空间自相关分析方法在流行病学中的应用

一、前言 在多元统计分析中,如果开展线性回归分析,则至少满足两个基本条件:一是解释变量之间相互正交,二是样本要素(样品或者样点)之间彼此独立.当只有一个解释变量的时候,样品独立性就是最基本的前提条件.假如分析对象是空间取样结果,则样点之间要求不存在显著的空间关系,否则回归模型参数的可靠性不能保证.因此,开展空间回归分析的预备工作是空间样点之间的相关性分析.如果空间样点之间相关性不显著,则可以建立空间回归模型;否则,常规的回归模型失效,这时可以通过样本要素之间的空间相关分析揭示某些统计规律或特征.于是,空间自相关理论和方法应运而生[1].     

四种空间回归模型在疾病空间数据影响因素筛选中的比较研究

目的 探讨全局空间回归模型(空间迟滞模型、空间误差模型、空间杜宾模型)和局部空间回归模型(地理加权回归)在筛选疾病空间数据影响因素中的价值,为查找具有空间自相关性和空间异质性的疾病数据的影响因素提供统计参考.方法 基于模型是否考虑空间自相关和空间异质性两方面,根据模型拟合后的残差是否独立、拉格朗日乘数和稳健拉格朗日乘数是否显著、信息准则量(AIC、SC)大小、R2大小、对数似然值大小等指标来评价模型拟合的效果.结果 实例分析显示,普通线性回归模型拟合的AIC为41.65、R2为0.49,但残差不独立,存在空间自相关性.空间迟滞模型的AIC为18.6935、R2为0.64,稳健拉格朗日乘数显著,模型拟合后的残差独立.空间误差模型的AIC为22.0779、R2 为0.62,稳健拉格朗日乘数不显著,模型拟合后的残差独立.地理加权回归模型的AIC为14.9909、R2为0.62,模型拟合后的残差独立,模型的参数估计值具有空间变异性,不同地区的β系数、常数项、R2不同.结论 全局空间回归模型和局部空间回归模型考虑了数据的空间自相关性,在探讨具有空间自相关性的疾病空间数据的影响因素时,较经典的普通线性回归模型效果好.而且,局部空间回归模型体现了参数估计值的空间变异性,与全局空间回归模型的平均估计值相比,结果更可靠.     

利用空间自回归模型分析儿童尿碘的变异

目的　探讨碘缺乏病监测资料儿童尿碘的空间自相关性及变异情况 ,为地方病的防治提供科学的依据 ,为疾病空间数据的分析提供统计学方法上的参考。方法　资料来源于四川省 95、97、99年碘缺乏病监测资料 ,以尿碘水平为应变量 ,盐碘水平与海拔为自变量分别对三年的资料拟合直线回归与空间自回归模型。结果　三年儿童尿碘总变异中 ,由盐碘、海拔及空间自相关三者所解释的变异占总变异的 6 9 8%、32 8%、4 3 9% ;扣除海拔后 ,由其它空间变异所解释的变异分别为 5 7 6 %、2 1 4 %、18 8%。尿碘水平与盐碘水平呈现正相关 ,与海拔呈现负相关。结论　儿童尿碘水平在地理空间上具有一定的聚集性 ,儿童尿碘水平的个体水平差异正在逐渐减少 ,儿童碘营养状况得到较好改善 ,碘缺乏防治效果明显     

空间回归模型在公共卫生中的应用

随着地理信息系统(GIS )、全球定位系统(GPS )、遥感系统(RS)即3S体系的发展，空间数据呈爆炸式增长，而科研人员也更容易从网络上获得信息^[1]。据统计80%的流行病学资料具有空间属性^[2]，且有空间自相关性质，采用传统的统计学分析方法并不符合其对数据独立性的要求，但空间回归模型不要求数据独立，可以利用数据的空间属性。在用于传染病分析时，可考虑疾病的聚集性和扩散性，并可说明各因素间的关系。     

