試分析流行病生態(tài)學(xué)研究的統(tǒng)計(jì)分析方法

翁雪

[摘要]流行病生態(tài)學(xué)研究是生態(tài)學(xué)與流行病學(xué)的有效融合，旨在從環(huán)境變化與生態(tài)變化的層面探索疾病的發(fā)生在地域、時(shí)間與人群上的分布規(guī)律，從而通過(guò)生態(tài)學(xué)指標(biāo)參數(shù)盡早預(yù)測(cè)相關(guān)疾病發(fā)生的可能性，以更加科學(xué)的依據(jù)積極主動(dòng)地預(yù)防疾病的流行。本文對(duì)流行病生態(tài)學(xué)研究的統(tǒng)計(jì)分析方法進(jìn)行闡述并分析，以供參考。

[關(guān)鍵詞]流行病學(xué)；生態(tài)學(xué)；研究；統(tǒng)計(jì)分析方法

數(shù)千年來(lái)，人類(lèi)一直面臨著疾病為何出現(xiàn)和如何防治等重大問(wèn)題。在缺乏生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)的年代，上述問(wèn)題的解答僅能通過(guò)基于多個(gè)對(duì)象的觀(guān)察所獲得的經(jīng)驗(yàn)性結(jié)論。此為流行病學(xué)研究方法的雛形，此種方法下，生物現(xiàn)象的或然性問(wèn)題不能得到有效的解決，兩個(gè)事物之間的復(fù)雜因果關(guān)聯(lián)與伴隨現(xiàn)象即很難辨別，因而很容易出現(xiàn)錯(cuò)誤的判斷。在流行病生態(tài)學(xué)研究的發(fā)展過(guò)程中，廣義因果律（概率論下的因果觀(guān)）的出現(xiàn)、邏輯學(xué)理論的完善、數(shù)理統(tǒng)計(jì)學(xué)的發(fā)展以及辯證唯物主義科學(xué)技術(shù)方法論的形成，為流行病生態(tài)學(xué)研究方法的形成提供了廣泛的理論基礎(chǔ)。在此背景下，一套探討疾病發(fā)生的因果關(guān)系、了解疾病的分布規(guī)律的研究方法逐漸出現(xiàn)，使得以人群為基礎(chǔ)的流行病生態(tài)學(xué)研究結(jié)果更具科學(xué)性與說(shuō)服力。以下筆者就流行病生態(tài)學(xué)的概念與流行病生態(tài)學(xué)研究的統(tǒng)計(jì)分析方法進(jìn)行探討。

一、流行病生態(tài)學(xué)概述

流行病生態(tài)學(xué)研究是一種描述性的研究，以群體為觀(guān)察、分析的基本單位，進(jìn)而在群體水平上研究與疾病發(fā)生有關(guān)的因素，以及該因素與疾病之間的關(guān)系。一般而言，暴露因素與疾病之間的關(guān)系能夠通過(guò)描述不同人群該因素的暴露情況與疾病情況進(jìn)行分析。在流行病生態(tài)學(xué)研究過(guò)程中，結(jié)合常規(guī)資料與數(shù)據(jù)庫(kù)等信息，可以在較短的時(shí)間內(nèi)獲得分析結(jié)果，進(jìn)而節(jié)省人力、物力與時(shí)間。20世紀(jì)中期，為了適應(yīng)多病因論的需求，流行病研究方法有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。如今，流行病學(xué)的群體研究方法在醫(yī)學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域得到了較為廣泛的應(yīng)用，并成為醫(yī)學(xué)相關(guān)學(xué)科不可或缺的研究方法。

