研究背景气候变化已成为21世纪全球最大的健康威胁,防止气候变化带来的负面影响已成为世界范围内的重大课题。开展气候变化对人群健康的综合风险评估、发展相应的干预策略和控制措施具有重大公共卫生意义。国内外大量研究显示,气候变化对人群健康的主要影响之一是传染病。近年来,我国与气象因素密切相关的呼吸道、消化道、媒介传染病发病率仍然居高不下,气象因素对人群健康的影响已逐渐成为人们关心的焦点问题。腹泻一直是国际上重大的公共卫生问题,严重威胁儿童的健康。全球疾病负担研究显示2016年腹泻占据全人群死因的第八位,5岁以下儿童是腹泻的高发人群,占据死因的第五位。腹泻一直以来也是我国发病多、流行广的一类传染病。其他感染性腹泻指的是除霍乱、细菌性和阿米巴痢疾、伤寒、副伤寒外的感染性腹泻,是我国法定丙类传染病,其发病数常年居我国丙类传染病前两位,也是感染性腹泻中发病最多的。目前在个别城市开展的气候变化与健康的研究工作比较零散、不系统、不深入,缺乏反映我国不同气象地理区划特点的气象因素致敏感性传染病科学、系统地探究,现存研究对气象敏感性传染病风险评估、预测预警技术方面也明显不足,导致预防和控制气象敏感性传染病的能力较为薄弱。本研究以其他感染性腹泻作为结局变量,系统全面地探讨了气象因素对其他感染性腹泻影响的区域差异、交互作用,识别出了脆弱人群和城市水平的效应修饰因子,开展了综合风险评估和预测预警研究,结果将有助于我国气象敏感性传染病预防控制的关口前移,为地方行政部门、应急救护部门及公众提前做好应对不良天气气象条件、降低发病风险提供科学指导,做到防患于未然,对实现我国预防为主、人民共建共享的卫生与健康工作方针具有重要意义。研究目的1.分析我国近30年腹泻的变化趋势,描述其他感染性腹泻的三间分布、病原学特征及流行病学分区。2.探讨气象因素影响我国其他感染性腹泻的区域差异、交互作用、脆弱人群和城市水平的效应修饰因子。3.评估气象因素致其他感染性腹泻发病的暴露度、危险性、脆弱性和综合风险。4.针对高风险区域建立基于气象因素的实用的其他感染性腹泻预测预警模型。研究方法1.数据收集我国腹泻近30年的发病率数据来源于全球疾病负担研究(2017)数据库,2014-2016年全国其他感染性腹泻个案数据来自中国疾病预防与控制中心国家法定传染病监测系统,同期气象数据来自中国气象科学数据共享服务网。常住人口数据来源于公共卫生科学数据中心,地市级教育、卫生、经济指标等来源于中国城市统计年鉴(2017)、国家统计局网站。为避免不确定性,从全国334个地级市中选取发病数大于P15的284个城市作为研究区域。原始数据已经由相关部门进行了质量控制,我们对数据进行了二次核对。对以上数据进行整理、清洗后,融合形成疾病气象数据集和效应修饰因子数据集。2.统计学分析(1)计算我国近30来腹泻发病率的年度增加百分比定量评估其变化趋势;描述其他感染性腹泻的三间分布、病原学特征;基于聚类分析确定其他感染性腹泻的流行病学分区。(2)采用两阶段模型在城市、区域和全国水平上分析温度、湿度对其他感染性腹泻发病的影响:第一阶段采用分布滞后非线性模型分析城市水平上温湿度对其他感染性腹泻的效应,第二阶段采用多变量Meta分析合并地市级的效应值,得到区域和全国水平上的效应,采用线性无偏最优估计法(best linear unbiased prediction,BLUP)、在相对和绝对两个尺度上得到城市水平的效应,对模型进行残差检验和敏感性分析,基于二元反应曲面法、气象指标法分析温、湿度影响其他感染性腹泻的交互效应,将其他感染性腹泻按照性别、年龄组、职业分为不同的亚组分析温度的效应,识别潜在的脆弱人群,在区域差异分析基础上应用Meta回归的方法,在潜在人口学、经济、卫生、气象、地理指标中筛选对效应有影响的修饰因子。(3)运用基于暴露度、危险性、脆弱性的综合风险评估框架评估气象因素致我国其他感染性腹泻发病的综合风险,识别出高风险区域。(4)选择综合风险评估识别出的高风险地区作为预测预警研究现场,利用广义可加模型预测其他感染性腹泻发病数,基于实际发病数的预警线和受试者工作曲线(receiver operator characteristic,ROC)曲线法确定基于预测值的预警阈值,最后根据预测发病数和预警阈值对其他感染性腹泻做出预警。研究结果1.全球腹泻发病率高的地区主要有非洲、南美洲北部、南亚等,都是发展中国家和地区,我国的发病率处在较低水平。趋势分析结果显示我国腹泻发病率整体呈下降趋势,但5岁以下儿童发病趋势明显上升;三间分布特征显示我国江浙、华北、华南地区的其他感染性腹泻发病率明显高于其他地区,其他感染性腹泻的季节分布差异明显,北部地区其他感染性腹泻多为夏季高发,南部地区其他感染性腹泻多为冬季高发,中部地区为过渡地区。其他感染性腹泻病例中男性高于女性(56.6%vs43.4%),实验室诊断病例比较少(22.3%),大部分是临床诊断病例,5岁以下儿童超过一半(53.7%),职业分布中散居儿童超过一半(53.2%),其次是农民(21.4%);病原体特征结果显示不同年龄组病原体分布特征差异明显,5岁以下儿童中轮状病毒占绝对比例,20岁以上人群中副溶血性弧菌和沙门菌比例升高明显。