血吸虫病景观格局与贝叶斯复合模型的构建

论文摘要

随着气候变暖、退田还湖、人类迁移活动等生态环境因素的改变,钉螺所处地理环境、生物群落、种群密度及其分布区域等都在发生变化。因此,血吸虫病的发生、发展及流行趋势也将随之变化,以科学的模型来预测血吸虫病的发展趋势是疾病预防控制中的重要内容之一。本研究在地理信息系统（GIS）和遥感（RS）技术的支持下,以主要的自然环境因素（水、植被、温度等）、景观因素（土地利用、土地类型等）及社会因素等作为研究指标,在血吸虫病流行区分别构建基于景观格局和贝叶斯模型的钉螺和血吸虫病分布复合模型,阐明和预测同一环境不同尺度、同一尺度不同环境类型的钉螺和血吸虫病分布的时空规律,为血吸虫病的监测和防治策略提供参考依据。首先在云南洱源县利用GPS仪记录沟渠的形状、空间位置与村庄边界,并收集2000至2006年查螺数据,利用遥感图像提取植被指数（NDVI）、湿度（Wetness）、地表温度（LST）与土地利用/类型等信息,进一步提取景观指数。在村级尺度上,构建钉螺分布非时空与时空贝叶斯复合模型,利用2006年钉螺分布数据与SPOT5遥感图像构建更小尺度（钉螺孳生环境）点数据贝叶斯复合模型,预测钉螺分布。显示山丘型钉螺分布在村级水平上无显著性时间和空间相关性;小尺度下,钉螺分布存在一定空间相关性。在村级水平上钉螺密度与NDVI、湿度、沟渠坡度等呈一定的相关性。小尺度下钉螺密度与上述因素无显著性相关,而与景观指数MSI（Mean shape index,平均形状指标）与SEI（Shannon’sevenness index,香农均匀度指标）呈显著性正相关,感染性钉螺密度与居民区面积比例成正相关。提示改变血吸虫病流行区的景观异质性可以起到降低钉螺密度的作用;山丘型钉螺与血吸虫病分布研究,宜采用高分辨率遥感图像进行小尺度研究。其次,我们在云南洱源县血吸虫病流行村开展了入户调查,对年龄≥5岁的居民开展血吸虫病检查（单纯血清学检查、单纯病原学检查和血检阳性者进行病原学检查）,分别对血检阳性率和感染率构建贝叶斯多水平模型（个体、户级与村级）。结果显示人群血检阳性率和血吸虫感染率的空间相关性主要发生在村级内部,不同年龄组与性别的人群血检阳性率与血吸虫感染率无显著性差异。村级水平上,人群血检阳性率与景观指数SEI和LPI（Largest patches index,最大斑块指数）呈正相关;人群血吸虫感染的危险因素为村周围钉螺平均密度。户级水平上,人群血检阳性的危险因素为较多水阳面积、无沼气池;人群血吸虫感染的危险因素主要为家庭无卫生畜圈。提示本区域控制人群血吸虫感染的主要措施为改造畜圈与降低流行村周围钉螺密度。第三,我们利用湖南汉寿县1995-2006年查螺数据及相应年份遥感图像提取NDVI、Wetness、LST与景观指数,构建钉螺分布贝叶斯复合模型用于钉螺分布预测。结果显示钉螺与感染性钉螺分布呈显著的时间负相关;垸内钉螺分布的空间相关性随距离增加而减少的速度明显快于垸外钉螺;垸内钉螺密度与NDVI呈负相关,垸内钉螺密度与景观指数SEI和LPl分别呈正相关和负相关。每年垸外钉螺与感染性钉螺分布的空间结构基本相似,变异较大;垸外钉螺与NDVI呈正相关,垸外钉螺密度分别与LST和Wetness呈负相关和正相关;垸外感染性钉螺密度与景观指数MSI、SDI（Shannon’s diversity index,香农多样性指数）呈正相关,与SEI、LPI和LSI呈负相关。结合退田还湖政策实施情况,钉螺分布预测图显示退田还湖实施后,垸内的钉螺密度仍处于一个较高的水平,其空间分布较垸外钉螺分布集中,垸外钉螺主要分布在汉寿县西北部垸外洲滩。最后,我们利用湖南汉寿县10年间3次以上（含3次）的血吸虫病查病数据,在考虑检查方法灵敏度和特异度的不确定性基础上构建贝叶斯复合模型。显示全县血吸虫感染率无明显时间相关性,每年人群血吸虫感染率的空间相关性结构差异较大,与NDVI呈显著负相关。预测图显示2002年感染率处于较低水平,感染率大于1%的区域主要沿水系目平湖和沅水分布;2005年全县平均感染率为2.22%,高感染率区域主要沿主要大水系分布;利用单纯血清学或病原学检查的感染率预测值及其预测误差的空间格局分布相似;感染率预测变化图显示汉寿县沅水以南大部分地区人群血吸虫感染率没有明显变化,沅水以北地区人群血吸虫感染率的增加明显,提示单退型退田还湖对人群血吸虫感染率的影响程度强于双退型。比较分析山丘型与湖沼型钉螺与血吸虫病分布的贝叶斯复合模型,可以看出山丘型与湖沼型钉螺和血吸虫病分布的影响因素、时空分布格局、模型构建方法等方面都存有差异,决定了两类血吸虫病流行区的控制措施应该有所不同。湖沼型血吸虫病流行区可以采取相对一致或相似的控制措施,主要应采取人畜同步化疗、家畜圈养和易感地区灭螺为主的综合防治措施,最大限度地控制病情,长期监测平垸行洪区动态变化,及时采取有效控制措施,严防疫情扩散。而在山丘型血吸虫病流行区,防治措施应因地制宜,在不同范围内实施针对性强和可操作性的技术措施,如坚持以环境改造为主的血吸虫病综合治理,实施重点工程灭螺,同时,应采取人畜同步化疗、改水改厕、健康教育、家畜圈养等综合防治措施,最大限度地降低钉螺面积,控制血吸虫病传播。适宜尺度下基于景观格局与贝叶斯模型的钉螺和血吸虫病分布的复合模型,在分析和预测山丘型和湖沼型钉螺及血吸虫病分布中将发挥重要作用,成为确定防治措施、提高防治效果的重要工具。

