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80%的流行病学资料都具有空间属性,如人群或动物的患病总是发生在一定的空间地理位置,而处在某一空间位置的地理环境或社会因素又影响着疾病的发生。地理信息系统(Geographic Information Systems,GIS)和遥感(Remote Sensing,RS)具有强大的地理空间数据获取、管理、处理、分析和可视化的功能,这使得GIS、遥感等空间信息技术在空间流行病学领域上的应用具有先天优势。近年来,空间信息技术在建立疾病地理信息系统、医学地图可视化、环境流行病、传染病流行病等研究领域中广泛应用,积累了众多宝贵经验,为疾病预防控制和医疗卫生决策提供了科学参考,成为疾病研究的主要技术手段。
霍乱被《国际卫生条例》及《中华人民共和国国境卫生检疫法》规定为必须实施国境卫生检疫的三种国际检疫传染病(International Quarantinable Disease)之一,也是《中华人民共和国传染病防治法》中规定必须实施“强制管理”的两个“甲类传染病”之一。霍乱波及面广,可以跨越国界、洲界,甚至形成世界大流行,因而在一定程度上影响旅游、贸易等国际正常交往。
鉴于目前国内外霍乱弧菌与生境之间关系研究不足,环境中霍乱弧菌监测复杂性以及空间信息技术在疾病研究方面的优势,本文以珠江河口霍乱弧菌为例,重点研究霍乱弧菌与环境之间的相关性、霍乱弧菌的风险评估和霍乱弧菌的扩散模拟,主要取得以下几方面的成果。
1)霍乱弧菌与环境因子的相关性分析与结果基于线性回归、多元线性回归方法以及数据分区等方法,研究2006、2008和2009年珠江河口霍乱弧菌与环境因子之间的关系,结果表明霍乱弧菌动态与离子浓度、PH值、水温、环境温度、气温、降雨量、气压等因子密切相关。其中,研究2006.3-2007.2广州城区的数据,结果表明霍乱弧菌与K+浓度(r为0.544),Ca2+浓度(r为0.567)显著正相关,与Mg2+浓度(r为-0.541)显著负相关;研究2008-2009全区季度转换数据,结果表明霍乱弧菌与环境温度(r为0.794)高度显著正相关,与PH值(r为0.630)、水温(r为0.776)、气温.(r为0.694)、降水量(r为0.707)显著正相关,与气压(r为-0.634)显著负相关。现阶段珠江河口霍乱弧菌的繁殖扩散,不仅受自然环境如气温、气压、日照等的影响,更大程度上受人文社会环境的影响,受河道周围居民的生活习惯的影响。珠江河口下游入海口区霍乱弧菌的生长繁殖更受气候环境的影响,而广州城区霍乱弧菌的生长繁殖更受水体盐度和人文社会环境的影响。
2)霍乱弧菌的时空分布分析与结果通过时空分析技术研究2006,2008和2009年间珠江河口霍乱弧菌时空分布,结果表明,珠江河口霍乱弧菌密度逐年降低,检出率由2006年的9.4%下降到2009年的4.2%;老城区霍乱弧菌密度得到有效控制,有大幅度减低,检出率由2006年的20.1%下降到2009年的5.2%;在城郊新区、城郊农渔业区霍乱弧菌密度波动很小,检出率均控制在5%以下;在南沙围垦区霍乱弧菌密度较有大幅度增长,检出率由2006年的3.8%上升到2009年的9.7%。对2006年霍乱弧菌空间扫描统计结果表明,一级聚类区和二级聚类区均在老城区,特别是老城区的23位置(海产品市场位置)。
3)基于贝叶斯网络的霍乱弧菌时空分布风险评估建立了基于贝叶斯网络的霍乱弧菌时空分布风险评估模型,并对珠江河口研究区2009年霍乱弧菌时空分布风险进行了建模分析,可以推测一定环境条件下的霍乱弧菌时空分布风险。模型的变量包括霍乱弧菌检出率、PH值、降雨量、气压、日照、湿度、风速、水温和环境温度九个要素。模型验证精度达80.15%,表明贝叶斯网络模型可应用于珠江河口霍乱弧菌时空分布的风险评估,最终得到整个研究区2009年霍乱弧菌检出率分别为0%-5%、5%-15%和15%-24%三个等级的霍乱弧菌风险分级图。
4)基于元胞自动机的霍乱弧菌扩散模拟建立了基于元胞自动机的霍乱弧菌扩散模拟模型,对珠江河口下游入海口区2009年5-8月霍乱弧菌进行动态扩散模拟,模拟结果吻合实际情况。本次实验建立的元胞规则,综合分析珠江河口实地情况,除考虑邻胞关系外,仅考虑了环境因子水温对元胞的影响。