江西省縣域結(jié)直腸癌病例空間分布格局研究
——基于風(fēng)險(xiǎn)掃描和時空異質(zhì)性統(tǒng)計(jì)的分析

萬智巍 ， 王雅琦

(1.贛南師范大學(xué) 地理與環(huán)境工程學(xué)院，江西 贛州 341000； 2.江西省腫瘤醫(yī)院 腫瘤綜合內(nèi)科，南昌 330029)

0 引言

惡性腫瘤是嚴(yán)重威脅人類健康的重大公共衛(wèi)生問題[1-2]，是中國居民首位致死原因。結(jié)直腸癌居于全球惡性腫瘤發(fā)病譜的第3位和死因譜的第2位[3]。在我國，結(jié)直腸癌居于惡性腫瘤發(fā)病譜的第3位和死因譜的第5位[2]，是一種常見的消化系統(tǒng)惡性腫瘤，且近年來疾病負(fù)擔(dān)呈上升趨勢[4]。目前公認(rèn)的結(jié)直腸癌危險(xiǎn)因素包括家族疾病史、酗酒、吸煙、2型糖尿病等[5-6]。結(jié)直腸癌的病因仍有待研究，但一般認(rèn)為是環(huán)境、遺傳和宿主等多因素參與的復(fù)雜過程[7-8]。

針對高風(fēng)險(xiǎn)地區(qū)和高危人群進(jìn)行積極的一級預(yù)防(病因預(yù)防)和二級預(yù)防(早發(fā)現(xiàn)、早診斷和早治療)可降低結(jié)直腸癌的疾病負(fù)擔(dān)[9]。腫瘤的早期發(fā)現(xiàn)與篩查仍是目前提高患者生存率和治療效果的重要手段[10]。世界衛(wèi)生組織指出，減少危險(xiǎn)因素暴露、預(yù)防與早期識別、加強(qiáng)國家管理和惡性腫瘤發(fā)病監(jiān)測等應(yīng)作為抗癌的指導(dǎo)原則[11]。惡性腫瘤發(fā)病具有顯著的流行病學(xué)特征，有針對性的癌癥流行病學(xué)研究可以提高預(yù)防癌癥的效果，開展積極有效的提前干預(yù)，提高癌癥患者的生存率[12-13]。

空間流行病學(xué)研究已充分表明，慢性病的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)和危險(xiǎn)因素分布具有空間屬性[14]。近年來，已有學(xué)者利用空間統(tǒng)計(jì)方法和地理信息系統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行惡性腫瘤的空間分布規(guī)律[15]、集聚狀態(tài)識別[16-17]、環(huán)境影響因素分析[18]及主要致病因素篩查等方面的研究[19]，支持地理環(huán)境致病因素與惡性腫瘤發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)聯(lián)[20]。本研究以江西省為例，應(yīng)用地理信息空間分析方法，研究江西省結(jié)直腸癌發(fā)病率的空間分布格局特征，探討結(jié)直腸癌發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)的時空異質(zhì)性和高風(fēng)險(xiǎn)地區(qū)識別，為結(jié)直腸癌等惡性腫瘤預(yù)防篩查和衛(wèi)生公共政策制定提供參考。

1 研究區(qū)域、數(shù)據(jù)來源與研究方法

1.1 研究區(qū)域

江西省位于中國東南部，長江中下游南岸。全省面積16萬km2，地形以丘陵、山地為主，盆地、谷地廣布于贛中與贛南等區(qū)域，北部主要為鄱陽湖平原，長江的主要支流贛江由南至北貫穿整個江西省[21]。江西省在行政上劃分為11個設(shè)區(qū)市，為了保證統(tǒng)計(jì)單元的一致性，以2015年行政區(qū)劃為依據(jù)，共計(jì)縣域單元91個(設(shè)區(qū)市市轄區(qū)不單獨(dú)計(jì)算)。

進(jìn)入21世紀(jì)以來，江西省區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展格局以北高南低為基本態(tài)勢，目前形成了以環(huán)鄱陽湖城市群和贛州副中心組成的雙核發(fā)展格局[22]。2020年江西省常住人口4 518萬，城鎮(zhèn)化率60.44%。江西省腫瘤抽樣調(diào)查資料顯示[23]，2010年居民癌癥發(fā)病情況為每10萬人中約有182例，在全國屬于中等水平。

