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1、我国布鲁氏菌病时空分布及风险预测研究 分类号 密 级UDC 保密 期限硕士学位论文题 目 我 国布鲁氏 菌病时 空 分布及风 险预测 研 究 作者姓名黎银军指导教师 曹 务春 研究员 方立群 副研究 员培养单位 军事医学 科学院 微 生物流行 病研究 所 专业名称 流行病与卫生统计 学 论文提交 日期2013 年 5 月 22 日学位授予 单位 中 国 人 民 解 放 军 军 事 医 学 科 学 院 答辩委员 会主席 中国人民 解放军 军 事医学科 学院制生军事医学科学院研究 学位论文独创性声明医 人 呈 的 位论秉承军事 学科学院严谨的学风和科研作风,本 声明所 交 学工立进 的 和取 的
2、究成果,除了文中特文是本人在导师指导下独 行 研究 作 得 研注 之 包 已经 写过的 究成别加以标 和致谢 处外,论文中不 含其他人 发表或撰 研医 院 证 用过果,也不包含为获得军事 学科学 或其它教育机构的学位或 书而使工。 一 已 论 中 了的材料 与我 同 作的同志对本研究所做的任何贡献均 在 文 作 明。确的说明并表示了谢意3 加论 : 日 : 月 日文作者签字 签字 期 年 冫多丝 _ 垂医 保 知识产权声明军事 学科学院 护院论 全 医 究生在学其间撰写的论本学位 文作者完 了解军事 学科学 对研定。 的论 导师具体指导下,并得到文知识产权保护的相关规 本人撰写 文是在相关 究
3、经 下 成的,其数据和研究成果归属于导师和作者本人,知研 费支持 完院。 证医 本人保 毕业后,以本论文数据和资料发表识产权单位属军事 学科学工 一 医 院。 医论 论 名 单位仍然为军事 学科学 军事文或使用 文 作成果时署 第院 论 电 版,公布论文的全部或部分内容,可以学科学 有权保留学位 文及其 子。、 论 、汇 以供查阅和借阅采用影印 缩印或其他复制手段保存 文 编保密学位论文在解密后适用本声明纟彳:翱 日 :刀 日论文作者签字 签字 期 年 一 月生日擀 捌币签孰 签字 斯 年 月 兰 囟眭磁酵 目录 缩 略 词 表. 1 中 文 摘 要. 2 英 文 摘 要. 5 第一部分 我国
4、布鲁氏菌病时空分布及人群特征分析17 材料与方法 18 结 果. 18 讨 论. 23 第二部分 我国布鲁氏菌病 传播风险因素分析27 材料与方法 28 结 果. 31 讨 论. 36 第三部分 气象因素对布鲁 氏菌病传播的影响40 材料与方法 40 结 果. 45 讨 论. 45 结 论 57 综 述 58 硕士期间已(待)发表文章70 个人简历 98 致 谢99缩 略 词 表缩 略 词 表英文缩写 英 文 全 名 中 文 译 名 ADL Autoregressive Distributed Lag 自回归分布滞后模型 AIC Akaikes information criterion 赤池
5、信息量准则 Chinese Center for Disease Control and CCDC 中国 疾病预防控制中心 Prevention CI Confidence interval 置信区间 DEM Digital elevation model 数字高 程模型 FAO Food and Agriculture Organization 世界粮农组织 GIS Geographic information system 地理 信息系统 GPS Global positioning system 全球 定位系统 HS Monthly hours of sunshine 月 日照时数 NI
6、D Notifiable infectious disease 法定报告传染病 National Notifiable Disease NNDSS 全国法定传染病监测系统 Surveillance System PAT Standard plate agglutination test 标准平板凝集试验 RBPT Rose bengal plate test 虎红平板试验 RH Relative humidity 相对 湿度 RMSE Root mean square error 根均方误差值 RS Remote sensing 遥感 SAT Serum agglutination test
7、血清凝集试验 WHO World Health Organization 世界卫生组织 WV Wind velocity 风速 1 中 文 摘 要我 国布鲁 氏菌病时 空分布 及风险预 测研究 中 文 摘 要 背景 : 布鲁氏菌病 是一 种由布鲁氏菌引起的人畜共患 慢性传染病。 人布鲁氏菌病 ,又称地中海热(Mediterranean fever ) 、 波状热(Gibraltar fever )或马尔他热(Malta fever ) , 是 全球 最 常 见 的 人畜 共 患传 染 病 之 一 。 布鲁 氏 菌病 是 一 种 全身性 疾病, 人感染布鲁氏菌后 症状轻重不一, 潜伏期平均 为
8、1-2 个月。 常见的症状包括长期 发热、 盗汗、 关节或全身疼痛 、 体重减轻、 虚弱等 , 伴有睾丸炎、 脑膜炎等并发症。严重者发生心内膜炎。 该病的病死率低,有自限性,但易复发 。人 感染的途径往往通过接触 已感染的动物 、 直接食用原奶制品 或未经巴氏消毒的奶酪 , 人与人直接 的传播是极为罕见。 农民 、 牧民、 屠宰厂工人和兽医工作者被视为 主要的潜在风险人群 。绵羊、山羊 、猪、牛和狗都可以被感染 布鲁氏菌病 ,导致流产或不孕不育。对人致病的布鲁氏菌种主要包括羊种布鲁氏菌 (Bmelitensis ) 、 牛种布鲁氏菌 (B. abortus ) 、 猪种布鲁氏菌 (B. sui
9、s ) 和犬种布鲁氏菌(B. canis ) 。 羊种 Rev.1 疫苗是一种 能有效预防小型反刍动物 感染的疫苗,但目前 仍然没有令人满意的 人用疫苗。除 某些工业化国家, 布鲁氏菌病在世界各地的人和动物 中都有分布。 各国政府和医疗卫生机构 为控制布鲁氏菌病的传播 做出不懈 努力, 采取很多损害本国经济发展的措施,如隔离或 扑杀受感染的动物, 并严格依照世界卫生组织的相关 规定进行安全处置感染 源。 布鲁氏菌病给国民健康带来了 危害,而 且影响畜牧业的发展 ,是一个不可忽视的 世界性公共卫生问题。 自 20 世纪 50 年代中期以来,中国人布鲁氏菌病疫情经历了多次高低起伏 。目前,人 布鲁
