项目名称：基于时空模型的血吸虫病和疟疾分布与传播规律的研究

完成单位：江苏省血吸虫病防治研究所

中国疾病预防控制中心寄生虫病预防控制所

扬州市疾病预防控制中心

完成人：杨国静、周晓农、孙乐平、洪青标、杨坤、梁幼生、王伟明、高扬、高琪

一、项目概况：

项目研究经费来源世界儿童基金会联合国发展署世界银行世界卫生组织热带病培训规划署项目；国家自然科学基金项目。

项目研究起止时间1999年9月10日－2009年12月30日

国内外研究进展：地理信息系统（GIS）遥感（RS）这一新兴技术的出现和发展，为疾病、环境等监测开拓了新思路，并可望成为常规的监测工具之一。国际上，在进入21世纪后才分别在非洲、南美洲、亚洲等地区将GIS/RS应用于多种媒传疾病（血吸虫病、疟疾、丝虫病、登革热、莱姆病等）的监测工作中，应用不同方法建立了预测疾病发展趋势的统计模型；国内在血吸虫病等寄生虫病也开展了较多的研究，项目组成员周晓农等于1998年应用GIS数据空间分析和地图重叠分析，显示血吸虫传播指数（指数值大于900）的分布基本上与中国南部地区的血吸虫病流行区相吻合，又选用地理信息系统和遥感技术建立数学模型对中国南京和江苏省周围地区血吸虫病流行进行了预测，并在洪水后利用TM遥感卫片监测江滩变化以了解钉螺孳生地的变化。但以上研究主要停留在应用统计模型方法来比较分析影响血吸虫病、疟疾流行的因素，然后获得高危流行区域地图。

本研究基于生态学的理论，将生态学的基本原理和方法同流行病学、概率论与数理统计、系统论等相结合，进一步深入探讨传染病时空分布特征对疾病传播扩散的影响，并利用多层复合模型建立相应的时空传播模型。通过对血吸虫病、疟疾及其媒介（中间宿主）等的传播模型研究，明确这两种疾病的时空分布特征及其时空传播规律，为疾病预防控制及其效果评价提供技术支持。

二、项目研究内容与方法：

媒介生物模型的建立基于生物学、数理统计学等方法，开展媒介与中间宿主的生物适生性模型的研究，包括温度对血吸虫在钉螺体内发育及对钉螺休眠的影响，内禀因素对热带地区蚊虫种群消长的影响，内外禀因素协同作用对热带蚊虫种群消长的影响；预测热带蚊种暴发的时间和强度从而优化防治策略。

血吸虫病传播动力学模型的研究基于时空交互作用模型和气候积温生物学模型，开展气候变化对血吸虫病分布与传播影响的研究，包括血吸虫病GIS数据库的建立，血吸虫病患者与钉螺分布的空间自相关分析，基于生长发育积温的时间序列对血吸虫病的传播的预测，气候变化对血吸虫病传播范围的影响，南水北调工程对血吸虫病传播扩散影响，贝叶斯时空模型对江苏省血吸虫病传播的研究。

疟疾传播动力学模型的研究基于生长积温模型和多因素空间复合模型，开展江苏省及全国疟疾流行态势的研究，包括基于生长发育积温的江苏省疟疾流行地理信息系统预测模型的研究，应用遥感资料预测疟疾流行趋势的可行性研究，多因素空间复合模型预测我国疟疾流行区分布态势。

三、项目研究结果和结论：

1．媒介生物模型的建立建立了血吸虫和钉螺适生性模型，获得了血吸虫在螺体内发育起点温度为15．3＆deg；C，钉螺休眠临界温度为6．4＆deg；C。建立了蚊虫密度依赖性和密度独立性模型，预测热带地区蚊虫暴发的时间和强度从而优化防治策略。应用密度依赖模型研究蚊子丰度（高峰和低谷）与环境因素的关系，发现月最高潮水高度、月积累低谷潮水高度或月的总雨量，与高峰期蚊子的密度呈负相关。

2．血吸虫病传播动力学模型的研究建立长江下游3省血吸虫病GIS数据库，分析了血吸虫病患者与钉螺分布的空间自相关性，揭示血吸虫病的分布规律和流行态势。建立了日本血吸虫生长发育积温模型，分析预测了江苏省血吸虫病的传播范围和程度，发现气温在过去30年有上升趋势，血吸虫生长发育积温带向北推移。建立了钉螺孳生地预测模型，发现在气候变暖和南水北调工程对血吸虫病传播潜在影响下，中国有41335km²的区域可成为钉螺潜在孳生地，将可间接导致2．1千万的人口受到血吸虫病潜在威胁，其中南水北调区的洪泽湖、白马湖及高邮湖周围钉螺潜在孳生地面积为163．6km²。优化建立了日本血吸虫病传播贝叶斯时空模型，发现血吸虫感染与NDVI值呈负相关，而与LST值呈正相关，能较好预测江苏省血吸虫病的传播范围和强度。

3．疟疾传播动力学模型的研究建立了疟原虫生长发育积温的疟疾预测模型，获得的江苏省疟疾TGDD预测分布图与江苏省14年疟疾平均发病率分布图基本吻合。建立了应用卫星遥感资料分析技术预测疟疾分布与流行趋势的新方法。建立了疟疾流行多因素空间复合模型，发现TGDD、降雨、相对湿度3种气象因子按5∶3∶2比例空间叠加复合图与全国疟疾流行区域分布基本一致。

四、项目推广应用情况：

项目组共在国内外15种核心期刊（国外10种、国内5种）发表论文22篇（国外13篇、国内9篇），有12篇被SCI收录（影响因子3．5以上有5篇），累计SCI影响因子达36．471（最高为ADVANCESINPARASITOLOGY的6．231），累计被引用285篇次（国外149篇次、国内136篇次），其中他引214篇次（国外98篇次、国内116篇次）。

项目组编写了《空间流行病学》和《实用钉螺学》等专著，将建立的方法、主要研究结果、以及在不同疾病的应用情况等收录其中，已在全国各省寄生虫病研究所和大专院校等作为研究生培养的主要教材。

研究将地理信息系统（GIS）、遥感（RS）技术和时空预测模型等应用于国内外相关疾病的监测研究，突出的创新意义在于将现代技术引入疾病监测领域，与国内为数不多的同类研究共同引领该领域的未来发展。研究成果中若干重要部分已经并且将继续作为国家在相关疾病控制管理决策中的科学依据发挥作用，已为我国血吸虫病、疟疾防治决策及管理提供了技术支撑，成果在国际上显示了我国在成果涉及领域内的优势，也为未来相关领域可持续发展建立起了高端人才贮备。