险地理聚集区（P＜0.05），分别位于白阳镇、红河镇和冯庄乡，其中第一聚集区位于白阳镇，中心坐标为N35.863 100°、E106.577 000°，半 径 为3.51 km，场户数为117，相对风险值为5.35，似然比统计量LLR 为20.64；第二聚集区位于红河镇，中心坐标为N35.711 400°、E106.649 000°，半径为11.74 km，场户数为543，相对风险值为2.53，似然比统计量LLR 为12.55；第三聚集区位于冯庄乡，中心坐标为N36.071 800°、E106.833 000°，半径为5.79 km，场户数为48，相对风险值为4.99，似然比统计量LLR 为8.58。

2.6 空间分布异质性影响因素探测

选择乡镇肉牛存栏量、行政村肉牛存栏量、养殖场户离公路距离和周围养牛场户数作为自变量探测肉牛布病空间分布异质性影响因素，自变量全部设置成二分类数据，乡镇肉牛存栏量以0.5 万头、行政村肉牛存栏量以1 500 头、养殖场户离公路距离以500 m、周围养牛场户数以20 个为界划分，场户内抗体阳性率作为因变量。GeoDetector 探测结果显示，乡镇肉牛存栏量、养牛场户离主要交通公路距离及其周围养牛场户数影响着肉牛布病的空间分布异质性（表2）。

表2 彭阳县肉牛布病空间分布异质性的影响因素探测结果

3 讨论

本研究基于彭阳县2021 年3 月开展的横断面调查结果，研究了彭阳县肉牛布病抗体阳性场户表观流行率的空间分布模式，识别其肉牛布病的高风险区域和相关影响因素，这对彭阳县采取针对性的肉牛布病防控措施具有重要意义。空间自相关分析和空间扫描统计分析在探索空间聚集性的效能上具有互补性，使用两种及以上的方法可以更全面、准确地认识疾病的空间分布特征。

从空间分布来看，核密度分析结果与传统的空间描述结果基本一致，但提供了更好的可视化。通过空间自相关分析和空间扫描统计分析结果，可以发现彭阳县肉牛布病高风险地理聚集区主要集中在白阳镇、红河镇和冯庄乡，因此彭阳县应对这3个高风险地理聚集区重点监测并采取控制措施。

地理探测器是探测空间分布异质性，揭示其背后影响因素的一种新的统计学方法，在肉牛布病空间分布异质性的影响因素探测中，GeoDetector探测结果显示乡镇肉牛存栏量、养殖场户离公路距离和周围养牛场户数影响肉牛布病。赵媛等[8]分析2012—2018 年宁夏人间布病发病率与主要牲畜存栏数的相关性时，发现布病发病率与羊存栏数具有一定的相关关系，说明牲畜存栏数可能与家畜布病有关联。一般而言，牲畜存栏量大的乡镇，家畜感染布鲁氏菌的可能性会越大。本研究分析发现，彭阳县乡镇肉牛存栏量介于0.5 万～2 万头（王洼镇、白阳镇和红河镇）的养牛场户肉牛感染布鲁氏菌的风险最大。彭阳县肉牛存栏量最多的乡镇是新集乡和古城镇，均超过2 万头，这两个乡镇肉牛布病感染风险虽然高于肉牛存栏量＜0.5 万头的乡镇，但低于白阳镇和红河镇（两镇肉牛存栏量均在1 万头左右），这可能是古城镇和新集乡的农户主要以养肉牛为主，而白阳镇的肉羊养殖量较大，冯庄乡羊与牛存栏量的比例最高。彭阳县的羊布病发病率较高，通过羊传播导致肉牛感染的风险可能增大；红河镇肉羊养殖量虽然不大，但该镇在彭阳县各乡镇中海拔最低，地势平缓，与甘肃省镇原县交界，出省公路交通发达，肉牛感染风险高可能与邻县活畜交易频繁有关，另外养牛场户离主要交通公路的距离与肉牛布病存在密切关联，也侧面反映了肉牛布病可能与活畜运输有关；周围养牛场户数与肉牛布病也存在密切关联，周围养牛场户数小于20 个的肉牛场户，其感染风险较高，这可能是小范围更利于养牛户之间的交流（现场调查发现养牛户都乐于与附近的养牛户交流），从而为布病传播提供了可能的渠道。

4 结论

本研究基于彭阳县2021 年3 月开展的肉牛布病横断面调查结果，描述了彭阳县肉牛布病的场户表观流行率空间分布模式。彭阳县肉牛布病存在不同程度的聚集性，感染率高的集中在白阳镇、红河镇和冯庄乡。因此，应采取相应措施加大对这3 个乡镇肉牛布病的控制，同时也要加强对其他乡镇肉牛布病监测。