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GIS技术在登革热媒介传染病中的运用

登革热为伊蚊为媒介急性传染疾病属于自然医源性疾病,前苏联学者巴甫洛夫斯基提出自然疫源性学说指出,“病原体、媒介和宿主是在一定地理景观中特定区域的生物群落中的共生物”,明确地表明研究虫媒传染病(包括登革热)时,需要考虑地理空间因素(唐家琪,2005)。而且,登革热传播疾病的监测和控制依赖于对媒介伊蚊生态学的掌握。媒介生物生态学是研究媒介与环境之间的关系,其中它们在空间、时间上分布以及这对登革热疾病的影响是研究最要重要内容之一。由于各种环境因素在空间不同的尺度上存在异质性,描述、分析这些异质性与登革热媒介、登革热疾病之间的关系,必须借助于以GIS为核心的3S技术平台的空间分析工具(Kitron U,1998)

 

    3S 技术包括地理信息系统(GIS)、全球定位系统(GPS)以及遥感技术(RS)。在研究媒介传染病和环境之间关系时,可以通过GPS精确获取相关空间地理位置的数据,通过RS获得各种地理景观特征(土壤、建筑、植被以及水文等等)的数据,所有这些数据以及其他属性、气候数据等等,都可以整合到GIS这个数据标准化管理平台上, 通过进一步各种空间统计方法分析媒介、疾病和环境之间关系。

 

    随着GIS RS一体化技术的发展以及更高分辨率RS资料的产生,GPS定位技术的精度提高,3S在流行病学与疾病监测、预测中有着广阔的应用前景。在媒介疾病的监测和控制中,RS GIS主要解决的以下问题:(1)虫媒和宿主的地区分布特点;(2)环境(地理、社会和气候)的特点及变化;(3)虫媒和宿主的分布变化及预测;(4)指示疾病的危险区域。若以研究目的,3S技术考虑解决的关键问题是:1、新发疾病源于哪里?(Gibbons 19932、哪些因素决定一种疾病的空间分布?如何确定地区和区域疾病的传播风险 (Kitron U,1998) ?在登革热和登革出血热研究中GIS GPS RS技术越来越得到广泛地应用(Sithprasasna et al., 1997)。

 

    1  3S技术的登革热疾病监测和控制中运用

 

    1)、描述疾病和病媒媒介的空间分布;

 

    准确了解登革热病例和伊蚊媒介的空间分布,在登革热疾病和媒介控制起着至关重要作用。GIS技术可以生成可视化图像,准确反映出病例和媒介的空间位置,甚至可以改进监测技术。在秘鲁的登革热疫区通过对比传统的普查方法和基于GIS快速的随机抽样方法,监测登革热媒介埃及伊蚊的各种密度指数。结果表明,虽然基于GIS抽样方法的结果与实际真实的结果相对较高,但是模拟结果的置信区间包括了真实结果,能够很好的估计的密度。因此,基于GIS的快速方法是一种高效、准确和经济的埃及伊蚊监测方法(Morrison et al.2004)。美国学者近来开发了基于万维网多媒体GIS系统,在墨西哥和美国边界地区监测登革热媒介埃及伊蚊的种群分布。这个监测系统中收集数据来源更加多元化,包括野外直接采集数据、卫星遥感数据、气候数据、全息图片以及普通相片等等。系统具有交互性,使用者可以在不同地方通过网络上传和下载数据,并利用该系统形成自己假设检验,验证研究结论(Moreno-Sanchez et al 2005)

 

    2)、区分疾病的高发和低发区。

 

    区分疾病高发区和低发区,确定影响疾病的暴露因素,对预防和控制登革热十分关键。白纹伊蚊和埃及伊蚊是传播登革热的最主要的媒介。在美国Portland登革热疫区同时存在着两种媒介时,运用GIS技术分析登革热发生风险与住所内以及其附近的白纹伊蚊幼虫密度有关,而且与埃及伊蚊的密度无关;并且通过调查两种媒介的幼虫空间分布情况,确定疫区各个区域内登革热爆发的风险。因此,确定室内白纹伊蚊是优先控制对象(Alim et al., 2003)。在泰国运用土地利用地图和GIS系统,结合疫区的酶联免疫吸附实验,研究景观特点对登革热爆发的风险影响。研究结果表明,在城市郊区和农村,影响登革热爆发的风险因素不同。在城市郊区人类行为以及建筑物质量比环境因素更能影响登革热的爆发,但是在农村区域居民住周围的环境(自然和农业土地盖度)降低登革热的爆发风险(Van Benthem 2005)。

