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文章信息
- 吕锡宏, 王瑞平, 郭晓芹, 费胜军, 庞博文, 冷培恩
- LYU Xi-hong, WANG Rui-ping, GUO Xiao-qin, FEI Sheng-jun, PANG Bo-wen, LENG Pei-en
- 应用季节趋势模型预测上海市松江区白纹伊蚊密度
- Predicting the density of Aedes albopictus in Songjiang district, Shanghai, China, using a seasonal trend model
- 中国媒介生物学及控制杂志, 2019, 30(4): 427-429, 437
- Chin J Vector Biol & Control, 2019, 30(4): 427-429, 437
- 10.11853/j.issn.1003.8280.2019.04.016
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文章历史
- 收稿日期: 2019-02-16
- 网络出版时间: 2019-6-00 00:00
2 上海市疾病预防控制中心, 上海 200336
2 Shanghai Center for Disease Control and Prevention
白纹伊蚊(Aedes albopictus)在我国分布广泛,除扰人吸血外,还作为媒介传播登革热、基孔肯雅热、寨卡病毒病等多种蚊媒传染病,由于缺乏有效疫苗预防和特异药物治疗,白纹伊蚊密度监测与消杀是控制该类疾病的最有效方法。对白纹伊蚊密度进行监测,可以为登革热等疾病的风险评估、预测预警、防控提供参考依据[1],具有重要的公共卫生意义。目前白纹伊蚊密度监测仍以幼蚊监测方法为主,主要有布雷图指数法、诱蚊诱卵器法、标准间指数法等[2],上海市松江区从2014年开始设立白纹伊蚊密度监测点,运用诱蚊诱卵器法监测白纹伊蚊密度,监测点已经覆盖到全区15个街道(镇),白纹伊蚊密度呈现一定的季节性和周期性。为此我们利用2014-2018年4-11月松江区白纹伊蚊诱蚊诱卵器监测数据,应用移动平均法的季节趋势模型对松江区2019年4-11月的白纹伊蚊诱蚊诱卵器指数(MOI)进行预测分析,为登革热等蚊媒传染病的预警和防制提供参考依据。
1 材料与方法 1.1 数据来源白纹伊蚊密度选用松江区2014-2018年4-11月每月监测得到的MOI数据。
1.2 监测方法参考《登革热防治技术指南》[中疾控传防发(2014)360号]中的《媒介伊蚊监测指南》采用诱蚊诱卵器法进行监测。于4-11月每月中旬开展1次。每个监测点共放置不少于50只诱蚊诱卵器,主要布放在居民区、单位、学校等楼顶天台、工地、空中花园或外环境的树木、花草、灌木丛等公共绿化带等,每25~30 m布放诱蚊诱卵器1个,在诱蚊诱卵器中加入10~15 ml的脱氯水,放入圆形滤纸,连续布放4 d,第4天检查,记录回收的有效诱蚊诱卵器数、诱捕到成蚊或蚊卵或伊蚊幼蚊的阳性数,计算MOI。MOI=阳性诱蚊诱卵器数/有效诱蚊诱卵器数×100。
1.3 分析方法采用Excel 2003对松江区2014-2018年MOI以月为时间序列拟合趋势方程建立预测模型,运用移动平均法对2019年的白纹伊蚊密度变化趋势进行预测。
2 结果 2.1 拟合趋势方程以“月”为时间序列分别统计2014-2018年每月松江区白纹伊蚊MOI,由于模型拟合的要求,松江区未开展监测的1-3、12月诱蚊诱卵器数值暂以0填充。这样以月次(1~60月)为自变量,MOI为因变量拟合线性趋势方程为y=0.081 5x+2.534 8(具体做法:在Excel 2003中作图后,点中图中密度曲线后,右键选择“添加趋势线”选项并显示公式即可),显示松江区白纹伊蚊密度变化呈现明显季节性,每年的6-9月为密度高峰,且密度短期内具有逐年升高的趋势,见图 1。
