基于空间主成分分析构建多维脆弱性指数：评估2015-2020年哥伦比亚登革热流行的社会气候治理决定因素

本研究通过空间主成分分析（spPCA）构建了一个综合社会、气候与治理因素的多维脆弱性指数（MVI），揭示了哥伦比亚1099个城市在2015-2020年间登革热传播的空间分布规律。研究发现MVI与登革热发病率呈非线性正相关（ρ=0.25, p<0.001），当指数超过0.8阈值时疾病负担显著加剧。该指数为低收入国家开展精准化虫媒传染病防控提供了可量化的空间风险评估工具。

　　

研究背景

登革热是全球传播最广泛的虫媒传染病之一，每年约影响3.9亿人，其中960万人出现临床症状。世界卫生组织（WHO）指出，社会经济发展水平、气候条件和政府治理能力共同影响着登革热的流行强度。在低收入和中等收入国家（LMICs），社会不平等、基础设施缺失与气候变化等因素的叠加，显著增加了疾病传播风险。本研究旨在构建一个综合社会、气候和治理维度的多维脆弱性指数（Multidimensional Vulnerability Index, MVI），并验证其与哥伦比亚2015-2020年登革热发病率的空间关联性。

研究方法

采用观察性生态学研究设计，整合哥伦比亚卫生部、国家统计局（DANE）、国家规划部（DNP）等机构的行政数据。覆盖1099个城市6年间的数据，最终纳入6520条观测值。登革热病例数据来源于国家公共卫生监测系统（SIVIGILA），按照国家标准进行病例分类确认。

指数构建基于四大维度16个变量：

1. 1.
   气候环境维度：温度、湿度、降水量等
2. 2.
   降雨相关维度：降水模式、湿度变化
3. 3.
   社会经济发展维度：自来水覆盖率、污水处理覆盖率、教育覆盖率、政府补贴医疗覆盖率
4. 4.
   社会发展维度：市政透明指数（MTI）、市政绩效测量（MPM）

采用空间约束主成分分析（spPCA）处理空间自相关问题（莫兰指数最高达0.91），通过最小-最大标准化和方差加权计算最终指数值。指数分为5个风险等级：极低（0-0.20）、低（0.21-0.40）、中（0.41-0.6）、高（0.61-0.8）、极高（0.81-1）。

统计分析采用空间广义加性混合模型（spatial GAMM）评估MVI与登革热病例的非线性关系，并运用双变量莫兰分析验证空间共聚集性。

研究结果

2019年登革热发病率最高（118,956例，均值9.01±43.13例）。MVI均值为0.48（中位数0.48，标准差0.15），年间波动较小（2016年0.469至2018年0.483）。空间分布显示西南部亚马逊地区和加勒比沿海城市脆弱性最高，这些区域同时存在贫困率高、公共服务覆盖不足、降水丰富和温度较高等特征。

双变量空间分析显示MVI与登革热病例存在显著空间正相关（莫兰指数0.033-0.131，p<0.05）。斯皮尔曼相关分析显示两者呈弱正相关（ρ=0.25, p<0.001），而空间GAMM模型揭示出显著非线性关系（有效自由度edf=8.7, p<0.001）。当MVI值超过0.8时，登革热发病率呈现明显上升趋势，表明存在阈值效应。

维度贡献分析显示气候因素权重最高（45.17%），降雨相关因素次之（27.6%）。市政透明度和绩效测量因与其他政府指标存在共线性（ρ=0.67）而被排除，最终模型解释总方差的45.55%。

讨论与意义

本研究首次在拉丁美洲国家构建了综合社会-气候-治理维度的登革热脆弱性指数。研究发现与既往研究一致，表明高温高湿环境、基础设施缺失和治理能力薄弱共同构成了登革热传播的理想条件。MVI超过0.8阈值后疾病负担急剧增加的现象，为精准化防控提供了重要临界值参考。

该指数的创新性在于：

1. 1.
   整合空间分析方法，克服传统PCA忽略地理自相关性的局限
2. 2.
   引入市政透明度与绩效测量等治理指标，反映政府能力对疾病控制的影响
3. 3.
   建立可量化的风险分层体系，支持差异化资源配置

实践应用方面，MVI可作为：

• •
  登革热早期预警系统的核心指标
• •
  公共卫生资源空间配置的决策依据
• •
  气候变化背景下病媒传播疾病风险评估工具

虽然该研究基于哥伦比亚数据开发，但指标体系设计具有跨国家适应性。气候维度指标（温度、降水、湿度）和基本服务覆盖指标（水、卫生、教育、医疗）具有普适性，国家特异性指标（如MTI和MPM）可根据各国实际情况替换。

研究局限包括政府数据可能存在5%的漏报偏差，市级医疗系统数据粒度不足等。未来研究可进一步纳入实时监测数据动态更新指数，并探索与其它虫媒传染病（如疟疾、黄热病）的关联性。

结论

本研究成功构建的多维脆弱性指数涵盖气候因素、基本服务覆盖、降水相关因素、市政绩效和社会发展透明度五个核心维度，与地区登革热发病率呈现显著相关性。指数识别出的高风险区域（亚马逊地区、太平洋沿岸和加勒比地区）需要针对性的公共卫生干预措施。该指数为低收入和中等收入国家开展登革热精准防控提供了可推广的空间风险评估工具，有助于实现从被动应对向主动预防的公共卫生策略转变。