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        基于面板數(shù)據(jù)模型的丙類傳染病發(fā)病率與氣候因素的相關(guān)性研究

        2017-02-28 14:53:54宋小莉宋春燕
        中國醫(yī)藥導(dǎo)報 2016年31期
        關(guān)鍵詞:面板數(shù)據(jù)模型日照氣溫

        宋小莉+宋春燕

        [摘要] 目的 探討山東省17地市丙類傳染病發(fā)病率與平均氣溫、平均日照、平均降水的關(guān)系。 方法 收集2010~2013年山東省17地市丙類傳染病月報告發(fā)病人數(shù)及各地市總?cè)丝跀?shù)、平均氣溫、平均日照、平均降水?dāng)?shù)據(jù),建立Excel數(shù)據(jù)庫,構(gòu)建面板數(shù)據(jù)模型,應(yīng)用Eviews 6.0軟件分析丙類傳染病發(fā)病率與平均氣溫、平均日照、平均降水的關(guān)系。 結(jié)果 山東省17地市丙類傳染病發(fā)病率變化具有時空差異性,以5~8月發(fā)病率最高;固定效應(yīng)F檢驗(yàn)值提示不接受混合模型(F=37.0621,P < 0.01),即各地市的數(shù)據(jù)不可以合并。Hausman檢驗(yàn)提示可以接受隨機(jī)效應(yīng)模型(P > 0.05)。該模型顯示,17地市氣溫、日照、降水的截距項(xiàng)為0.0826、0.0038、0.0007,平均氣溫、平均日照對丙類傳染病發(fā)病率的影響具有正相關(guān)性(P < 0.01);各地市之間的截距項(xiàng)亦存在差異性(-0.7744~2.3470),氣候?qū)Πl(fā)病率的影響存在地區(qū)差異性。 結(jié)論 山東省17地市丙類傳染病發(fā)病率存在時空差異性,采用面板數(shù)據(jù)模型研究發(fā)病率與氣候的相關(guān)性較為合理,平均氣溫、平均日照對丙類傳染病發(fā)病率具有正向相關(guān)性影響,且氣溫對丙類傳染病的發(fā)病率更為重要。

        [關(guān)鍵詞] 丙類傳染?。粴鉁?;日照;降水;面板數(shù)據(jù)模型;時空差異性

        [中圖分類號] R183 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 1673-7210(2016)11(a)-0065-04

        傳染病是指由病原微生物和寄生蟲感染人體后產(chǎn)生的有傳染性的疾病。《中華人民共和國傳染病防治法》規(guī)定管理的傳染病分甲類、乙類、丙類三類。丙類傳染病包括流行性感冒、流行性腮腺炎、風(fēng)疹、急性出血性結(jié)膜炎、細(xì)菌性和阿米巴性痢疾、手足口病等。丙類傳染病發(fā)病較甲、乙類傳染病常見,其發(fā)病與人民生活健康關(guān)系密切,因此,研究丙類傳染病的發(fā)病規(guī)律對于傳染病的預(yù)防具有重要意義。

        傳染病的發(fā)生變化具有一定的時空性,既有地域差異性又有時間差異性。氣候是傳染病傳播的重要影響因素之一,古代中醫(yī)即有“天人合一”的整體觀思想,認(rèn)為氣候與傳染性疾病具有一定的相關(guān)性?,F(xiàn)代眾多學(xué)者研究也顯示出傳染病的大范圍流行往往受到氣候環(huán)境的制約,傳染病疫情的短期波動則受天氣變化的顯著影響[1]。氣象學(xué)家們預(yù)測到2100年,全球平均氣溫將上升2℃。氣候變化將可能干擾地區(qū)的天氣形式和生態(tài)平衡,從而造成對人體健康的多方面影響。本研究探討山東省17地市2010年1月~2013年12月各月份丙類傳染病的發(fā)病率與氣候(降水、氣溫、日照)的相關(guān)性,為山東省各地區(qū)傳染病的預(yù)防提供支持。

        1 資料與方法

        1.1 一般資料

        2010年1月~2013月12月丙類傳染病疫情資料來源于山東省法定傳染病疫情監(jiān)測報表和網(wǎng)絡(luò)直報系統(tǒng)。各地市總?cè)藬?shù)、氣溫、日照、降水?dāng)?shù)據(jù)來自于山東省統(tǒng)計年鑒。丙類傳染病發(fā)病率為丙類傳染病發(fā)病總?cè)藬?shù)與當(dāng)年該地市總?cè)藬?shù)的比值(1/萬)。

        1.2 方法

        根據(jù)數(shù)據(jù)分布特點(diǎn)和研究目的,應(yīng)用Excel對氣象原始數(shù)據(jù)(平均氣溫、平均降水、平均日照)、同期丙類傳染病發(fā)病率建立數(shù)據(jù)庫,應(yīng)用Eviews 6.0軟件采用面板數(shù)據(jù)模型,對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。面板數(shù)據(jù)模型的一般形式為[2-3]:

        CIDit=ai+b1ATit+b2ASit+b3ARit+uit (1)

