中国媒介生物学及控制杂志  2022, Vol. 33 Issue (6): 869-872, 878

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李炳辉, 刘砚涛, 马小芳, 王伟, 宋富成, 孙庚晓, 姜洪荣, 付齐齐
LI Bing-hui, LIU Yan-tao, MA Xiao-fang, WANG Wei, SONG Fu-cheng, SUN Geng-xiao, JIANG Hong-rong, FU Qi-qi
媒介蚊虫季节消长趋势分析方法的探讨与比较
Discussion and comparison of methods for analyzing the seasonal fluctuation trend of mosquito vectors
中国媒介生物学及控制杂志, 2022, 33(6): 869-872, 878
Chin J Vector Biol & Control, 2022, 33(6): 869-872, 878
10.11853/j.issn.1003.8280.2022.06.020

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收稿日期: 2022-06-30
媒介蚊虫季节消长趋势分析方法的探讨与比较
李炳辉1,2 , 刘砚涛1,2 , 马小芳1,2 , 王伟1,2 , 宋富成1,2 , 孙庚晓1,2 , 姜洪荣1,2 , 付齐齐1,2     
1 青岛市疾病预防控制中心消毒与病媒防制所/学校卫生所, 山东 青岛 266033;
2 青岛市预防医学研究院, 山东 青岛 266033
摘要: 目的 探讨并比较媒介蚊虫季节消长趋势分析的4种方法。方法 应用图示法、聚类分析法、季节指数法和游程检验法对青岛市蚊虫国家级监测点2017-2021年成蚊监测数据进行季节性分析,采用描述性分析的方法比较4种方法的应用效果。应用WPS 2012软件整理数据,并进行图示法和季节指数法分析,SPSS 23.0软件用于聚类分析法和游程检验法分析。结果 图示法、聚类分析法和季节指数法均得出成蚊消长趋势具有季节性特征,季节消长高峰期集中在6-9月;游程检验法得出成蚊消长趋势有季节性特征,且差异有统计学意义(Z=-2.119,P=0.034)。结论 4种方法均可用于媒介蚊虫季节消长趋势的分析和判定,图示法、聚类分析法和季节指数法能够获得季节消长的高峰时间段,而游程检验法能作出有无统计学意义的判断,研究者可根据分析目的和工作需要,灵活选用各类方法。
关键词: 媒介蚊虫    季节性特征    聚类分析    季节指数    游程检验    
Discussion and comparison of methods for analyzing the seasonal fluctuation trend of mosquito vectors
LI Bing-hui1,2 , LIU Yan-tao1,2 , MA Xiao-fang1,2 , WANG Wei1,2 , SONG Fu-cheng1,2 , SUN Geng-xiao1,2 , JIANG Hong-rong1,2 , FU Qi-qi1,2     
1 Department of Disinfection and Vector Control/School Health, Qingdao Center for Disease Control and Prevention, Qingdao, Shandong 266033, China;
2 Qingdao Institute of Preventive Medicine, Qingdao, Shandong 266033, China
Abstract: Objective To discuss and compare four methods for analyzing the seasonal fluctuation trend of mosquito. Methods The graphic method, cluster analysis, seasonal index, and run test were used to seasonally analyze the monitoring data of adult mosquitoes at national mosquito monitoring sites in Qingdao, China, 2017-2021, and the application effects of four methods were compared by descriptive analysis. WPS 2012 software was used to collate data, and the graphic method and seasonal index analysis. SPSS 23.0 software was used for cluster analysis and run test analysis. Results Graph method, cluster analysis, and seasonal index showed that the fluctuation trend of adult mosquitoes had seasonal characteristics, and the peak of seasonal fluctuation was concentrated in June to September. The run test showed that the fluctuation trend of adult mosquitoes had statistically significant seasonal characteristics (Z=-2.119, P=0.034). Conclusion The four methods can be used to analyze and determine the seasonal fluctuation trend of mosquito. The peak period of seasonal fluctuation can be obtained by the graphic method, cluster analysis, and seasonal index, and the statistical significance can be determined by the run test. Researchers can flexibly choose or combine various methods according to their research objectives and work needs.
Key words: Mosquito    Seasonal characteristic    Cluster analysis    Seasonal index    Run test    