10、氏菌病 在我国 25 个省 (直辖市 、自治区) 均有发病,部分省份发病率急剧上升, 内蒙古自治区自 1999 年以来成为影响最严重的疫区。自 21 世纪开始, 人 布鲁氏菌病 的发病率急剧上升 , 新发报告病例数逐年上升 。 在 2000-2006年间 ,布鲁氏菌病在所有法定报告传染病中对人类的危害程度已由 17 位上升到10 位。 国内外 研究 表 明布病 的发生 与生 态环 境、职 业暴露 、 社 会经 济条件 、移民与旅游等因素密切相关,而 2000 年后我国 布病疫情发生大范围的上升,其原因或影响因素尚不明确。 目 的: 明确 人布鲁氏 菌病的流行病学特征, 如其时间分布、 空间分布
11、、 职业分布及相关的动物疫情分布等; 探究影响人布鲁氏菌病传播 流行的自然地理环境和社会经济因素, 如宿主密度 、 海拔、 植被覆盖类型 (或土地利用) 等; 选择 重点疫区 (如黑龙江 省、 吉林 省 、 内蒙古 自治区和山西 省) 分析气候因素对布鲁氏菌病发病率变化的影响, 并建立预测模型, 明确布鲁氏菌病发病率变化的规律。2 中 文 摘 要方 法: 收集、 整理 我国 2004-2010 年各县区人布鲁氏菌病疫情数据、 动物疫情数据、 环境数据、 土 地利用数据、 社会经济数据、 气象数据等。 采用描述性流行病学 分析方法 分析我国 2004-2010 年人布鲁氏菌病的流行病学特征; 应
12、用Poisson 回归模型分析我 国人布鲁氏菌病 的空 间分布区域差异的 影响 因素; 应用 Granger 因果分析模 型和自回归分布滞后模型 (ADL ) 分析重 点疫 区 气象条件对人布鲁氏菌病发病率变化的影响,并建立 短期预测模型。 结 果: 我国 大陆地区 人间布鲁氏菌病流行 病学特征。 从 2004 年至 2010 年,我国大陆地区 1,201 县 (区) (占 41% ) 共报告了 162,329 个病例。 截止 2010 年 ,人布鲁氏菌病发病率从 0.63/100,000 上升为 2.72/100,000 ,增长了约 4 倍。其流行特征具有明显的季节性 , 主要发生 在春季和
13、夏季, 尤其是 每年 5 月份为发病高峰期 。在所有报告病例 中,约 51-54% 的病人发生在 30-49 岁人群,男性病人占74.59 % , 男性发病率在所有 年龄分组中都 显高于女性 (P 0.001) 。 此外, 88.78 %的病例 来自农民和牧民, 病人职业 分布图 显示我国北部与 南部之间职业分布存在差异 , 其中, 华北 、 东北、 西北地区 (尤其是在牧区和农区) 大部分患者为农民和牧民, 而我国 南部或偏远城市地区 的风险人群以餐饮服务 人员、 城市工人和退休工人 为主。 从人布鲁氏菌病发病率 的时空分布图来看, 布鲁氏菌病分布于内蒙古 、河 北和 山西北 部地 区,以
14、及黑 龙江 、 吉林 和辽宁 省 等 东北部 省份 。 自 2004年以来 ,人 布鲁氏 菌病 疫区范 围在 中国的 西部 和北部 地区 不断扩 大,2009 年达到历史最高水平, 而在其他省份, 特别是在 我国东部和南部, 呈零星发病 , 但疫区范围在不断 扩 大。在所有县区中,年发病 率在每 10 万人 0 到 1,440 病例之间变化 ,均值为每 十万人 11 个病例。 内蒙古 的阿巴嘎旗、苏尼特左旗和镶黄旗 年发病率最高, 分别为 1,440/100,000 ,1,121/100,000 和 902/100,000。自 2005 年以来,人 布鲁 氏菌病 疫区 范围 在 中国 的西部
15、和北 部地区 不断 扩大,2009 年达 到历史最高水平。 同时, 布鲁氏菌病疫情开始由我国 北方地区向南 部地区扩张。 此外,动物疫情 分布图 显示羊布鲁氏菌病疫情主要发生在 我国北部和西部, 而牛 布鲁氏菌病 的暴发则广泛分布于 我国全境。 人布鲁氏菌病的传播风险因素分析。 单因素泊松回 归分析显示, 绵羊 、 山羊和猪的数量 、 平均海拔 、 草地分布与人布鲁氏菌病 发病率显著 相关。 牛的数量、 稻田和森林占土地利用百分比 与布鲁氏菌病没有 显著性相关。 将所有协变量以单变量分析结果 P0.20 的标准纳入多变量泊松回归 分析, 结果 证明绵羊、 山羊、 猪的数量 、 平均海拔和草原
16、占用面积百分比 等五个变量 与人间布鲁氏菌病疫情 显著性相关 。 其中, 绵阳、 山羊和猪饲养量的相对危险度 (IRR ) 分别为 1.42 (95% CI 1.28 - 1.57, P 0.001), 1.15 (95% CI 1.01 -1.32, P 0.033)和 0.80 (95% CI 0.66 - 0.96, P 0.016)。 人布鲁氏菌病的发病率也受海拔和植被 分布的影响,而且在 中等海拔(800 - 1600 米)和 草原分布的3 中 文 摘 要县区具有较高的发病率 。 气象因素对人布鲁氏菌病 发病率 变化影响。 互相关 分析表明, 人布鲁氏菌病的 月发病率与气候因素 显著
17、相关, 包括温度 、 降水、 日照时数 、 相对湿度 和风速等。 在发病率最高的四个省中气象因素对发病率的 累积效应 有 0 到 7 个月 的滞后效应。除 风速外 , 所有 纳入分析的 气候因素与发病率呈负相关。 滞后 4 个月的月 平均气温与人 布鲁氏菌病发病率相关性最高 , 其次是降雨 、日照时数 、相对湿度 和风速。与相对湿度和风速 1-2 个月的滞后期相比, 温度 、降雨和 日照时数 的滞后期更长,达到了 3-4 个月。根据 Granger 因果 关系检验,温度 、 日照时数 和降雨在发病率最高的四个省中 可能是影响 人布鲁氏菌病的传播的风险因素 。ADL 时 间序列回归 分析发现 在
18、 所有四个省 中人布鲁 氏 菌病 发病 率与温度或 日照时数 显著相关或两者同时影响 , 具有 1-7 个月的滞后 期。 降雨和 风速在最终( 或多元)ADL 模型中 , 由于对 发 病率的 贡献 最小 而被 剔 除出去 。 根据 根 均 方 误 差 值 (RMSE), 所 有 影 响 因 素 对 发 病 率 的 贡 献 在 此 模 型 得 到 的 最 合理的解释 。在内蒙古自治区, 模型(模型 II , 模型中只包括 HS )中发病率与 日照时数 显著性相关 ,且对发病率的影响 滞后 0 到 5 个月( :-0.03 - 0.11 ,每 10小时的变化,约 1 天) 。在黑龙江和吉林两省 中
19、,模型 I 发现温度在 两个省分别滞后 0 到 6 个月和 0 到 7 个月(黑龙江 , : -0.05 - 0.002 ,每 1 C 的变化;吉林, :-0.004 - -0.001) 与人布鲁氏菌病的月 发病率显著性 相关。 模型 III 中, 温度和 日照时数均有 0 到 7 个月的滞后 期, 该模型在山西省 ( 温度, : -0.003 - -0.007 ,滞后 0 - 5 个月, 每 1 C 的变化; 日照时数 , :-0.007 - -0.006, 滞后 0 到 7 个月,每 10 C 的变化) 最为 适用。ADL 预测 模型 中,在各个省 分别使用 2010 年 1 月到 12
