山東省新型冠狀病毒肺炎時空特征研究

山博文，劉亞秋，侯雅嫻，王璦玲*

（1.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，山東 泰安 271018）

新型冠狀病毒肺炎(簡稱新冠肺炎)疫情爆發(fā)以來，國內(nèi)外學(xué)者從醫(yī)學(xué)角度對新冠肺炎進行了廣泛研究[1-6]。部分學(xué)者從地理學(xué)角度針對疫情流行的時空變化開展研究[7-12]，但未從山東省區(qū)縣尺度進行系統(tǒng)研究。因此本研究以時間和空間兩個角度，基于整體病例、輸入或本土病例數(shù)量以及擴散比3個維度，研究山東省疫情發(fā)展過程，分析病例性別及年齡構(gòu)成特征，在區(qū)縣尺度上探究病例分布空間相關(guān)性，為疫情防控提供依據(jù)。

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 研究區(qū)概況

山東省地處中國東部，轄16個地級市、137個縣級行政區(qū)，總?cè)丝?0 070.21萬人。山東省交通發(fā)達，有9個已投入使用的民用機場，其中包括6個國際機場。境內(nèi)有12個一類口岸，國際機場和口岸主要分布在膠東半島和沿海。2019年，山東省鐵路、公路、水路共完成旅客運量6.7億人次，年末民用汽車擁有2 351.0萬輛，人流量大、流動頻繁。

山東省首例新型冠狀病毒肺炎確診病例于2020-01-21，1月24日啟動了重大突發(fā)公共衛(wèi)生事件I級響應(yīng)。截至3月11日共確診759例境內(nèi)病例，3月11日以后至9月23日無新增本土病例（除境外輸入及本土關(guān)聯(lián)病例外）。9月24日2名青島港職工被診斷為新冠肺炎無癥狀感染者，系接觸攜帶病毒的進口冷凍海鮮產(chǎn)品所致。10月12日至10月14日，青島市相繼出現(xiàn)本地感染病例，共確診13例，經(jīng)調(diào)查本起疫情是青島港疫情感染者在住院期間因與普通病區(qū)的患者共用CT室，引發(fā)醫(yī)院院內(nèi)聚集性疫情，未發(fā)生社區(qū)傳播。截至10月14日，累計境外輸入病例69例，境外本土關(guān)聯(lián)病例4例，基于政府精準(zhǔn)嚴(yán)密管控措施，境外輸入病例并未在境內(nèi)大范圍傳播。

1.2 研究數(shù)據(jù)

通過查閱山東省及各地市衛(wèi)生健康委員會發(fā)布的疫情通告并結(jié)合新媒體信息，收集確診病例信息。鑒于2020-03-12~2020-09-23無新增本土病例（除境外輸入及本土關(guān)聯(lián)病例外），9月24日以后的本土病例因與青島港無癥狀感染者密切接觸而感染，而3月12日之前的本土病例因接觸來自湖北省等高風(fēng)險區(qū)并攜帶病毒的人群而感染，同時境外輸入病例未在境內(nèi)大范圍傳播，確定本研究時間段為1月21日至3月11日。共收集了各縣市759個確診病例，提取個體病例的性別年齡、確診地點和確診日期等信息。人工甄別病例類型，如果患者發(fā)病前14 d內(nèi)有湖北省等高風(fēng)險區(qū)旅居史并攜帶病毒入省，則將其歸為輸入病例，無湖北省等高風(fēng)險區(qū)旅居史在本地被感染或原因不明的病例歸為本土病例。除去缺失關(guān)鍵信息的207例病例，本文最終有效病例為552例。

1.3 研究方法

1.3.1 擴散比指數(shù)

本研究采用擴散比指標(biāo)分析新冠肺炎疫情嚴(yán)重程度，即山東本土病例與外省輸入病例的比值（式（1））。

式中，K為擴散比；B為本土病例數(shù)量；S為輸入病例數(shù)量。擴散比越大，表示新冠肺炎疫情擴散越嚴(yán)重。

1.3.2 全局空間相關(guān)性

地理事物或?qū)傩栽诳臻g分布上互為相關(guān)，呈集聚、隨機、離散等形式分布。通過對事物之間的空間相關(guān)性研究，可揭示事物之間的空間聯(lián)系。本研究采用Moran'sI1進行全局空間相關(guān)性分析，分析山東省縣市尺度新冠肺炎疫情全局空間相關(guān)性。