在流行病生態(tài)學(xué)研究中，生態(tài)學(xué)研究能夠?yàn)椴∫蛭疵鞯募膊√峁┲匾牟∫蚓€(xiàn)索，進(jìn)而對(duì)該疾病進(jìn)行深入的研究，此為生態(tài)學(xué)研究的顯著優(yōu)點(diǎn)。針對(duì)待研究暴露因素在某一人群中變異程度較小的情況，疾病與待研究暴露因素之間的關(guān)系的測(cè)量存在較大的難度，此時(shí)采用多個(gè)人群比較的生態(tài)學(xué)研究方式則能夠取得較為有效的研究結(jié)果。因此，在疾病監(jiān)測(cè)工作中，借助生態(tài)學(xué)研究方法，能夠較好的評(píng)估疾病的發(fā)展趨勢(shì)，從而為預(yù)防、控制策略的制定提供重要的依據(jù)。但流行病生態(tài)學(xué)研究也存在一定的缺陷，即生態(tài)學(xué)謬誤。生態(tài)學(xué)謬誤是因研究群體由各個(gè)情況不同的個(gè)體集合而成，加之其中存在的混雜因素，而導(dǎo)致的研究結(jié)果與真實(shí)情況之間的差異。

二、流行病生態(tài)學(xué)研究的發(fā)展

在當(dāng)代流行病生態(tài)學(xué)研究中，自然環(huán)境與人類(lèi)社會(huì)之間的關(guān)系被納入研究的范疇，以社會(huì)一經(jīng)濟(jì)一自然的復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)觀(guān)點(diǎn)研究流行病學(xué)面臨的問(wèn)題。因此，生態(tài)學(xué)研究越加注重個(gè)體與群體的結(jié)合，以及社會(huì)發(fā)展與生活實(shí)際需求的結(jié)合。在生態(tài)學(xué)研究中，以群體為研究與觀(guān)察的單位，對(duì)兩個(gè)變量進(jìn)行相關(guān)性分析或回歸分析，其疾病測(cè)量的準(zhǔn)確性或暴露水平相對(duì)較低，且其間的時(shí)序關(guān)系很難確定，因而研究的結(jié)果并不能直接作為因果關(guān)系的有力證據(jù)。

就流行病生態(tài)學(xué)研究手段與研究設(shè)施來(lái)看，除了一些可準(zhǔn)確獲取信息的手段與技術(shù)在流行病生態(tài)研究中得到有效應(yīng)用外，部分?jǐn)?shù)學(xué)模型與模擬方法也在大尺度、多因素的研究中得到了重視?；谛畔⒓夹g(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用，流行病生態(tài)學(xué)的研究對(duì)象與研究任務(wù)也發(fā)生了一些變化。在傳統(tǒng)的生態(tài)學(xué)研究中，多是在一個(gè)相對(duì)孤立的局部地區(qū)的研究的基礎(chǔ)之上逐步擴(kuò)大，而繼SARS之后，我國(guó)的疾病控制信息系統(tǒng)已在全國(guó)范圍內(nèi)建立，這對(duì)流行病生態(tài)學(xué)研究具有實(shí)質(zhì)性意義。

三、流行病生態(tài)學(xué)研究的統(tǒng)計(jì)分析方法

在流行病生態(tài)學(xué)研究中，為保證研究結(jié)果的準(zhǔn)確性，一般數(shù)據(jù)總量是巨大的，與之對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)分析處理方法也相對(duì)較多。就統(tǒng)計(jì)分析方法的分類(lèi)來(lái)看，大致可分為傳統(tǒng)統(tǒng)計(jì)方法與空間統(tǒng)計(jì)分析方法。以下分別進(jìn)行探討。

（一）傳統(tǒng)統(tǒng)計(jì)分析方法

傳統(tǒng)分析方法建立在大樣本容量與樣本獨(dú)立兩項(xiàng)基本假設(shè)之上，根據(jù)待分析危險(xiǎn)因素的數(shù)量可細(xì)分為單因素分析與多因素分析兩類(lèi)。生態(tài)學(xué)研究的觀(guān)察與分析單位是由不同情況的個(gè)體組成的群體，如縣區(qū)等。在群體層面監(jiān)測(cè)或者收集與流行疾病發(fā)病、危險(xiǎn)因素、傷殘、死亡等信息，常見(jiàn)的危險(xiǎn)因素如氣象指標(biāo)、空氣污染指標(biāo)、群體經(jīng)濟(jì)水平、其他基礎(chǔ)疾病等，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建危險(xiǎn)因素與疾病發(fā)病之間的關(guān)聯(lián)。