 

    3)、预测未来登革热流行情况或病媒蚊虫的潜在分布区;预测疾病或虫媒生物的相应变化

 

    全球气候的变化、人口的增加以及登革热媒介环境改变(城市化、入侵到其他地区、污染)等等因素,将影响登革热疾病及其媒介分布的范围、流行的特征发生改变。 GIS  可以成功应用于研究这些因素变化,对于登革热疾病和媒介的潜在影响。Kobayashi et al (2002)利用GIS技术分析了影响日本白纹伊蚊的分布北界的气候因素,并且利用在日本的研究结果预测在北美分布可能北界,预测结果表明在北美东北部城市将是白纹伊蚊的潜在分布区,并建议这些城市要加强登革热媒介白纹伊蚊的监测。Hales等人(2002)运用GIS技术和回归模型,预测当全球气候变暖以及人口增加对登革热潜在影响。预测的结果表明,到2085年全球将有大约50-60%人口受到登革热感染的危险。Annelise Tran  Marcel Raffy2006)利用遥感图片来描述自然和人文景观中描述环境的特点,综合运用媒介的扩散模型和模拟流行特征的分室模型,成功模拟了现实环境下登革热疫情的时间和空间动态。

 

    4)、突发性公共卫生事件的应急决策与制定和评价疾病的控制决策。

 

    在美国佛罗里达州,应用GIS系统研究1991-1992年登革热疫情爆发时登革热病例的时间和空间分布。通过对登革热病例的每周流行图谱进行分析,结果表明在整个社区范围内无论在空间还是时间上疾病的扩散速度极快,因此建议在登革热应急处理时,控制措施不能局限于疫情暴发区域,而应在整个社区(Morrison et al.,1998)。

 

    2  3S技术的运用存在的问题和发展前景

 

    上世纪末以来,在我国虫媒介传染病实际工作中,GIS 技术逐渐应用于运用于疾病的监测和防治中。利用地理信息系统对于疾病发病资料进行空间分析,以揭示疾病的空间分布特征、疾病与环境之间的关系以及模拟和预测将来的发展趋势。研究疾病包括疟疾、血吸虫以及登革热等(于国伟.2004;周晓农,胡晓抒,孙宁生,等.1998;郑英杰,钟久河,刘志德,等.1998;杨国静,周晓农,J.B.Malone,等. 2002;周晓农,杨坤,洪青标,等. 2004)。但是关于伊蚊为媒介研究实例极少,且研究比较粗糙。在 GIS系统中缺乏影响媒介分布关键空间数据,如植被的盖度、人口的密度以及土地景观结构等;研究的结论与病媒生态学观点并不十分吻合(易彬樘,徐德忠,张治英,等,2004)。

 

    尽管GIS/RS在我国应用于流行病学研究已有一定的进展,但进一步扩大其应用面临众多问题。

 

    GIS得出的结论以及产生的图像必须与流行病学和病媒生物学基本理论相吻合,否则对GIS技术更可能被滥用和误解。因此运用GIS技术过程,需要结合却准确流行病调查资料以及野外生态学调查结果,才能得出正确的结论。

 

    GIS系统在媒介疾病中更好地运用,取决于 GIS数据的准确性以及时效性。由于媒介传染病在时间和空间上都市不断的变化,方便快捷地准确获取GIS/RS新资料,对于反映疾病的流行特征十分重要。如何获取最新资料,尽快整合到系统中,就能更有效控制疾病的蔓延。

 

    GIS/RS信息应用于流行病实际,涉及到地学、生物、生态、计算机、遥感、数学、统计学等多学科知识,对应用人员要求较高,而现阶段这方面的复合性人才极其缺乏。

 

    这些问题如不能很好地解决,GIS/RS技术在疾病预防与控制领域将很难发挥其应有的作用。然而,GIS/RS终究是一种新的研究方法和手段,随着技术的逐步成熟和上述问题的逐步解决,可以相信,GIS/RS技术将把我国的流行病学研究与疾病预防工作提高到一个新前所未有的新阶段。