应用空间自相关分析研究广西壮族自治区肝癌的空间异质性分布特征

目的 应用空间自相关分析研究广西壮族自治区肝癌的空间分布特征.方法 利用全区2000-2007年肝癌资料,求出各市县肝癌8年平均发病率;应用地理信息系统中的空间统计分析模块进行空间自相关分析;应用Map Info 8.0软件绘制疾病专题图.结果 2000-2007年广西肝癌年均发病率存在空间自相关,全域空间自相关系数Moran's 1=0.34,P＜0.01;全域空间自相关系数G=O.77,P＜0.01;Moran's,系数图上下波动,有四处隆起,主要在微观尺度(空间间隔为1～3,实际尺度45～135 km)及宏观尺度(空间间隔16～18,实际尺度720～800 km)上存在聚集性分布,但在空间间隔为1.4,实际尺度约60km时,空间自相关有波峰,即空间分布有最大的自相关性;疾病专题图显示肝癌高发区主要聚集在桂西南及桂南沿海地区,桂北为低发区.结论 2000-2007年广西肝癌的空间格局非随机分布,存在明显的聚集区.     

地理抽样单元面积对疾病空间分布量化指标的影响

[目的]探讨地理抽样单元面积大小对疾病空间分布概率模型及其量化指标的影响.[方法]采用模型模拟和指标模拟方法,观察地理抽样单元面积由小到大变化时,概率模型类型及其参数和量化统计指标是否变化.[结果]随着地理抽样单元面积的变化,概率模型类型及其参数和量化统计指标也随之变化.[结论]疾病空间分布的概率模型及其量化统计指标是空间尺度的函数,具有空间尺度依赖性,应用时必须根据研究目的事先确定空间尺度;疾病空间分布的概率模型及其量化统计指标存在空间尺度依赖性的缺陷,应建立不依赖空间尺度的疾病空间相关-自相关模型.     

ArcGIS9.0在苯丙酮尿症空间分析中的应用

统计在流行病学研究中已经有较为广泛的应用〔1-3〕。针对近几年苯丙酮尿症的筛查资料,应用ArcGIS〔4〕中的克里格插值方法,克里格法通过最佳内插可获得研究体内某点或者某块段某一指标的最佳估值,同时还可以预估研究体之外某点或是某点之外的最佳估值〔5〕,通过各拟合参数的比较,选择合适的克里格插值模型〔4〕对苯丙酮尿症进行空间分析,ArcGIS地统计及空间分析模块提供了数据拟合参数及其相应的模型检验标准,可以提供定量化的模型选择标准,结合半方差函数图可以使选择结果更能反映疾病的实际变异情况,从而探讨苯丙酮尿症发病的地理特…     

江宁县江滩钉螺空间分布特征分析

目的　探讨江宁县江滩钉螺的空间分布特征。方法　应用地理信息系统结合空间扫描法检测江滩钉螺分布的空间聚集性 ,并进一步以变异函数对钉螺的空间分布特征进行定量分析。结果　地理信息系统可见 ,2 0 0 0年江滩钉螺孳生地主要分布在洲滩的沿江地区 ;同时空间扫描分析发现在江滩分别有 2个活螺和 2个感染螺的高聚集区 ,其螺密度明显高于周围地区 (P <0 0 0 1) ;进一步以变异函数分析显示 ,江宁县江滩钉螺在空间的分布存在自相关性 ,其分布变异呈球型模型 ,当距离小于 0 0 3 0 1时 ,钉螺在空间分布上的变异与距离有关 ,并可以通过变异函数来估计。同时钉螺在空间各方向上的分布有所不同。结论　江宁县江滩钉螺分布的空间聚集性及自相关性 ,提示这些地区存在适合于钉螺孳生分布的因素     

地理抽样单元面积对疾病空间分布量化指标的影响

[目的]探讨地理抽样单元面积大小对疾病空间分布概率模型及其量化指标的影响。[方法]采用模型模拟的指标模拟方法，观察地理抽样单元面积由小到大变化时，概率模型类型及其参数和量化统计指标是否变化。[结果]随着地理抽样单元面积的变化，概率模型类型及其参数和量化统计指标也随之变化。[结论]疾病空间分布的概率模型及其量化统计指标是空间尺度的函数，具有空间尺度依赖性，应用时必须根据研究目的事先确定空间尺度；疾病空间分布的概率模型及其量化统计指标存在空间尺度依赖的缺陷，应建立不依赖空间尺度的疾病空间相关-自相关模型。     