1.2 數(shù)據(jù)來源及處理

收集江西省腫瘤醫(yī)院2016—2018年結(jié)直腸癌病例數(shù)據(jù)，利用Microsoft Access 2003和ArcGIS 10.2進(jìn)行數(shù)據(jù)庫建設(shè)和空間信息管理。利用百度地圖地址空間匹配接口，得到病例常住地址的經(jīng)緯度坐標(biāo)，實(shí)現(xiàn)癌癥患者的精確空間化。2016—2018年各縣域單元人口數(shù)據(jù)來源于《江西統(tǒng)計(jì)年鑒》和各設(shè)區(qū)市統(tǒng)計(jì)年鑒，為第六次人口普查分縣數(shù)據(jù)按照人口變動抽樣調(diào)查推算得到。

1.3 研究方法

首先，基于縣域尺度，將結(jié)直腸癌病例數(shù)除以縣域總?cè)丝?，獲得各個縣級區(qū)域的結(jié)直腸癌發(fā)病率；其次，基于ArcGIS 10.2，利用Geoda、SaTScan、Crimestat等空間統(tǒng)計(jì)軟件，進(jìn)行江西省結(jié)直腸癌空間流行病學(xué)特征研究，主要包括空間分布的全局Moran’sI[24-25]，Ripley’sL函數(shù)[26]、冷熱點(diǎn)分析[27-28]、核密度估計(jì)[29]等；最后，基于SaTScan[30-31]進(jìn)行縣域結(jié)直腸癌的空間風(fēng)險(xiǎn)掃描統(tǒng)計(jì)，并計(jì)算對數(shù)似然比和相對風(fēng)險(xiǎn)值[32-33]。

2 結(jié)果與分析

2.1 區(qū)域結(jié)直腸癌發(fā)病率

通過對2016—2018年江西省91個縣級單元的結(jié)直腸癌病例進(jìn)行空間統(tǒng)計(jì)，獲得2016—2018年的逐年和3年平均腫瘤發(fā)病率。2016年各縣級區(qū)域結(jié)直腸癌發(fā)病率為0.6/100 000～26.6/100 000；2017年各縣級區(qū)域結(jié)直腸癌發(fā)病率為0.3/100 000～45.5/100 000；2018年各縣級區(qū)域結(jié)直腸癌發(fā)病率為0/100 000～41.5/100 000；2016—2018年3年平均的發(fā)病率則在0.2/100 000～29.3/100 000范圍內(nèi)變化。通過ArcGIS 10.2軟件制作得到縣域結(jié)直腸癌空間分布，并通過Jenks自然斷點(diǎn)聚類方法將全部區(qū)域發(fā)病率劃分為5類(圖1)。2016年的高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要集中在南昌市區(qū)、星子、奉新、銅鼓、分宜、吉水、井岡山、宜黃和南城等地；2017年的高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要集中在星子、南昌市區(qū)、宜黃和南城等地；2018年的高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要集中在星子、銅鼓、奉新、南昌市區(qū)、南昌縣、上高、安福、吉水、樂安、宜黃、南城、資溪和黎川等地。3年平均腫瘤發(fā)病率高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域主要集中在星子、銅鼓、奉新、南昌市區(qū)、南昌縣、上高、井岡山、吉水、宜黃、南城和資溪等地?？傮w而言，贛南、贛西和贛東等區(qū)域的結(jié)直腸癌發(fā)病率風(fēng)險(xiǎn)較低，贛中和部分城市密集區(qū)的發(fā)病率風(fēng)險(xiǎn)相對較高。