在單因素分析中，常見(jiàn)的統(tǒng)計(jì)分析方法有相關(guān)分析、t檢驗(yàn)、F檢驗(yàn)與Mann-Whitney檢驗(yàn)等。相關(guān)分析是對(duì)總體中確定存在聯(lián)系的標(biāo)志進(jìn)行分析的過(guò)程，以描述客觀(guān)事物之間的關(guān)系，同時(shí)選用適當(dāng)?shù)慕y(tǒng)計(jì)指標(biāo)進(jìn)行展示。在統(tǒng)計(jì)分析過(guò)程中，為了明確兩個(gè)變量之間的關(guān)系，需要收集成對(duì)的數(shù)據(jù)，而后通過(guò)散點(diǎn)圖等方式進(jìn)行呈現(xiàn)，以便分析二者之間的關(guān)系。在流行病生態(tài)學(xué)研究中，相關(guān)分析旨在分析單個(gè)危險(xiǎn)因素與疾病發(fā)生之間的關(guān)系，即獨(dú)立危險(xiǎn)因素。t檢驗(yàn)又稱(chēng)studentt檢驗(yàn)，主要用于小樣本、總體標(biāo)準(zhǔn)差盯未知的正太分布分析，借助t分布理論推導(dǎo)差異發(fā)生的概率，從而比較兩個(gè)平均數(shù)之間是否具有顯著性差異。t檢驗(yàn)是流行病生態(tài)學(xué)研究中較為常用的一種統(tǒng)計(jì)分析方法，能夠有效構(gòu)建疾病發(fā)生與危險(xiǎn)因素之間的關(guān)系。F檢驗(yàn)又稱(chēng)方差比率檢驗(yàn)、聯(lián)合假設(shè)檢驗(yàn)、方差齊性檢驗(yàn)，是一種基于零假設(shè)之下統(tǒng)計(jì)值服從F-分布的檢驗(yàn)方法。F檢驗(yàn)對(duì)數(shù)據(jù)的正態(tài)性具有較高的敏感性，常用于分析模型中部分參數(shù)或全體是否適合母體的估計(jì)，也可用于三組或者多組數(shù)據(jù)之間的均值比較，但當(dāng)顯著性水平較低時(shí)，數(shù)據(jù)的穩(wěn)健性將出現(xiàn)大幅降低。Mann-Whitney檢驗(yàn)又稱(chēng)曼-惠特尼u檢驗(yàn)，旨在檢驗(yàn)兩個(gè)總體的均值之間是否存在顯著性差異。此種檢驗(yàn)方法基于兩個(gè)樣本分別來(lái)自除了總體均值以外完全相同的兩個(gè)總體這一假設(shè)，明確地考慮了每一個(gè)樣本中各測(cè)定值所排的秩，所使用的信息相對(duì)較多。

在多因素分析中，常見(jiàn)的統(tǒng)計(jì)分析方法有對(duì)應(yīng)分析、回歸分析、主成分分析、聚類(lèi)分析等。對(duì)應(yīng)分析主要用于分析二維數(shù)據(jù)矩陣中行、列因素之間的關(guān)系，又稱(chēng)相應(yīng)分析，其基本原理為通過(guò)二維數(shù)據(jù)矩陣的對(duì)應(yīng)變換，分析矩陣的行因素與列因素之間的關(guān)系。對(duì)應(yīng)分析是近年發(fā)展起來(lái)的一種新的多元相依變量統(tǒng)計(jì)分析方法，基于定性變量構(gòu)成的交互匯總表，揭示變量之間的聯(lián)系。在流行病生態(tài)學(xué)研究中，采用對(duì)應(yīng)分析，可借由視覺(jué)化的表示方式，將多組看不出任何聯(lián)系的暴露因素進(jìn)行展現(xiàn)?；貧w分析旨在處理與分析多個(gè)變量之間的線(xiàn)性依存關(guān)系，在流行病生態(tài)學(xué)研究中，多為多重線(xiàn)性回歸模型，即多個(gè)自變量對(duì)1個(gè)因變量的變化關(guān)系的研究。聚類(lèi)分析又稱(chēng)點(diǎn)群分析，是一種多元統(tǒng)計(jì)分析方法。在聚類(lèi)分析中，通過(guò)相應(yīng)的類(lèi)別劃分方法（性質(zhì)相近的歸為一類(lèi)）進(jìn)行“聚類(lèi)”，并對(duì)各類(lèi)事物進(jìn)行直接比較。聚類(lèi)分析的原則為不同類(lèi)中的個(gè)體差異相對(duì)較大，借助相應(yīng)的聚類(lèi)方法（模糊聚類(lèi)、系統(tǒng)聚類(lèi)、最優(yōu)分割法、動(dòng)態(tài)聚類(lèi)），實(shí)現(xiàn)待研究變量之間的相異性研究。主成分分析是借助多變量之間的線(xiàn)性變換選出其中的重要變量，以實(shí)現(xiàn)變量壓縮的一種統(tǒng)計(jì)分析方法。在流行病生態(tài)學(xué)研究中，為了滿(mǎn)足全面分析相關(guān)危險(xiǎn)因素與疾病發(fā)生之間的關(guān)系的要求，常常需要提出較多的危險(xiǎn)因素。但就實(shí)際的研究過(guò)程來(lái)看，過(guò)多的變量將會(huì)急劇增加問(wèn)題分析的難度與復(fù)雜度。此外，兩個(gè)變量在解釋同一問(wèn)題時(shí)可能存在重疊部分，提示變量存在壓縮的可能性。基于此，主成分分析的統(tǒng)計(jì)分析方法得到重視并逐漸用于流行病生態(tài)學(xué)分析。