20、月观测数据来 验证了预测值的可靠性 。 但是, 我们的研究仍有一定的局限性。 首先, 被动的监测数据不如主动监测收集的数据可靠。 某些情况下可能会上报, 因为他们的临床症状不明显, 或因为在农村延误诊断而导致报告推迟。 此外, 旅游 业和人口流动影响人布鲁氏菌病的传播过程是很复杂的模式。 然而, 我们的研究 全面介绍了我国大 陆人布鲁氏菌病的流行病学特征,为未来干预措施的实施提供了最有效的帮助。 结论: 在这项研究中 , 我们描述了人 布鲁氏菌病的流行病学特点, 确定了 时间和 空间变化趋势 , 确定了其 与环境因素和社会经济因素 之间的关系, 并在重疫区分析了气象因素对 其影响 。 我 们
21、的 研 究 结 果 表 明 , 在 草 原 和 中度 海拔地区(800-1600 米 ) ,尤其是在每年冬天和春天 较为寒冷或日照少的地区,应 集中 注意绵羊和山羊 疫情监测 。 此外, 我们所采用的 方法对 未来人布鲁氏菌病疫情风险评估提供有价值的信息 和方法。 关 键词: 人布 鲁氏菌 病 , 风险 评估, 法定 报告 传 染病 , 空间 流行 病学 , 中国4 英 文 摘 要Increasing human brucellosis and risk factors contributing to its spatial and temporal distribution in China
22、 ABSTRACT Background: Brucellosis is a zoonosis caused by bacteria of the Brucella spp. In humans it can cause an allergic reaction characterized by a 1-2 month incubation period followed by prolonged fever, night sweats, body aches, arthralgia, and weakness. Humans are infected by contact with infe
23、cted animals or, more often, through consumption of raw milk or unpasteurized cheese. Person-to-person transmission of Brucella is extremely rare. Farmers, shepherds, abattoir workers and veterinary workers have traditionally been regarded as the main groups at risk. Sheep, goats, swine, cattle and
24、dogs, can all be infected, and B.melitensis, B.abortus, B.suis and B. canis often cause abortion and infertility in their natural hosts, goats and sheep, cattle, swine and canine, respectively. B.melitensis Rev.1 is an effective commercial vaccine which prevents infection with B.melitensis in small
25、ruminants, but there is still no satisfactory vaccine against human infection. With the exception of certain industrialized countries, brucellosis has a worldwide distribution in both humans and animals. Strenuous efforts have been made by various governments and health agencies to control brucellos
26、is by methods such as the culling of infected animals and strict regulations for safe disposal of infected material. Nevertheless, human brucellosis has taken a heavy toll on the health and economy of countries affected and it must still be regarded as a serious worldwide public health problemAt pre
27、sent, human brucellosis is endemic in 25 of 32 provinces or autonomous regions of the Peoples Republic of China. Human brucellosis incidence has fluctuated since the mid-1950s in China, the Inner Mongolia Autonomous Region being the most severely affected since 1999. Since the beginning of the 21st
28、century, human brucellosis incidence has risen dramatically. The number of reported cases increased each year, up until 2009 in China, where the disease appeared in the top 10 of all notifiable infectious diseases during 2000-2006Brucellosis infection has previously been associated with habitat, occ
29、upation, host density, socioeconomic status, travel and immigration. China has a great variety of habitats and we were particularly interested to find out which habitats were involved in this dramatic increase. In this study, our aim was to characterize the5 英 文 摘 要epidemiological features of human