圖1 2016—2018年江西省結(jié)直腸癌發(fā)病率空間分布

利用核密度估計(jì)工具，獲得區(qū)域整體發(fā)病率空間分布格局(圖2)。2016年江西省結(jié)直腸癌發(fā)病率形成了以南昌—九江結(jié)合地區(qū)和撫州地區(qū)為主的兩個風(fēng)險(xiǎn)高值區(qū)以及贛南的一個明顯的風(fēng)險(xiǎn)低值區(qū)。2017年的發(fā)病率核密度估計(jì)則進(jìn)一步顯示，除南昌—九江結(jié)合地區(qū)和撫州地區(qū)外，在宜春中東部也形成了一個風(fēng)險(xiǎn)高值區(qū)。同時，撫州地區(qū)的高值區(qū)范圍較2016年有所擴(kuò)大。2018年結(jié)直腸癌發(fā)病率核密度估計(jì)結(jié)果表明，整個江西省范圍內(nèi)的發(fā)病率高值區(qū)仍集中于南昌—九江結(jié)合地區(qū)和撫州地區(qū)，并且區(qū)域間具有一定的融合趨勢。2016—2018年3年平均的發(fā)病率核密度估計(jì)結(jié)果反映了江西省范圍內(nèi)的結(jié)直腸癌發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)空間分布格局，總體上以北部風(fēng)險(xiǎn)高、南部風(fēng)險(xiǎn)低為特征。區(qū)域中心以贛北、贛東南為主，贛西為次級風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。

圖2 2016—2018年江西省結(jié)直腸癌發(fā)病率核密度估計(jì)

2.2 空間集聚特征

江西省2016—2018年結(jié)直腸癌發(fā)病率全局空間自相關(guān)Moran’sI>0(表1)，表明其具有一定的空間集聚性。其中，2016年的Moran’sI僅為0.07，且p=0.260，未能通過95%置信檢驗(yàn)。其他年份和3年平均的發(fā)病率在全省的空間分布上都具有較高的空間自相關(guān)性，其Moran’sI值介于0.24～0.26(p<0.001)，顯著高于期望值。這也說明江西省的結(jié)直腸癌縣域發(fā)病率具有一定的全局空間自相關(guān)，即發(fā)病率高的區(qū)域相互鄰接，發(fā)病率低的區(qū)域相互鄰接。

2.3 空間集聚尺度

Ripley’sL(d)函數(shù)是一種基于事件點(diǎn)格局的分析方法，可以探測出疾病案例在不同空間距離上的集聚狀態(tài)、峰值位置和空間尺度等結(jié)構(gòu)信息。利用ArcGIS 10.2和Crimestat 3.3對2016—2018年江西省結(jié)直腸癌縣域發(fā)病率數(shù)據(jù)進(jìn)行Ripley’sL(d)函數(shù)分析(圖3)。若觀測值大于期望值，并且超過置信區(qū)間范圍，則表明空間分布具有集聚性。L(d)函數(shù)值的峰值區(qū)域距離則代表集聚范圍的半徑值?；谶@兩個標(biāo)準(zhǔn)，除2016年只有一個L(d)函數(shù)峰值通過檢驗(yàn)外，2017年、2018年和3年平均的結(jié)直腸癌發(fā)病率L(d)函數(shù)都具有兩個峰值(表2)。2016—2018年3年平均結(jié)直腸癌發(fā)病率的第一集聚半徑為44.38 km，集聚強(qiáng)度為1.895，集聚范圍為6 184.495 km2；第二集聚半徑為88.78 km，集聚強(qiáng)度為8.839，集聚范圍為24 749.129 km2。

表1 江西省結(jié)直腸癌發(fā)病率Moran’s I分布

圖3 2016—2018年江西省結(jié)直腸癌發(fā)病率Ripley’s L(d)函數(shù)關(guān)系

表2 江西省結(jié)直腸癌發(fā)病率L(d)函數(shù)空間集聚特征

2.4 集聚格局演變

Getis-Ord冷熱點(diǎn)分析結(jié)果表明(圖4)，不同年份江西省結(jié)直腸癌冷熱點(diǎn)數(shù)量有所變化，但整體保持穩(wěn)定。熱點(diǎn)區(qū)和次級熱點(diǎn)區(qū)主要分布于贛中和贛北等區(qū)域，贛南和贛東北主要為冷點(diǎn)區(qū)和次級冷點(diǎn)區(qū)。2016年、2017年和2018年的熱點(diǎn)區(qū)分別為11個、11個和16個，總體呈增加趨勢。2016年、2017年、2018年的冷點(diǎn)區(qū)分別為7個、16個和11個，總體呈先增加后減少趨勢。由3年平均發(fā)病率空間Getis-Ord冷熱點(diǎn)分布結(jié)果來看，熱點(diǎn)區(qū)呈集中分布格局，主要分布于贛中和贛東南等區(qū)域；而冷點(diǎn)區(qū)則呈現(xiàn)相對分散的格局，主要分布于贛南、贛西和贛東北等區(qū)域。