        式中,i代表山東省17地市,t代表不同時期;變量CID、AT、AS、AR分別為丙類傳染病發(fā)病率、平均氣溫、平均日照、平均降水量;bi(i=1、2、3)表示待估計參數(shù);uit為隨機(jī)誤差項(xiàng);ai為截距項(xiàng)。

        根據(jù)對截距項(xiàng)的不同解釋可將面板數(shù)據(jù)模型分為混合模型(pooled model)、固定效應(yīng)模型(fixed effects model)和隨機(jī)效應(yīng)模型(random effects model)。

        2 結(jié)果

        2.1 山東省17地市2010~2013年丙類傳染病各月度發(fā)病率時空研究

        由圖1(封四)可見,山東省17地市丙類傳染病發(fā)病率變化具有規(guī)律性,多數(shù)地區(qū)各年份以5~8月發(fā)病率最高,1~3月及11~12月發(fā)病率較低,發(fā)病率時間變化趨勢有一定相似性,但不同地區(qū)變化幅度不同,存在較大差異。發(fā)病率較高的城市有東營、威海等地市,發(fā)病率在同一時間段存在區(qū)域的差異性??偟膩砜瓷綎|省17地市2010~2013年各月度發(fā)病率具有時空差異性。

        2.2 面板數(shù)據(jù)的參數(shù)估計結(jié)果

        對山東省17地市的數(shù)據(jù)資料,采用面板數(shù)據(jù)中的混合模型、固定效應(yīng)模型、隨機(jī)效應(yīng)模型分析丙類傳染病發(fā)病率和氣溫、日照、降水的關(guān)系。見表1。

        三種模型均顯示,氣溫、日照與丙類傳染病發(fā)病率有相關(guān)性(P < 0.01),而降水量相關(guān)性不顯著(P > 0.05)。17地市氣溫、日照、降水的截距項(xiàng),混合模型顯示分別為0.0761、0.0036、0.0011;固定效應(yīng)模型顯示分別為0.0833、0.0036、0.0006;隨機(jī)效應(yīng)模型顯示分別為0.0826、0.0038、0.0007。固定效應(yīng)F檢驗(yàn)值提示不接受混合模型(P < 0.01),即各地市的數(shù)據(jù)不可以合并。Hausman檢驗(yàn)提示可以接受隨機(jī)效應(yīng)模型(P > 0.05)。3種模型的標(biāo)準(zhǔn)誤差估計也顯示,隨機(jī)效應(yīng)模型要低于固定效應(yīng)模型和混合模型,故本研究宜選擇隨機(jī)效應(yīng)模型。隨機(jī)效應(yīng)模型顯示氣溫、降水、日照與丙類傳染病發(fā)病率回歸系數(shù)均為正,說明三者與丙類傳染病發(fā)病率具有正相關(guān)性,且氣溫對丙類傳染病的發(fā)病率更為重要。

        注:***P < 0.01;F檢驗(yàn)統(tǒng)計量為37.0621;Hausman檢驗(yàn)統(tǒng)計量為3.2035

        2.3 地區(qū)差異性

        由于各城市之間可能存在異質(zhì)性,簡單將各城市數(shù)據(jù)合并不妥,為有效地探討個體異質(zhì)性,分別采用固定效應(yīng)模型和隨機(jī)效應(yīng)模型進(jìn)行分析。見表2。

        從表2可以看出,17地市之間的截距存在差異性,固定效應(yīng)模型個體截距為-0.8180~2.4768;隨機(jī)效應(yīng)模型個體截距為-0.7744~2.3470。固定效應(yīng)模型及隨機(jī)效應(yīng)模型中各地區(qū)截距存在差異,提示山東省17地市各地區(qū)間存在差異,且日照、威海發(fā)病率較高,臨沂、濟(jì)寧發(fā)病率較低。

        3 討論

        古人通過對自然變化的周期性規(guī)律及其對疾病影響的長期觀察和經(jīng)驗(yàn)累積,形成了獨(dú)具特色的“天人合一”的整體觀思想。《黃帝內(nèi)經(jīng)》結(jié)合古代的天文、歷法、氣象、物候等自然科學(xué)知識,較系統(tǒng)地描述了時令氣候與物候、病候的相關(guān)性及變化規(guī)律?!端貑枴みz篇》“刺法論第七十二”和“本病論第七十三”,指出了傳染病的發(fā)生與氣候異常變化有關(guān)[4]?,F(xiàn)代研究顯示,氣候變化通過影響人類與動物免疫系統(tǒng)、病原體和環(huán)境之間復(fù)雜的動態(tài)關(guān)系,影響著傳染病發(fā)生、傳播與變化的各個環(huán)節(jié)[5]。Rezza[6]指出氣候的任何變化都會直接或間接影響到自然生態(tài)系統(tǒng)、社會經(jīng)濟(jì)及人體健康,其中,氣候變化對健康的影響,最重要的一個方面就是傳染病暴發(fā)與傳播。故探討氣候變化對傳染性疾病的影響具有重要意義??紤]到傳染病的發(fā)生和流行與媒介和宿主種群數(shù)量的變動密切相關(guān),而地形、地貌等地理因素對動物宿主傳染源有重要影響[7],故傳染病的發(fā)生及流行具有一定的時空差異性,研究傳染病發(fā)生及流行需同時考慮時間及空間地域兩方面因素。