式中，n為山東省縣區(qū)數(shù)量；xi，xj分別為區(qū)縣病例數(shù)量；xˉ為所有病例數(shù)量的均值；w i，j為空間權(quán)重矩陣；S0為空間矩陣之和。

1.3.3 局部空間自相關(guān)

在全局自相關(guān)顯著性分析基礎(chǔ)上，采用局部莫蘭指數(shù)（Local Moran’sI2）探究各局部區(qū)域服從全局總趨勢的程度，旨在更加直觀地探測集聚或異常值分布的具體空間特征。

式中，各變量同式（2）。

2 結(jié)果與分析

2.1 描述性統(tǒng)計特征

根據(jù)中國年齡劃分標(biāo)準(zhǔn)，劃分為童年（0～6）、少年（7～17）、青年（18～40）、中年（41～65）和老年（66歲以上）5個年齡段。從整體病例、輸入病例和本土病例三方面統(tǒng)計確診病例性別占比（圖1）及年齡結(jié)構(gòu)（圖2）。2020-01-21~2020-03-11山東省確診病例總體呈現(xiàn)男多女少的性別結(jié)構(gòu)特征，中年人最多、青年人其次、老年人第三的年齡結(jié)構(gòu)特征。

圖1 病例性別結(jié)構(gòu)

圖2 病例年齡結(jié)構(gòu)

圖1表明，山東省確診的整體病例和輸入病例呈現(xiàn)男多女少的性別結(jié)構(gòu)特征，而本土病例呈現(xiàn)女多男少的性別結(jié)構(gòu)特征。輸入病例中一半以上患者為男性，推測流動人口以男性為主，整體病例和本土病例中男女占比并未產(chǎn)生明顯差別，表明新冠肺炎普遍易感，無性別差異。

圖2表明，整體病例和本土病例均呈中年人最多、青年人其次、老年人第三的年齡結(jié)構(gòu)特點。輸入病例呈現(xiàn)青年人最多、中年人其次、兒童第三的年齡結(jié)構(gòu)特征。比較輸入病例和本土病例發(fā)現(xiàn)，本土病例老齡患者為47人，遠多于輸入病例中的7人。分析個體病例信息發(fā)現(xiàn)，老齡患者多因攜帶病毒的子女回鄉(xiāng)探親而被傳染，其次因老年人身體抵抗力差成為易感人群。

2.2 山東省新冠肺炎時序特征

2.2.1 整體確診病例時序特征

基于統(tǒng)計數(shù)據(jù)得山東省新冠肺炎疫情發(fā)展過程如圖3。根據(jù)新增病例變化曲線，可將2020-01-21~

圖3 山東省新冠肺炎疫情發(fā)展過程

2020-03-11山東省疫情發(fā)展分為3個階段，分別為開始階段、爆發(fā)階段和穩(wěn)定階段。

1月21日至1月27日為開始階段，外省攜帶病毒人員進入山東省，輸入、本土病例逐漸增加，此階段增長曲線總體穩(wěn)定上升，新增病例總體呈逐日增加狀態(tài)。

1月28日至2月10日為爆發(fā)階段，雖然在這個階段人為管控措施強硬，但由于存在潛伏期，前期未表現(xiàn)癥狀的患者出現(xiàn)癥狀，此階段增長曲線坡度變陡，每日新增病例變化波動較大，均在20例以上，1月28日單日新增病例達到次高峰34例，即2月5日新增病例達到峰值45例。

2月11日至3月11日為穩(wěn)定階段，該階段每日新增病例數(shù)雖在2月13日有波動，但總體呈下降趨勢，整體病例數(shù)量趨于穩(wěn)定，增長曲線趨于平緩。