基于空间点模式分析的疾病分布状态的量化指标研究

目的 从空间点模式分析的角度探讨疾病分布状态的量化指标,为疾病的预防控制提供新的统计学方法.方法 基于病例间的距离系统地总结了空间点模式分析中反映疾病分布状态的定量统计指标--G函数、F函数、J函数和K函数.在介绍其基本原理的基础上,研究距离取0到3000 m,间隔为50 m,使用4个指标对贵池区的急性血吸虫病病例资料进行分析,并在SaTScan软件中用空间移动扫描圆形窗口法进行分析验证.结果 贵池区6年共发生83例急性血吸虫病病例,空间点模式分布图显示病例主要分布在长江和秋浦河附近.获得了4个定量统计指标的计算方法,用其对上述急性血吸虫病资料分析发现病例分布具有空间聚集性(G函数和K函数位于95%可信区间的上方,F函数和J函数位于95%可信区间的下方),与空间移动扫描圆形窗口法的结果一致,后者并发现1个最可能的聚集区域,圆心坐标为(30.65 N,117.44 E),圆半径为2.69 km,相对危险度为12.78(对数似然比=32.80,P=0.0001).结论 量化统计指标的应用不仅解决了传统标点地图不能量化分析的缺点,而且为深入的空间聚集性分析提供了理论依据.     

甘肃省2012年手足口病空间聚集性研究

目的 探讨甘肃省2012年手足口病例的空间分布特征及空间聚集性.方法 采用空间自相关和空间扫描方法对2012年甘肃省手足口病监测的县(市、区)级层面数据进行空间统计分析. 结果 全局自相关发现2012年甘肃省手足口病发病呈显著的聚集性分布,局部自相关分析的发病“热点”区域为嘉峪关市、玉门市、敦煌市、金塔县、肃州区、城关区、安宁区、西固区和皋兰县;通过空间扫描统计得到4个有统计学意义的手足口病高发病率聚集区域. 结论 2012年甘肃省手足口病发病存在明显的空间聚集性,经空间自相关和空间扫描可较好分析出高发重点区域.     

萧山区麻疹的空间自相关分析

目的探测麻疹空间分布特征,为麻疹控制提供科学依据。方法应用ArcV iew 3.3软件空间自相关分析萧山区2007—2009年麻疹发病资料,再用MapInfo 8.5软件绘制标化G值地图,并进行Moran散点图分析。结果全局空间自相关系数Moran’s I、Getis-O rd G分别为0.4722、0.3479,P均小于0.01。局部空间自相关分析显示,高值聚集区在中部地区,低值聚集区在东部地区。在Moran散点图中,低-低型、高-高型为主要空间聚集类型。结论萧山区麻疹发病的空间格局非随机分布,存在明显的聚集区。     

中国卫生人力资源配置水平的空间分析

目的:探讨我国近十年来卫生人力资源在省级层面的空间分布及变化特征,促进卫生人力资源的优化配置。方法:运用全局空间自相关、LISA检验及相对发展率指数对我国卫生人力资源的空间分布及发展趋势进行分析。结果:我国千人口卫生人力资源配置总体上呈现由北向南递减的趋势;全局Moran'sI显示我国卫生人力资源聚集水平不断下降,地区差异不断缩小;LISA结果显示天津、石家庄和广东地区卫生人力资源存在局部空间自相关且差异具有统计学意义;不同时间段的卫生人力资源增长空间格局及其演变趋势与卫生人力资源空间格局变化并不完全一致。结论:尽管我国卫生人力资源配置的总体空间分布差距在不断缩小,但省级水平上仍存在分布的不均衡。基于空间统计分析的卫生人力资源信息有助于可视化的展示我国卫生人力资源的分布,为政府管理部门决策提供依据。     

利用空间分析技术探讨结核病发病的空间分布模式

目的探讨重庆市黔江区结核病发病的空间分布模式及规律,为结核病的有效防控提供科学依据。方法采用地理信息系统(Geographic Information System,GIS)技术和空间统计分析方法对结核病相关资料进行分析处理。结果结核病发病率地图和Moran’sI空间自相关分析均显示结核病发病存在空间聚集性(I=0.1667,P=0.0066),Getis-Ord Gi*统计分析指出三个结核病高发热点区域。结论空间分析技术对结核病发病空间分布模式的探讨结果可以为结核病的有效防控提供有价值的线索和科学的依据。     