不同职业特征中散居儿童的轮状病毒占了绝对比例,幼托儿童中诺如病毒的比例开始升高,学生中诺如病毒的比例最高,农民、离退人员、家政家务及待业人群中副溶血性弧菌、沙门菌占较高的比例。不同病原体季节分布差异很大,轮状病毒冬季高发,沙门菌、副溶血性弧菌、大肠埃希菌都是夏季高发,腺病毒夏秋高发,诺如病毒主要在秋冬季;聚类分析结果显示全国省份共聚成了 3类流行病学区,大致自北向南分为夏季高发区、过渡区和冬季高发区,黑龙江虽然处在最北部,却划在了冬季高发区。2.全国水平上的合并效应可以看出,气温对其他感染性腹泻的效应呈近似“U”型,高温和低温都可以增加其他感染性腹泻的发病风险,对应其他感染性腹泻夏季和冬季高发,不同地级市效应差别很大,全国水平上低温的效应随着时间先增大后减小,在滞后15天左右达到最大,在滞后35天左右效应消失,低温的起效慢效应持续时间长;高温的效应在滞后0天达到最大,随着时间逐渐减小几天后变得无意义,高温的起效快效应持续时间短。气温对其他感染性腹泻的效应区域差异明显,北方地区(华北、东北、内蒙、黄淮、西北)主要表现为高温增加其他感染性腹泻的发病风险,南方地区(华南、江南、江淮)主要是低温增加发病风险;敏感性分析结果显示,变换不同建模策略后模型估计结果仍然比较稳健,显示我们的结果可靠、可信;交互效应分析结果显示温、湿度的交互指标对我国其他感染性腹泻的效应区域差异明显,大部分指标与温度的效应比较类似,城市水平上温、湿度的交互效应差别很大;脆弱人群分析结果显示低温影响其他感染性腹泻的脆弱人群是5岁以下、散居儿童、男性,高温的脆弱人群是女性、农民、20岁以上人群;气温对其他感染性腹泻的城市水平效应修饰因子分析结果显示,Meta回归识别出的有统计学意义的效应修饰因子有人口增长率、人口密度、医院数、人均GDP、年平均气温、年平均相对湿度、年平均降雨量、纬度和区域。3.结果显示暴露度高的地区有华北、黄淮、江淮、江南、华南,集中在我国东部,西部地区由于地广人稀,暴露度低。危险性评估分季节来看,冬季危险性高的地区有江南、华南、西北地区,危险性低的地区有华北、黄淮、江汉等;夏季危险性高的地区有华北、内蒙、黄淮、西北、东北地区,危险性低的地区有江南、江淮、江汉、西南地区等。脆弱性评估按照不同季节来看,冬季脆弱性高的地区有华南、西南、西北等地区,脆弱性低的地区有东北、内蒙、华北、东部沿海地区等;夏季脆弱性高的地区有西北、西南等西部和部分中部地区,脆弱性低的地区主要分布在东部沿海。综合风险评估结果发现夏季综合风险高的有华北、黄淮等北方地区,综合风险低的有西北、西南、华南、江南等大部分南方地区;冬季综合风险高的有江淮、江南、华南等东南部地区,综合风险低的地区主要分布在西部和北部。4.广义可加模型拟合效果好,北京市的调整R2达到0.94,深圳市的调整R2达到0.97,北京市的均方根误差(root mean square error,RMSE)、平均绝对百分比误差(mean absolute percentage error,MAPE)分别为 70.19 和 0.07%,好于深圳市(RMSE、MAPE分别为76.94和0.12%)。预警结果显示预测值判断的其他感染性腹泻暴发情况与金标准判断的情况非常接近,北京市灵敏度达到0.87,特异度达到0.99,阳性预测值0.98,阴性预测值0.92,ROC曲线下面积(areas under the curve,AUC)达到0.97;深圳市灵敏度达到1,特异度达到0.99,阳性预测值0.92,阴性预测值1,AUC达到0.99,都显现出了良好的预警效果,可以在高风险地区推广使用。研究结论1.我国腹泻发病趋势整体下降,但5岁以下儿童明显上升;江浙、华北、华南的其他感染性腹泻发病率高于其他地区,5岁以下儿童以轮状病毒感染为主,冬季高发,好发散居儿童,20岁以上人群以副溶血性弧菌和沙门菌为主,夏季高发,好发农民等;自北向南可聚类为夏季高发区、过渡区和冬季高发区。2.气温对其他感染性腹泻的影响区域差异明显,高温主要影响华北、东北、内蒙、黄淮、西北等北方地区,脆弱人群有20岁以上人群、农民、女性;低温主要影响华南、江南、江淮等南方地区,脆弱人群有5岁以下人群、散居儿童、男性。3.气象因素致其他感染性腹泻的暴露度、危险性、脆弱性和综合风险区域差异大,季节分布不均,综合风险高的地区夏季集中在华北、黄淮;冬季集中在江南、华南。4.基于气象因素的其他感染性腹泻预测预警模型简单实用、效果良好,值得在高风险地区进一步推广。创新性1.系统全面评估了我国多中心、大地理范围气象因素对其他感染性腹泻的影响,并探讨了其区域差异、交互效应、脆弱人群和城市水平效应修饰因子。2.采用基于暴露度、危险性、脆弱性的风险评估框架在全国大地理范围评估了气象因素致其他感染性腹泻的综合风险。3.建立了高风险区基于气象因素的实用的预测预警模型,可以为腹泻类疾病的预防控制争取时间,为其他类似疾病的预警提供方法学参考。