（二）空間統(tǒng)計(jì)分析方法

針對(duì)空間數(shù)據(jù)，多數(shù)空間數(shù)據(jù)樣本并不獨(dú)立，使得傳統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)分析方法的兩項(xiàng)基本假設(shè)難以滿(mǎn)足。針對(duì)流行病生態(tài)學(xué)研究，各種空間統(tǒng)計(jì)分析方法的應(yīng)用，為流行病影響因素的探索、空間聚集性的分析以及防治控制策略的制定提供了重要工具。

空間統(tǒng)計(jì)分析又稱(chēng)地理統(tǒng)計(jì)分析，以區(qū)域化變量理論為基礎(chǔ)，研究分布于空間中呈現(xiàn)出一定的隨機(jī)性、結(jié)構(gòu)性的自然現(xiàn)象。常見(jiàn)的空間統(tǒng)計(jì)分析方法包括空間自相關(guān)分析、空間分類(lèi)分析、多變量統(tǒng)計(jì)分析、空間模擬等?？臻g自相關(guān)分析建立在現(xiàn)象或食物具有對(duì)空間位置的依賴(lài)關(guān)系的理論之上，其計(jì)算方法可細(xì)分為全局性與局部性。全局空間自相關(guān)分析常用于整個(gè)研究區(qū)域下空間對(duì)象某一屬性取值的空間分布狀態(tài)的描述，從而判斷其在空間上的聚集性。全局性計(jì)算方法忽略了空間異質(zhì)性，以此為基礎(chǔ)，局部空間自相關(guān)分析方法出現(xiàn)?？臻g插值分析是通過(guò)一組分區(qū)數(shù)據(jù)或離散數(shù)據(jù)推求未知區(qū)域的數(shù)據(jù)的分析過(guò)程，主要包括變換函數(shù)插值、邊界內(nèi)插值、樣條函數(shù)插值、距離倒數(shù)插值等方法。流行病學(xué)標(biāo)點(diǎn)地圖法是一種較為常用的流行病生態(tài)學(xué)研究方法，可細(xì)分為以密度為基礎(chǔ)、以距離為基礎(chǔ)與以疾病分布熱點(diǎn)為基礎(chǔ)的流行病學(xué)標(biāo)點(diǎn)地圖的空間推斷方法。

四、結(jié)語(yǔ)

在流行病學(xué)研究中，傳統(tǒng)統(tǒng)計(jì)分析方法的應(yīng)用較為成熟，空間統(tǒng)計(jì)分析方法仍存在較大的進(jìn)步空間。因此，在實(shí)踐應(yīng)用中，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)空間統(tǒng)計(jì)分析方法的應(yīng)用分析，從而為流行病學(xué)的理論研究提供重要的支持。