2.2.2 不同類型病例時序特征

統(tǒng)計山東省新增輸入、本土病例數(shù)量的變化情況（圖4），截至3月11日，山東省輸入、本土病例分別確診了230例和322例。新冠肺炎在疫情發(fā)展的3個階段表現(xiàn)出不同擴散特征，開始階段以輸入病例為主，爆發(fā)和穩(wěn)定階段主要為本土病例。

圖4 山東省新增輸入和本土病例數(shù)量

新增輸入患者的數(shù)量在1月28日達到峰值（24例）后明顯趨于下降，本土病例最先在1月25日出現(xiàn)，新增本土病例數(shù)量在2月5日到達34例峰值后，同樣呈下降趨勢。這表明山東省嚴(yán)格的“封路封村”措施對阻斷輸入有了顯著成效。本土病例數(shù)量增長趨勢與輸入病例的增長趨勢基本相同，但本土病例的峰值日期比輸入病例峰值日期延遲了8 d。根據(jù)中國疾病預(yù)防控制中心發(fā)布的《2019新型冠狀病毒疫情進展及風(fēng)險評估》，新型冠狀病毒的潛伏期3~7 d，最長不超過14 d。因此，本土新增確診高峰比輸入新增確診高峰滯后8 d屬合理周期，表明山東實施的精準(zhǔn)防控取得成效，輸入病例基本被追蹤，未出現(xiàn)滯后間隔久的大規(guī)模本土病例事件。

2.2.3 病例擴散比時序特征

計算山東省輸入、本土病例占比及擴散比的變化趨勢如圖5。自1月25日本土病例出現(xiàn)后，在疫情的開始和爆發(fā)階段累積輸入病例占比總體呈現(xiàn)穩(wěn)定下降趨勢，累積本土病例占比則相反，3月11日累積輸入病例占比穩(wěn)定為42%，累積本土病例占比58%。

圖5 山東省輸入、本土病例占比及擴散比變化

擴散比曲線與圖3增長曲線趨勢相似，3月11日擴散比上升至最高，穩(wěn)定為1.4，即1個輸入患者平均傳染1.4個本地人。北京實施管制后擴散比為1.5[13]，山東省的擴散比低于北京，再一次印證山東省迅速啟動的嚴(yán)格疫情防控措施對阻斷外來人員感染同時降低本地傳染取得了顯著成效。

2.3 山東省新冠肺炎空間特征

2.3.1 確診病例空間分布變化

截至3月11日，除東營市，山東省15個城市發(fā)生了新冠肺炎疫情。根據(jù)上述劃分的疫情三階段，選取1月21日、1月27日、2月10日和3月11日4個時間點統(tǒng)計山東省各縣市區(qū)累計病例數(shù)并繪制疫情地圖，如圖6所示。

圖6 山東省不同時間各城市確診病例的疫情地圖

2020-01-21新冠肺炎疫情最先出現(xiàn)在青島市市南區(qū)。1月27日，疫情已經(jīng)發(fā)展到除東營市外的15個城市，濟南市市中區(qū)、濟寧市任城區(qū)和威海市環(huán)翠區(qū)確診病例總數(shù)最多（4例）；截至2月10日，15個地市累計確診病例數(shù)進一步增多，共有97個區(qū)縣出現(xiàn)確診病例，其中濟南市市中區(qū)和聊城市東昌府區(qū)累計確診病例達27例，濰坊市奎文區(qū)、泰安市泰山區(qū)和威海市環(huán)翠區(qū)累計確診病例均突破20例。截至3月11日，山東省共有99個區(qū)縣出現(xiàn)確診病例，濟寧市任城區(qū)累計確診病例最多，達29例。山東省新冠疫情總體呈東部和南部較重、北部較輕的空間特征。

2.3.2 確診病例空間相關(guān)性

利用GeoDa軟件進行空間自相關(guān)分析，計算整體病例、輸入病例和本土病例的Moran′sI1（表1）。結(jié)果表明，山東省區(qū)縣整體病例和本土病例的全局Moran′sI1指數(shù)分別為-0.036 9（P=0.306）和-0.045 3（P=0.246），表明整體病例與本土病例不存在顯著性空間自相關(guān)性。山東省區(qū)縣輸入病例的全局Moran′sI1指數(shù)為0.087（P=0.047），表明輸入病例存在全局相關(guān)性顯著正相關(guān)。