2.2 残差和移动平均值的计算每年按12个月计算,2014-2018年月次排序依次为1~60月,再用每月实际监测的MOI减去按月次代入趋势方程中计算的理论值,得到2014-2018年每月MOI残差值(例如:2018年8月监测的MOI为18.47,而2018年8月对应的排序月次为56,代入y=0.081 5x+2.534 8得到理论的MOI为7.10,故残差为11.37,其他依次类推),再以同期数据前后1个时期的残差值的算术平均值为移动平均值,即为到2019年同期的残差值(移动“窗口”可以根据实际进行调整,本文的“窗口”为5×3=15,如2019年6月移动平均值是用2014-2018年每年5-7月的残差值共15个数据计算平均值,为5.17,其余月次移动平均值依次类推),见表 1。同时计算预测模型的相对误差:相对误差=(趋势值-实际值)/实际值×100%,2014-2018年的平均相对误差为12.82%。
2.3 2019年松江区白纹伊蚊MOI预测2019年月份接2018年月次排序为61~72月次,代入趋势方程y=0.081 5x+2.534 8,得到2019年1-12月的MOI的理论趋势值(Yc),再分别与2019年1-12月移动平均残差值(Et)相加,即可得到2019年1-12月的每月MOI预测值(Yy)。由于2019年的1-3月及12月MOI预测值,是基于模型拟合的需要,以2014-2018年未开展监测的1-3、12月MOI数值暂以0填充而计算获得,故不能作为参考应舍弃,只保留4-11月的预测值,见表 2。这样与2014-2018年4-11月的MOI整合,依据“MOI≥5有传播风险,≥10有暴发风险,≥20有区域流行风险”伊蚊密度传病风险标准,以5为警戒值,10为预警值,绘制2014-2019年松江区白纹伊蚊密度预警控制图(图 2)。2019年仅4月MOI < 5,5-11月的MOI均 > 5,6-9月的MOI均 > 10,密度高峰在7月,整体上2019年白纹伊蚊密度仍较高。
3 讨论白纹伊蚊作为我国登革热的主要传播媒介,密度高低直接影响了登革热发生可能性和流行程度。媒介伊蚊密度监测作为登革热防控工作的首要环节,可以为登革热的风险评估、预测预警、防控效果评估提供数据支持。目前,我国已在媒介伊蚊分布的23个省(自治区、直辖市)按照Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ地区划分开展媒介伊蚊监测工作[1],其中上海市属于Ⅱ类监测地区,采取的诱蚊诱卵器法在4-11月每月开展1次。利用现有的监测数据,通过合适的方法建立密度预测模型,主动预警,早期了解白纹伊蚊密度变化趋势,及时采取有效防控措施,对指导登革热防控具有重要的现实意义,也是目前研究的重点问题之一。
在卫生研究领域,许多疾病(传染病、慢性非传染性疾病等)受自然、社会、环境等多种因素的影响而呈现出季节性和趋势性变化[3]。季节趋势模型同时兼顾了趋势性和季节性的影响,能够消除时间序列中的偶然因素对预测结果的影响,突出反映趋势性和周期性的变动,能够得到较为接近实际的预测结果,该模型较多应用在手足口病、甲肝、疟疾、流行性腮腺炎等传染病和医疗机构门诊就诊人次的预测[4-8],而在病媒生物监测方面的预测应用很少。本文尝试应用移动平均法的季节趋势模型来预测2019年4-11月松江区白纹伊蚊密度变化情况,拟合计算的2014-2018年的预测值和实际值平均相对误差为12.82%,模型拟合较好,可预测2019年情况。预测结果显示,整体上2019年白纹伊蚊密度仍较高,单峰分布,密度高峰在7月,依据登革热风险评估标准[1],2019年的5-11月MOI均 > 5,有传播风险,6-9月的MOI均 > 10,有暴发风险。可根据每月的密度监测值,参考密度预测值提前做出预警,及时作出反应,从2019年5月起便要加强全区的白纹伊蚊密度控制以压制高峰,降低登革热流行风险。
目前,蚊虫密度预测及模型研究较多,包括差分自回归移动平均(ARIMA)模型、灰色多变量灰色模型、神经网络模型等[9-12],但这些模型及软件使用均较复杂。季节趋势模型运用计算机计算数据,能充分利用原始数据,方法简便易于掌握、结果直观,具有较高的合理性、可靠性和实用价值[13],适合疾病控制和社区平常的媒介监测预测分析使用。需要注意的是,季节趋势模型由于数学模型的导出忽略了不规则变动,仅适用于短期预测[14]。另外,预测的仅是理论数值,而实际中密度变化受气候、社会及爱国卫生运动等多种因素影响,需要结合实际,判断结果是否适用并及时更新数据拟合方程,使得理论值更加接近实际,以达到更好的预测效果,来更好地指导媒介密度控制工作。
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