论文目录

• 前言
• 1. 研究背景
• 2. 研究目标
• 3. 研究内容
• 4. 技术路线
• 5. 参考文献
• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一部分 山氏型钉螺分布贝叶斯复合模型的构建
• 第一节 村级水平钉螺时空区域分布格局的研究
• 1. 前言
• 2. 材料和方法
• 3. 结果
• 4. 讨论
• 第二节 小尺度下钉螺空间点状分布格局的研究
• 1. 前言
• 2. 材料和方法
• 3. 结果
• 4. 讨论
• 参考文献
• 第二部分 山丘型血吸虫病分布贝叶斯复合模型的构建
• 1. 前言
• 2. 材料和方法
• 3. 结果
• 4. 讨论
• 5. 参考文献
• 第三部分 湖沼型钉螺分布贝叶斯复合模型的构建
• 1. 前言
• 2. 材料和方法
• 3. 结果
• 4. 讨论
• 5. 参考文献
• 第四部分 湖沼型血吸虫病分布贝叶斯复合模型的构建
• 1. 前言
• 2. 材料和方法
• 3. 结果
• 4. 讨论
• 5. 参考文献
• 总结
• 综述 景观流行病学研究现状及其进展
• 1. 景观流行病学概念
• 2. 景观流行病学研究方法
• 3. 景观流行病学应用
• 4. 问题及展望
• 5. 参考文献
• 附录
• 附录1:血吸虫病入户调查表
• 附录2:景观指数的计算及意义
• 附录3:WinBUGS程序
• 附录4:博士期间发表的论文
• 致谢
• 附件