        從國內(nèi)應(yīng)用情況來看,傳統(tǒng)的研究方法多利用流行病學(xué)資料與同期的氣象因子進(jìn)行單因素相關(guān)分析、多元回歸分析[8];主成分回歸分析、逐步判別分析、灰色關(guān)聯(lián)分析法、面板數(shù)據(jù)模型、和GIS等方法近年來逐漸得到應(yīng)用[9-13]。其中面板數(shù)據(jù)模型在經(jīng)濟(jì)相關(guān)領(lǐng)域應(yīng)用較多[14-15],在流行病學(xué)研究中詳細(xì)介紹的很少[16-17]。但實(shí)際上,流行病學(xué)調(diào)查中存在大量的面板數(shù)據(jù),如對不同傳染病發(fā)病情況的多次調(diào)查、不同地區(qū)多個時間點(diǎn)傳染病的發(fā)病率的監(jiān)測等,均可以看作是面板數(shù)據(jù)。面板數(shù)據(jù)模型能夠從三維(個體、指標(biāo)、時間)方向反映研究對象的變化規(guī)律和個體特征,較為充分地利用樣本所包含的信息,并考慮到地區(qū)的差異性,有效地控制個體異質(zhì)性,從而可以降低誤差,提高估計的準(zhǔn)確性,給出更為合理的結(jié)果。本研究應(yīng)用面板數(shù)據(jù)模型對傳染病的傳播與氣候因素之間的關(guān)系進(jìn)行定量分析,以期為流行病學(xué)研究提供理論依據(jù)。本研究結(jié)果提示,各地市之間確實(shí)存在異質(zhì)性,簡單將各地市數(shù)據(jù)合并不妥,因此丙類傳染病發(fā)病率與氣溫、日照、降水的相關(guān)性研究不適宜直接應(yīng)用多元回歸分析,采用面板數(shù)據(jù)模型更為適宜。

        考慮到若以較大地域(全國各省份)為分析單元,傳染病的相關(guān)因素分析得出的結(jié)果可能存在偏倚,故本次研究僅以山東省17地市為研究對象。山東省地處中國東部、黃河下游,東臨海洋,西接大陸,擁有丘陵、平原等豐富地貌,屬暖溫帶季風(fēng)氣候類型;全省以1月份最冷,最熱月一般出現(xiàn)在7月,但東部、東南沿海,受海洋影響,最熱月在8月,由東向西遞增;全省日照時數(shù)年均2335~2768 h;年平均降水量一般在500~900 mm之間,降水季節(jié)分布很不均衡。可以看出,山東省17地市的氣候環(huán)境及地理地貌存在較大差異性,是研究發(fā)病率與氣候關(guān)系的典型性省份。

        本次研究數(shù)據(jù)豐富,采用2010年1月~2013年12月的氣候因素及丙型傳染病發(fā)病率月度數(shù)據(jù),共計3264個數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,增加估計量的抽樣精度,使研究結(jié)果可信性更強(qiáng)。數(shù)據(jù)研究結(jié)果顯示,山東省17地市丙類傳染病發(fā)病率變化具有時空差異性,以5~8月發(fā)病率最高,故應(yīng)用山東省17地市的數(shù)據(jù)進(jìn)行研究具有代表性及可行性。面板數(shù)據(jù)模型檢驗(yàn)結(jié)果提示,隨機(jī)效應(yīng)模型最為合適,優(yōu)于固定效應(yīng)模型及混合模型。隨機(jī)效應(yīng)模型研究提示,氣溫、降水、日照與丙類傳染病發(fā)病率具有正相關(guān)性,且氣溫對丙類傳染病的發(fā)病率更為重要,研究結(jié)果與他人研究具有一致性[18],推測氣溫越高,細(xì)菌、病毒容易繁殖,這或許是氣溫對丙型傳染病發(fā)病率正向影響的可能原因。同時研究提示降水對傳染病的發(fā)病率影響較低,而傳染病的發(fā)生多與濕度相關(guān),故單純的降水不能反映出環(huán)境濕度,山東沿海城市較多,從而降低了濕度與降水的相關(guān)性,故下一步的探討研究可考慮將空氣平均濕度值作為研究因素。各地市之間的截距項(xiàng)存在差異性,提示山東省17地市各地區(qū)間存在差異,且日照、威海發(fā)病率較高,臨沂、濟(jì)寧發(fā)病率較低,但差異性的具體內(nèi)容還需深入研究,疾病病種的差異性、單一病種是否具有地域的聚集效應(yīng)等問題,需要建立相關(guān)發(fā)病率數(shù)據(jù)庫、采用新的軟件工具[19-20]進(jìn)行下一步研究。另外丙類傳染病發(fā)病率還受研究區(qū)域的社會環(huán)境和其他諸多因素的影響,目前研究較少,有待挖掘。

        [參考文獻(xiàn)]

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        (收稿日期:2016-03-30 本文編輯:程 銘)

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