基于 16 年时频分析揭示山东省恙虫病发病的气象与植被指数驱动因素

【字体: 时间:2025年02月28日 来源:BMC Public Health 3.5

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  为探究山东恙虫病发病规律及环境风险因素,研究人员经时频分析发现气象和 NDVI 有影响,具防控意义。

  ## 山东恙虫病研究:气象与植被指数对发病的影响
在自然界中,有一种神秘的疾病正悄然威胁着人们的健康,它就是恙虫病(Scrub typhus)。恙虫病是一种由恙虫东方体(Orientia tsutsugamushi,OT)引起的自然疫源性细菌传染病,通过恙螨叮咬传播 。恙螨主要寄生在野生脊椎动物身上,比如哺乳动物、爬行动物,而老鼠等啮齿动物是主要宿主,人类也会偶尔 “中招” 成为宿主。一旦感染,患者往往突然出现发热、焦痂溃疡、淋巴结肿大、皮疹等症状,严重时还会引发脑膜炎、心肌炎,甚至出现精神症状,极大地影响人们的生理和心理状态。
恙虫病自 1899 年在日本首次被报道后,在亚太地区广泛传播。近年来,非洲、南美洲等地也出现了它的踪迹,全球每年新增病例超百万。在我国,以往恙虫病主要出现在长江以南地区,但自 1986 年起,山东等长江以北地区也开始出现病例,且数量快速增长。以山东为例,2014 年病例数达 1496 例,是 2006 年的 7 倍。尽管此后有所下降,但青岛约 70% 的人口仍面临感染风险,部分地区因恙虫病导致的伤残调整生命年(DALY)和发病率还在逐年上升,可见其疾病负担不容小觑。

以往多数研究直接用统计模型探究恙虫病的气象风险因素,忽视了发病周期、归一化植被指数(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)的影响,也没关注气象因素与恙虫病之间的共变和相位关系。而且,恙虫病数据多为时间序列,传统方法难以处理其非平稳性。为了更深入了解恙虫病的发病规律,山东大学和中国疾病预防控制中心的研究人员开展了一项研究,相关成果发表在《BMC Public Health》上。

研究人员收集了 2006 年至 2021 年山东省恙虫病月病例数据、气象数据(月平均气温、月平均相对湿度、月累计降水量)以及 NDVI 数据。其中,恙虫病病例数据来自中国疾病预防控制信息系统,气象数据源自欧洲中期天气预报中心,NDVI 数据则提取自 MODIS 数据集。在分析前,研究人员对数据进行了预处理,通过平方根变换、对数变换消除异常值影响,并进行标准化处理。

研究中,研究人员主要运用了小波分析技术,包括连续小波变换(CWT)、交叉小波变换(XWT)、小波相干分析(WTC)和偏小波相干分析(PWC)。连续小波变换用于分析时间序列的周期性;交叉小波变换能揭示环境变量与恙虫病发病率之间的共同高功率区域,反映相关性强弱;小波相干分析可发现变量间的共同变化区域和相位锁定行为;偏小波相干分析则在控制气象因素影响后,探究 NDVI 与恙虫病发病率的关系。

研究结果


  1. 流行病学与环境因素描述性分析:2006 - 2021 年,山东省共报告 10225 例恙虫病病例,2014 年病例数最多。患者以女性居多,男女比例 1:1.27,发病年龄范围广,14 - 59 岁人群发病率较高,职业上以农民为主。恙虫病发病具有季节性,9 - 11 月为发病高峰期。同期,山东省平均月病例数 53.26 例,平均气温 13.97℃,总降水量 57.74mm,平均相对湿度 60.76%,NDVI 为 0.43,这些环境因素也都呈现季节性变化。
  2. 环境变量和恙虫病发病率的周期性:小波功率谱分析显示,恙虫病发病率存在两个周期,以 1 年周期为主,部分年份有间歇性半年周期,但平均功率较弱。温度、降水、相对湿度和 NDVI 也都以 1 年为主要周期,且具有统计学意义。
  3. 环境变量与恙虫病发病率的相关性:交叉小波功率谱和小波相干谱表明,在 1 年周期内,温度、降水、相对湿度和 NDVI 与恙虫病发病率呈正相关,且都有滞后效应。通过计算相位角发现,温度、降水和相对湿度的滞后效应约为 2 个月,NDVI 的滞后效应约为 2 - 3 周。
  4. 气候变量对 NDVI 与恙虫病发病率关系的影响:偏小波相干分析结果显示,控制温度影响后,NDVI 与恙虫病发病率在 8 - 16 周期的显著相干区域消失;控制降水影响后,二者相关性大多消失,但部分年份仍有显著相干;控制相对湿度影响后,二者在 8 - 16 周期的关联显著性基本不变,说明温度和降水对 NDVI 与恙虫病发病率的关系影响较大,而相对湿度影响不显著。

研究结论与意义


研究表明,前 1 - 2 个月的气象因素和前 2 - 3 周的 NDVI 可能增加恙虫病发病风险,温度和降水还会影响 NDVI 与恙虫病发病率之间的关系。这一成果为山东省恙虫病的防控提供了理论依据,有助于公共卫生工作者提前做好预警和准备,制定针对性防控策略。不过,该研究也存在一定局限性,如病例数据基于医院报告可能遗漏轻症患者,未考虑啮齿动物影响,NDVI 数据空间 - 时间尺度较粗,存在诊断标准差异和 COVID - 19 影响未评估等问题。未来研究可针对这些不足进一步深入探索,为恙虫病防控提供更有力支持。
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