疾病的空间聚集性分析

在疾病的空间聚集性研究中，如果遇到人口分布情况不明，常使分析结果难以断论。排列检验（ｐｅｒｍｕｔａｔｉｏｎｔｅｓｔ）可作为一种在人口分布未知情况下的疾病空间聚集性检验。它以随机样本的分布作为理论分布，判断病例组的情况是否在理论分布的小概率区域内，从而得出有无疾病空间聚集性的结论。     

地理信息系统分析技术在麻疹防治中的应用研究

目的 研究地理信息系统在麻疹疫情分析中的应用,为江苏省防治和消除麻疹策略的制定提供依据.方法 论文以江苏省麻疹历年发病资料为基础,分析江苏省麻疹病例的地区分布特点,对各省辖市以及流动人口中的历年麻疹发病情况、抗体阳性率进行分析和比较:采用地理信息系统分析江苏省麻疹流行的空间聚集性和相关性.结果 江苏省麻疹病例在各地区之间的分布不平衡,已由经济欠发达的苏北地区转向流动人口较多的苏南地区:不同地区之间麻疹抗体阳性率差异有统计学意义:若干年来,江苏省内各地麻疹病例数聚集性存在较大差异,对全省发病人数影响也各不相同.结论 地理信息系统技术为麻疹的流行病学研究及防治决策提供了新的手段,可以在分析疾病地理分布模式中发挥重要作用.     

2010年茌平县手足口病空间自相关分析

[目的]运用空间自相关分析研究2010年茌平县手足口病（Handfootandmouthdisease,HFMD）空间分布情况,为手足口病的防治提供科学的依据。[方法]利用2010年茌平县手足口病资料计算出手足口病发病率;利用地理信息系统ArcGIS10软件进行全局和局部空间自相关分析。[结果]2010年茌平县手足口病发病率存在空间自相关。全局空间自相关Moran＇sⅠ=0．38,Z=2．46,P=0．01〈0．05。局部空间自相关分析结果显示温陈乡、信发街道办事处、振兴街道办事处具有一定的聚集性。[结论]2010年茌平县手足口病空间分布不是随机分布,而是具有一定的聚集性。     

空间流行病学在疾病预防控制工作中发挥着重要作用

空间流行病学是一门新兴的流行病学分支学科，旨在运用地理信息系统等空间信息技术发掘疾病位置信息和分布特征，评估特定区域人群发病的关键影响因素，为疾病预防控制工作提供策略支持。近年来，随着现代空间信息技术的快速发展，以及卫生健康、自然环境、社会经济生活等大数据的可获取性进一步提高，空间流行病学在学科理论和实践应用层面取得了长足进展，在我国公共卫生领域发挥了越来越重要的作用。     

潍坊市肾综合征出血热空间分布特征研究

目的 分析潍坊市肾综合征出血热（heworrhagic fever with revnal syndrom, HFRS)病例的空间聚集性,探索疾病高发地区。方法 以乡镇为单位收集2005-2018年潍坊市HFRS病例报告数据,分析全局空间相关性和局部空间相关性。利用ArcGIS软件使其可视化。 结果 潍坊市HFRS报告病例数由2005年612例下降到2011年153例, 2018年报告病例数上升到253例;全局空间自相关分析显示,潍坊市2005-2018年报告病例数Moran’s I值在（3.8509,11,3158）均>0且P<0.001,病例地区分布有明显空间正相关性;局部空间自相关分析显示,潍坊市HFRS报告病例存在低发病区域和高发病区域,低发病区主要在奎文区、潍城区、坊子区,高发病区主要在青州市、临朐县、高密市与诸城市。结论 潍坊市2005-2018年HFRS报告病例数总体上处于下降趋势,近年来报告病例数有所回升。各地区报告病例数在空间分布非随机分布,存在一定的空间正相关,具有明显的地区聚集性。