媒介生物传染病是由蚊、蚤、蜱等媒介生物传播的一类具有传染性的细菌、病毒或寄生虫病,其作为传染病的重要组成部分,造成约17%的全球传染病负担,构成了严重的公共卫生挑战[1]。受全球人口交流、城市化及气候变化、生态环境改变等社会、自然因素的影响,媒介生物传染病的流行特征也发生了变化,而莱姆病、发热伴血小板减少综合征等新发媒介生物传染病的发生对我国人民健康、经济发展及社会稳定造成了进一步威胁。掌握媒介生物密度、季节消长趋势、种群构成及分布特征,落实监测预警工作是媒介生物及相关传染病可持续精准控制的基础和前提,事关国家公共卫生安全和人民福祉。目前,在媒介生物季节消长趋势判定和分析方面,国内应用最多的是图示法,通过绘制某一时间范围内连续各月监测数据的曲线图观察季节消长趋势,而对于其他方法的使用少有报道[2-4]。因此,本研究以青岛市国家级监测点成蚊季节消长趋势分析为例,探讨并比较图示法、聚类分析法、季节指数法和游程检验法4种方法在媒介蚊虫消长趋势季节性判定和分析方面的应用效果,为媒介蚊虫及相关传染病监测预警、风险评估及可持续精准控制提供技术支持。

1 材料与方法 1.1 资料来源

成蚊监测数据来源于青岛市蚊虫国家级监测点(西海岸新区、平度市)2017-2021年成蚊监测报表。监测方法为诱蚊灯法,参照《全国病媒生物监测实施方案》,选择城镇居民区、公园、医院、民房、牲畜棚5种生境,每种生境选择2处监测点,每处选择远离干扰光源和避风的场所放置诱蚊灯1台,日落前1 h接通电源,直至次日日出后1 h,将捕获的蚊虫进行鉴别、计数。1-12月每月上下旬各监测1次,相邻两次时间间隔不少于10 d。

1.2 研究方法 1.2.1 图示法

绘制2017-2021年青岛市蚊虫国家级监测点各月成蚊监测曲线图。

1.2.2 聚类分析法

本研究应用聚类分析中的系统聚类法(Q型聚类),以月为分类对象,不同年份成蚊监测数为指标(指标1是2017年成蚊监测数、指标2是2018年成蚊监测数,以此类推),共5个聚类指标。先将12个对象(月)独自视作一类,将距离最近的一类进行合并,计算出新的一类,再根据新类与其他类的距离进行合并,不断重复,直到12个对象聚为一类。本次分析采用组间联接平方欧氏距离的方法进行对象间距离的测量,距离最近的一类进行合并。

1.2.3 季节指数法

计算2017-2021年同月成蚊监测数的合计数和同月平均数,然后计算连续5年总的月平均成蚊监测数,最后将5年同月平均数与总的月平均数对比,得到各月的季节指数。根据各月季节指数的大小变化分析成蚊季节消长趋势,若季节指数 > 100%,表示该月为季节消长高峰期,若季节指数≤100%,表示该月份为非季节性高峰期。季节指数计算公式如下。

1.2.4 游程检验法

游程检验又称为“连贯检验”,可根据游程的个数检验某一时间序列的随机性。1-12月成蚊监测数构成一组时间序列,以中位数M为检验值,成蚊月监测数≥M记为“1”,< M记为“0”,连续出现“0”或者“1”的区段称为游程,如“00/1/000/111/000”,则游程的个数为5。通过对上下交错形成的游程个数进行检验来判断该序列是否随机,可用来观察成蚊消长趋势是否存在聚集性。游程检验的无效假设H0为该时间序列中0和1的排列是随机的,备择假设H1为序列中0和1的排列是非随机的。

1.3 统计学分析

采用WPS 2012软件整理数据,并进行图示法和季节指数法分析,采用SPSS 23.0软件进行聚类分析法和游程检验法分析,检验水准α=0.05。

2 结果 2.1 季节消长趋势

2017-2021年成蚊季节消长趋势图呈单峰型分布,5月开始监测到成蚊,6-9月达到高峰期,具有明显的季节性特征。见图 1

图 1 青岛市2017-2021年成蚊监测季节消长趋势 Figure 1 Seasonal fluctuation trends of adult mosquitoes monitored in Qingdao, 2017-2021
2.2 聚类分析

2017-2021年1-12月成蚊监测数系统聚类谱系图显示,全年12个月可以分为3类,1-5月、10-12月为第1类,6-8月为第2类,9月为第3类。结合成蚊月监测数,6-9月为高峰期,9月为成蚊消长高峰月。见图 2

图 2 青岛市2017-2021年各月成蚊监测系统聚类谱系图 Figure 2 Hierarchical clustering diagram of adult mosquitoes monthly monitored in Qingdao, 2017-2021
2.3 季节指数

