2011—2020年湖南省學生結核病時空特征分析

龔德華 唐益 譚文倩 王巧智

結核病是一種慢性呼吸道傳染病，學校是人群高度聚集場所，一旦出現肺結核患者，很容易在校園內傳播，這不僅影響學生和老師身心健康，甚至會影響到學校正常教學秩序。近年來，空間流行病學已經被廣泛應用于傳染病防控研究工作中，利用空間分析技術研究結核病空間分布特征，預測其流行趨勢等的研究也不少[1-3]。本研究收集了《中國疾病預防控制信息系統》的子系統《結核病管理信息系統》中2011—2020年湖南省學生結核病登記病例相關信息數據，利用時空聚集統計分析技術和可視化技術，分析湖南省登記學生結核病發病率時空分布特征，為湖南省學校結核病防控策略制定提供政策依據。

資料和方法

一、資料來源

登記學生結核病病例相關信息數據來源于《中國疾病預防控制信息系統》的子系統《結核病管理信息系統》，在此系統“患者病案管理”模塊下載2011年1月1日至2020年12月31日登記的學生結核病患者病案信息，共17 397條。學生人口數據來源于《湖南省統計年鑒》及第七次全國人口普查信息，各市州經緯度數據來源于百度地圖各市州中心點坐標值。

二、研究方法

1.構建地理信息數據庫：從百度地圖各市州中心點坐標值獲得市州尺度水平經緯度信息，根據登記學生患者現住址市州與湖南省市州級失量化電子地圖進行數據關聯，建立學生病例地理信息數據庫。

2.空間自相關分析[4]：用ArcGIS 10.7軟件進行全局和局部自相關空間分析，并對空間分析結果進行可視化地圖制作?？臻g自相關分析包括全局空間自相關分析和局部空間自相關分析兩部分，以莫蘭指數(MoranI)作為統計指標，MoranI值介于-1～1之間，取值為正且越接近1則表示聚集性越高，取值為負且越接近-1，則代表數據越分散，取值越接近為0，則數據越可能是隨機分布，α=0.05。

3.時空聚集性分析[4-5]：采用SaTScan 9.5軟件進行時空聚集性分析，選擇泊松分布(Possion)為概率模型，最大空間聚集區域為研究期的50%，最小時間聚集為1年，掃描聚類形式為高值聚類，蒙特卡羅模擬檢驗次數設置為999，α=0.05。以空間動態窗口掃描統計為基礎，通過計算不同圓心、不同半徑下動態窗口區域內與區域外空間單元屬性的似然比(likelihood rate，LLR)進行統計學推斷，得出窗口內部和外部區域學生結核病登記發病率的差異，在差異有統計學意義的前提下，若LLR值越大，則認為掃描動態窗口所涵蓋的區域為聚集區的概率越大，根據LLR值的大小可以依次探測不同級別可能聚集區的聚集中心和聚集半徑，同時計算區域相對危險度(relative risk，RR)。選擇LLR最大且差異有統計學意義的窗口為一類聚集區，其他LLR值較小且差異有統計學意義的窗口為二類聚集區。

三、統計學處理

應用Excel 2007軟件進行數據收集和整理，運用SPSS 13.0軟件進行描述性分析及推斷性分析，組間發病率差異的比較采用χ2檢驗。利用ArcGIS 10.7軟件計算MoranI值，進行全局和局部自相關空間分析，并進行時空聚集可視化表達；采用SaTScan 9.5軟件計算LLR，進行時空掃描分析，均以P<0.05為差異有統計學意義。

結 果

一、2011—2020年學生結核病登記發病情況

2011—2020年學生結核病登記發病率呈下降-上升-下降趨勢，上升趨勢維持在2016—2018年，2018年高達21.97/10萬，之后逐年下降，見表1。2011—2020年湖南省學生結核病平均登記發病率在不同市州間差異有統計學意義(χ2=1875.295，P=0.000)，登記發病率排在前三位的依次是湘西州(32.96/10萬，1678/509.1萬)、張家界市(22.66/10萬，600/264.79萬)和常德市(19.18/10萬，1432/746.53萬)，其后依次是益陽市(14.53/10萬，882/606.90萬)、湘潭市(14.42/10萬，724/502.12萬)、衡陽市(13.98/10萬，1949/1394.15萬)、長沙市(13.86/10萬，2611/1884.13萬)、婁底市(12.51/10萬，920/735.32萬)、郴州市(12.42/10萬，1206/971.23萬)、永州市(12.11/10萬，1325/1094.00萬)、岳陽市(11.43/10萬，988/864.28萬)、邵陽市(11.19/10萬，1489/1330.08萬)、株洲市(10.95/10萬，754/688.43萬)和懷化市(10.53/10萬，839/797.0萬)。

表1 2011—2020年湖南省學生結核病登記發病情況

二、全局空間自相關分析

2011—2020年學生結核病登記發病率存在空間聚集性(MoranI=0.316，P<0.05),2011—2012年，2014年和2016—2018年學生結核病登記發病率無空間聚集性(P值均>0.05)，2013年(MoranI=0.379，P=0.045)、2015年(MoranI=0.353，P=0.041)、2019年(MoranI=0.472，P=0.007)和2020年(MoranI=0.434，P=0.014)學生結核病登記發病率存在空間聚集性。見表2。