表1 山東省確診病例全局空間自相關(guān)分析

計算輸入病例的局部Moran′sI2，以縣級為單位制作局部空間集聚圖（圖7）。結(jié)果表明，山東省輸入病例的高-高集聚區(qū)主要分布在濟南市的歷城區(qū)和歷下區(qū)、煙臺市牟平區(qū)和芝罘區(qū)；高-低集聚區(qū)主要分布于德州市的德城區(qū)和禹城市、淄博市的博山區(qū)、濰坊市的奎文區(qū)、泰安市的東平縣以及濟寧市的任城區(qū)和曲阜市；低-高集聚區(qū)主要分布于煙臺市的萊山區(qū)和威海市的榮成市；低-低集聚區(qū)主要分布于東營市、濰坊的壽光市和濱州市博興縣。

圖7 輸入性新冠肺炎疫情空間集聚

山東省新冠肺炎疫情空間擴散過程屬于遷移擴散模式[14]，輸入病例的空間集聚分布并不完全遵循與湖北省地理鄰近特征。交通技術(shù)的進步打破了傳統(tǒng)的地理近鄰特征，擴大了疫情在空間上的傳播范圍，同時控制輸入性風(fēng)險至關(guān)重要，因此應(yīng)重視在交通出行方面的疫情防控。

2.3.3 病例擴散比空間特征

根據(jù)自然間斷點分級法將病例擴散比分為4級，繪制病例擴散比空間分布圖（圖8）。擴散比低的地區(qū)分散分布，魯東、魯中和魯南地區(qū)疫情擴散形勢嚴(yán)峻。分析病例擴散信息發(fā)現(xiàn)，海陽市、淄川區(qū)和昌樂縣一半以上本土病例由家庭集聚所致。東昌府區(qū)23例本土病例均因某超市工作人員感染引發(fā)的包括家人與同事在內(nèi)被感染事件，泰安市泰山區(qū)5例本土病例系醫(yī)院集聚所致。因此，擴散比較高的區(qū)縣多數(shù)為家庭集聚性擴散病例。家庭是疫情傳播的主要場所，政府應(yīng)著重加強社區(qū)疫情科普宣傳工作。

圖8 山東省各區(qū)縣擴散比空間分布

3 結(jié)語

本研究從時間和空間2個角度，基于整體病例、輸入本土病例數(shù)量以及擴散比3個維度，研究山東省2020-01-21~2020-03-11疫情發(fā)展過程，分析病例的性別及年齡構(gòu)成特征，在區(qū)縣尺度上探究病例分布空間相關(guān)性。研究發(fā)現(xiàn)：

1）山東省新冠肺炎疫情呈現(xiàn)男多女少的性別結(jié)構(gòu)特點和中年人最多、青年人其次、老年人第三的年齡結(jié)構(gòu)特征，老齡患者主要為本土病例。

2）山東疫情發(fā)展經(jīng)歷分為3個階段，1月21日至1月27日為疫情開始階段，以輸入病例為主；1月28日至2月10日為疫情爆發(fā)階段，2月11日至3月11日為疫情穩(wěn)定階段，爆發(fā)和穩(wěn)定階段以本土病例為主。本土病例數(shù)量增長趨勢與輸入病例的增長趨勢相似，本土病例的峰值日期比輸入病例峰值日期延遲了8 d，擴散比為1.4。

3）山東省新冠疫情總體呈東部和南部較重、北部較輕空間特征。山東省整體病例和本土病例不存在空間集聚特征，輸入病例存在一定空間集聚性，高集聚區(qū)主要分布在濟南市的歷城區(qū)和歷下區(qū)、煙臺市牟平區(qū)和芝罘區(qū)，交通技術(shù)的進步打破了傳統(tǒng)的地理近鄰特征，因此應(yīng)重視交通出行方面的疫情防控。另外，家庭也成為新冠肺炎疫情傳播的主要場所，社區(qū)應(yīng)加強疫情科普宣傳工作，公共場所應(yīng)及時做好隔離、消毒工作。