1-5月季节指数逐渐上升,10-12月逐渐降低,均 < 100%,属于成蚊监测数较低的月份。而6-9月季节指数均 > 100%,其中9月季节指数达到全年最高,为436.97%,为成蚊消长趋势的高峰期。见表 1

表 1 青岛市2017-2021年成蚊监测月季节指数变化 Table 1 Monthly changes in seasonal index of adult mosquitoes monitored in Qingdao, 2017-2021
2.4 游程检验

以蚊虫监测同期平均数的中位数84.70为检验值,对成蚊月监测序列进行游程检验,游程个数为3,P=0.034,2017-2021年成蚊月监测序列不符合随机分布,存在聚集性。见表 2

表 2 青岛市2017-2021年成蚊月监测数游程检验符号变化 Table 2 Monthly changes in run test symbols for number of adult mosquitoes monitored in Qingdao, 2017-2021
2.5 不同方法比较

4种分析方法均可得出成蚊消长趋势具有季节性特征,游程检验法通过统计推断得出成蚊消长趋势具有季节性特征,可信度较高。图示法、聚类分析法和季节指数法不仅能得出消长趋势是否存在聚集性,还能得出具体的聚集时间,均显示6-9月为成蚊季节消长高峰期。见表 3

表 3 4种方法季节性分析结果比较 Table 3 Comparison of seasonal analysis results of four methods
3 讨论

媒介生物传染病是我国传染病的重要组成部分,包括10种法定报告传染病、10种常见非法定报告传染病和其他大量被忽视的、未知的和新发的媒介生物传染病,多样性极高[5]。随着“一带一路”倡议的不断推进,登革热、黄热病等媒介生物传染病不断从周边及沿线国家传入到我国,且逐渐有北上趋势[6-9]。当前,我国同时存在新发和再发及输入和本地暴发的双重风险和负担,面临严峻的公共卫生挑战[10-11]。绝大多数媒介生物传染病缺乏有效的疫苗和防治药物,而媒介生物密度高低与该类传染病的发生和流行密切相关[12-13]。因此,掌握本地媒介生物密度、季节性特征,科学开展媒介生物监测预警是有效防控媒介生物及相关传染病的关键措施[14]。经文献检索,目前媒介生物季节消长趋势分析多以某一年或连续多年时间范围内各月监测数据季节特征分析为主,尚无统一判定和分析方法。而同一时间范围内同一时间层面的一组数据,用不同分析方法得出来的结论也不尽相同。因此,在进行媒介生物消长趋势季节性判定时,应同时包含时间范围、时间层面和分析方法3个要素。

综合考虑以上3要素,本研究应用图示法、聚类分析法、季节指数法和游程检验法从不同角度对青岛市2017-2021年各月成蚊监测数据进行了季节性分析,结果均显示成蚊消长趋势具有季节性特征,但4种方法繁易程度不同,且侧重点也不尽相同。结合李炳辉等[15]报道的集中度和圆形分布法在青岛市蚊虫季节消长趋势分析中的应用,6种方法比较发现,图示法、集中度法、聚类分析法、游程检验法和季节指数法易于理解,计算简便,可通过Excel和SPSS等软件快速实现,而圆形分布法的计算相对繁琐[15-17]。图示法侧重于将连续监测数据绘制成曲线图,易于理解,可视性较强;集中度法侧重于将月监测数据聚集性通过M值量化,可以比较不同时期或者同一时期不同区域媒介蚊虫消长趋势季节性强弱,但适用范围较局限;圆形分布法则侧重于判定聚集倾向时间,能够推断出具体的高峰时间段和高峰日,可用于不同时期和不同地区媒介蚊虫消长高峰的动态观察和比较,适用时间范围更广更灵活;聚类分析法侧重于按媒介生物月监测数对12个月进行不同层次的归类,适宜于连续多年监测数据季节性特征的分析,可得出某一时间层面的不同聚类结果;游程检验法侧重于对月监测数构成的时间序列进行随机性检验,可以进行统计推断,但该方法对信息提取不充分;季节指数法侧重于根据指数是否 > 100%判断高峰期,但仅通过单一数值判定易导致低估或高估,可结合游程检验法和图示法用于季节消长趋势的初步识别。此外,圆形分布法和游程检验法可以进行统计推断,结果可信度较高。综上所述,在进行季节消长趋势分析和判定时,应与媒介蚊虫的生活习性及孳生特点有机结合,根据研究目的和工作需要灵活选用各类方法,为媒介蚊虫可持续控制提供科学依据。

利益冲突  无

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