表2 2011—2020年湖南省學生結核病登記發病率

三、局部空間自相關分析

2011—2020年學生結核病登記發病率局部空間自相關呈現3種聚集模式：高-高、低-低、低-高。除2014年未形成聚集區外，其他9年均形成了聚集區，高值聚集區(高-高聚集)主要集中在張家界市，研究10年期間內，張家界市出現8次高值聚集，僅2014年和2016年未形成高值聚集區。2018—2020年逐步形成了以長沙市為中心的低值聚集區域，其中岳陽市在2018年和2019年屬于低值聚集區域，2020年差異無統計學意義，湘潭市僅在2018年出現了低值聚集，益陽市在2020年出現在了低值聚集區域，之前任何1年均未形成聚集(圖1)。

圖1 2011—2020年湖南省學生肺結核登記發病率局部空間自相關分析

四、時空聚集性分析

對2011—2020年湖南省學生結核病登記發病率進行時空掃描，結果顯示學生結核病登記發病率存在時空聚集性，共發現2個時空聚集區。一級聚集區分布于湖南省西北部，包括張家界市、湘西州和常德市，聚集中心坐標經度110.48E，緯度29.12N，聚類半徑116.79 km,聚集時間為2017—2020年，區域內實際登記學生患者2075例，期望患者884.93例，LLR=622.22，RR=2.53，P<0.001。二級聚集區覆蓋5個市州，分別是郴州市、衡陽市、永州市、邵陽市和株洲市(表3，圖2)。

圖2 2011—2020年湖南省登記學生結核病患者時空聚集分析

表3 2011—2020年湖南省各地市登記學生結核病患者時空聚集性分析

討 論

學生結核病報告發病率約為全人群的1/4～1/3，近年來，結核病整體疫情呈逐年下降趨勢[6]，但是聚集性疫情，甚至學校結核病突發公共衛生事件時有發生[7-8]。自2017年來，各級政府、教育和衛生部門陸續出臺了各種學校結核病防控方案和指南，要求學生結核病患者進行休復學管理，這關系到每一例學生結核病患者的升學或就業，甚至關聯到學生患者背后的一個家庭或幾個家庭，社會影響極大。傳統流行病學分析無法把地理因素納入相關分析，無法獲得空間相關性對疾病分布的影響，利用空間分析技術可獲得疾病時空分布特點，探索傳染病時空聚集性，找出潛在的高風險聚集區域和時段，并實現疾病地理分布的可視化[9-11]。

本研究顯示，2011—2020年湖南省學生結核病登記發病率呈下降-上升-下降趨勢。有研究顯示，2011—2018年湖南省學生結核病發病趨勢與全國學生發病趨勢[6]和鄂爾多斯市[12]學生發病情況相似，均呈現先下降后上升的趨勢，隨著學校結核病防控措施的落實和加強，2018—2020年登記發病率逐年下降，這一結果與龐艷等[13]研究結果類似。

通過全局自相關分析和局部自相關分析顯示，2011—2020年學生結核病登記發病率呈現空間聚集性，高值聚集區域相對固定，2018年前低值區域無或覆蓋市州較少，2018年后低值聚集區域覆蓋市州增加也相對固定。通過局部自相關分析發現，高值聚集區域主要集中在湖南省西北部，包括張家界市和湘西州。時空掃描分析發現，熱點區域仍然是湖南省西北部，但較局部自相關分析時新增加了常德市，從地理位置來看，三市州緊鄰，與結核病傳播特性基本吻合，類似于應倩和陳坤[14]的研究結果。從聚集中心坐標和聚類半徑覆蓋范圍來看，還是以張家界市和湘西州為主，這一結果與唐益等[15]的研究結果基本一致。另外，有關研究顯示少數民族聚集區，地處偏遠山區，交通不便利，平均氣溫低，經濟條件差，文化程度水平低等這些客觀條件會制約結核病防控效果，結核病疫情易形成聚集[3-4，11，16]。本研究結果也進一步驗證了此關聯性。

綜上所述，本研究發現在市州尺度上湖南省學生結核病患者分布存在空間聚集性，學生結核病患者發病熱點在湖南省西北部區域，尤其以張家界市和湘西州居多。為降低學校結核病疫情，減少聚集性疫情發生，建議加強高值聚集區域學校結核病防控力度，針對不同特征區域采取個性化的防控措施。

本研究尚存在一定的局限性，學生結核病病例相關信息數據僅包含了《中國疾病預防控制信息系統》子系統《結核病管理信息系統》中登記的患者，對于未就診或未登記的學生患者未統計在內，因此可能低估了實際學生結核病患者數；其次，因為部分學生患者工作單位存空項或不全的現象，因此無法更準確獲取病例聚集發生的學校，無法進行學校尺度上的空間分析；第三，因暫未獲得縣級學生人口數，無法從縣級水平算出學生登記發病率，本次研究僅從市州尺度上進行了空間特征分析，要獲得更詳細、更準確的學生結核病空間分布特征需進一步研究。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突

作者貢獻龔德華：采集數據、分析/解釋數據、起草文章、統計分析；唐益：對文章的知識性內容作批評性審閱、指導；譚文倩：采集數據；王巧智：對文章的知識性內容作批評性審閱、指導