30、brucellosis and to identify the environmental and socioeconomic factors associated with the spatial pattern of the disease, and to explore the meteorological factors associated with temporal trends of incidence of human brucellosis in mainland China from 2004 to 2010Objectives: Characterize the epid
31、emiological characteristics of human brucellosis, such as its temporal distribution, spatial distribution, occupational distribution and the distribution of animal epidemic; Explore the risk factors ofhuman brucellosis transmission associated with environment and/or socio-economic factors, such as a
32、nimal host density, elevation, vegetation coverage or Landover; Analysis of climate factors of the human brucellosis incidence in severe endemic areas, such as Heilongjiang, Jilin, Inner Mongolia, Shanxi, Hebei and so on, and create a predictive model to reveal the regularity of brucellosis incidenc
33、e changesMethods: Data relating to human and animal brucellosis cases and environmental and socioeconomic variables associated with the disease in China were collected for the years 2004-2010. Epidemiological features were characterized, and the potential factors relating to the spatial heterogeneit
34、y and the temporal trends of the disease were analyzed by Poisson regression analysis, Granger causality analysis and autoregressive distributed lag ADL models, respectivelyResults: Epidemiological features of human brucellosis in mainland China. A total of 162,329 cases were reported from 2004 to 2
35、010, distributed across 1,201 of 2,922 counties 41%. The annual incidence had sharply increased by approximately 4 times from 0.63 to 2.72 per 100,000 person years during the 7-year period, and the monthly incidence showed a significant seasonal pattern peaking in the spring and summer season, espec
36、ially in the month of May each year. 74.59% of all reported cases occurred in males, and males had a significantly higher incidence than females in all age groups P value 0.001. The bulk of the cases 51-54% occurred in the 30-49 age group. In addition, 88.78% of all cases came from peasant and herds
37、man, and patients occupations showed differences between northern and southern ChinaMostly patients came from peasant and herdsman in northern, northeastern and northwestern China, especially in the pastoral and agricultural regions, while patients from other occupations such as food services, city
38、workers and retired workers predominated in southern China or in more urban areas. The spatiotemporal distribution map showed that human brucellosis was widely distributed in the provinces of Inner Mongolia, Hebei and Shanxi in northern China, and Heilongjiang,6 英 文 摘 要Jilin and Liaoning provinces i