圖4 江西省結(jié)直腸癌發(fā)病率冷熱點(diǎn)空間分布

2.5 時空掃描分析

SaTScan時空掃描可以對疾病發(fā)病率風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行定量化的分析，在風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域識別探測方面具有一定優(yōu)勢。江西省結(jié)直腸癌2016—2018年的最大可能集聚區(qū)和第二可能集聚區(qū)始終分布于南昌—九江—宜春鄰接區(qū)和撫州地區(qū)。2016年、2017年和2018年集聚區(qū)的縣域數(shù)量分別為13個、17個和19個，整體呈上升趨勢(表3)。最大相對風(fēng)險(xiǎn)值(relative risk,RR)分別為2.28,2.71,2.37，呈先上升后下降趨勢。2016—2018年腫瘤發(fā)病率縣域空間分布的對數(shù)似然比(log likelihood ratio，LLR)介于35.04～957.03(p<0.001)，通過相關(guān)置信區(qū)檢驗(yàn)。綜合2016—2018年3年的結(jié)直腸癌平均發(fā)病率的數(shù)據(jù)分析表明(圖5)，江西省結(jié)直腸癌發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)最大可能集聚區(qū)分布于安義、南昌市區(qū)、永修、靖安、奉新、新建、南昌縣、高安、德安和星子等區(qū)域，其相對風(fēng)險(xiǎn)值為2.50，對數(shù)似然比為957.03(p<0.001)。第二可能集聚區(qū)分布于南城、黎川、宜黃和資溪等區(qū)域，其相對風(fēng)險(xiǎn)值為2.64，對數(shù)似然比為213.98(p<0.001)。

表3 江西省結(jié)直腸癌發(fā)病率空間SaTScan掃描統(tǒng)計(jì)

圖5 江西省結(jié)直腸癌發(fā)病率空間SaTScan掃描空間聚類和相對風(fēng)險(xiǎn)分布

2.6 潛在影響因素

盡管江西省結(jié)直腸癌熱點(diǎn)區(qū)在研究時段內(nèi)有所變化，但主要的風(fēng)險(xiǎn)集聚區(qū)相對集中在鄱陽湖周邊和撫河流域等區(qū)域。

3 結(jié)論

2016年江西省各縣級區(qū)域結(jié)直腸癌發(fā)病率為0.64/100 000～26.63/100 000；2017年各縣級區(qū)域結(jié)直腸癌發(fā)病率為0.28/100 000～45.52/100 000；2018年各縣級區(qū)域結(jié)直腸癌發(fā)病率為0/100 000～41.54/100 000；3年平均的發(fā)病率則在0.19/100 000～29.31/100 000范圍內(nèi)變化。2016—2018年的平均發(fā)病率核密度估計(jì)結(jié)果反映了江西省范圍內(nèi)的結(jié)直腸癌發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)空間分布格局，總體上以北部風(fēng)險(xiǎn)高、南部風(fēng)險(xiǎn)低為特征。區(qū)域中心以贛北、贛東南為主，贛西為次級風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。

江西省2016—2018年的平均結(jié)直腸癌發(fā)病率第一集聚半徑為44.38 km，集聚強(qiáng)度為1.89，集聚范圍為6 184.49 km2；第二集聚半徑為88.78 km，集聚強(qiáng)度為8.83，集聚范圍為24 749.12 km2。Getis-Ord冷熱點(diǎn)分布結(jié)果表明，熱點(diǎn)區(qū)呈集中分布格局，主要分布于贛中和贛東南等區(qū)域；而冷點(diǎn)區(qū)則呈現(xiàn)相對分散的格局，主要分布于贛南、贛西和贛東北等區(qū)域。

江西省2016—2018年的結(jié)直腸癌平均發(fā)病率的數(shù)據(jù)分析表明，結(jié)直腸癌發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)最大可能集聚區(qū)分布于安義縣、南昌市區(qū)、永修縣、靖安縣、奉新縣、新建縣、南昌縣、高安縣、德安縣和星子縣等區(qū)域，其相對風(fēng)險(xiǎn)值為2.50；次級可能集聚區(qū)分布于南城縣、黎川縣、宜黃縣和資溪縣等區(qū)域，其相對風(fēng)險(xiǎn)值為2.64。