39、n northeastern China. Xinjiang Autonomous Region in northwestern China also showed an increase in incidence over the 7 years. Other provinces, especially in eastern and southern China, showed a more sporadic occurrence of the disease. At county level, the annual incidence ranged from 0 to1440 cases
40、per 100,000 person years with a mean of 11. The three counties with highest average annual incidence were Sonidzuo Qi, Abag Qi and Xianghuang Qi in Inner Mongolia 1,440, 1,121 and 902 per 100,000 person years, respectively. The spatiotemporal map also showed that the extent of epidemic areas of huma
41、n brucellosis had expanded since 2005, especially in the western and northern areas of China, to reach the historic high in 2009. Meanwhile, the extent of high incidence in northern China had also tended to move southward. In addition, the map of livestock brucellosis showed that outbreaks of sheep
42、brucellosis occurred mainly in northern and western China, while outbreaks of bovine brucellosis were widely distributed over mainland China. Factors associated with spatial pattern of human brucellosis incidence. Univariate Poisson regression analyses revealed that human brucellosis incidence was s
43、ignificantly associated with the number of sheep, goats and swine, in grassland areas of average elevation. It was not significantly associated with the number of cattle, and the percentage area occupied by croplands and forestsMultivariate analysis including all co-variables with a P 0.20 in univar
44、iate analysis, demonstrated that five variables - number of sheep, number of goats, number of swine, average elevation and the percentage area occupied by grassland, were significantly associated with human brucellosis outbreaks. The table shows the adjusted figures between human brucellosis inciden
45、ce and livestock. The IRR for the number of sheep, goats and swine were 1.42 95% CI 1.28 ? 1.57, P 0.001, 1.15 95% CI 1.01 -1.32, P 0.033 and 0.80 95% CI 0.66 ? 0.96, P 0.016 respectively. Brucellosis incidence was also influenced by elevation and vegetation, and the counties with moderate elevation
46、 800 - 1,600 meters and more grassland showed a higher IRR. Meteorological factors associated with the temporal trend of incidence of human brucellosis. Cross-correlation analyses showed that the monthly incidence of human brucellosis was significantly correlated with climatic variables, including t
47、emperature, rainfall, HS, RH and WV in all provinces. In the four counties provinces with highest incidence a cumulative effect was observed with lag times ranging from 0 to 7 monthsWith the exception of WV, the climatic variables showed negative correlation with disease incidence. Monthly average temperatures with a 4-month lag time were found7 英 文 摘 要to have the highest correlation with the incidence of human brucellosis, followed by Rainfall, HS, RH, and WV. Longer lag times were found for
