从群体角度来看，肺结核主要受社会、经济、人口、卫生服务等因素影响，这些因素会影响整个地区肺结核的传播和流行^[1-5]。传统的分析方法，仅从时间、空间或时空角度分析肺结核发病的影响因素，无法同时反映影响因素和时空效应对发病的影响。层次贝叶斯模型是一种空间流行病学方法，能够弥补传统分析方法的不足，很好地拟合影响因素和时空随机效应，通过层次模型的建立，可以避免参数过多导致的过拟合问题，使模型计算得到的结果更加准确^[6-7]。在“三位一体”结核病新型综合防治模式和运行管理机制下，上海市肺结核防控取得了显著成果^[8]，但人口流动性大、老龄化严重、耐多药肺结核的增加、合并其他疾病等都给防控带来了新挑战^[9-10]，为完成结核病控制战略的目标还需要很大的努力。而上海市作为特大城市，需要有针对性地对重点区域和时段进行科学防控^[11]。了解近年来上海市肺结核发生的时空特征、变化规律和影响因素，对进一步调整结核病控制战略提供科学依据至关重要。因此，本研究利用层次贝叶斯模型，从时空角度分析上海市肺结核的影响因素。最新研究表明，归一化植被指数与肺结核发病和死亡有关^[12-14]，夜间灯光指数与肺结核患者的死亡风险有关^[13]。本研究将归一化植被指数和夜间灯光指数作为可能的影响因素纳入研究，从时空角度探讨其与肺结核之间的关系，为将集成嵌套拉普拉斯近似算法应用于空间流行病学提供理论依据，为制定上海市肺结核区域化防控策略提供依据。

资料与方法

1. 资料来源：上海市户籍的肺结核病例来自中国疾病预防控制信息系统结核病管理信息系统。肺结核个案数据包括性别、年龄、职业、户籍、住址、诊断结果、诊断分型、登记日期、确诊日期等信息。经济、人口和卫生服务数据来自于上海市统计局(https://tjj.sh.gov.cn/index.html)和上海市各区统计年鉴。归一化植被指数从网站(https://ladsweb.modaps.eosdis.nasa.gov/search/)下载，通过测量近红外和红光之间的差异来量化植被，当归一化植被指数为负数时，很可能是水；指数接近1时，则可能是植被繁茂的绿地；当指数接近于0时，可能是城市化区域。夜间灯光指数从网站(https://eogdata.mines.edu/)下载，夜光指数在一定程度上反映城市经济水平和人口集中分布情况。地理信息系统数据来自于资源环境科学与数据中心(https://www.resdc.cn/Default.aspx)，主要包括上海市乡镇区划地图、坐标及编码等信息。

2. 研究区域：上海市下辖16个区，107个街道、106个镇和2个乡。中心城区包括浦东新区外环线以内的地区、黄浦区、徐汇区、长宁区、静安区、普陀区、虹口区和杨浦区；郊区包括浦东新区外环线以外的地区、闵行区、嘉定区、金山区、松江区、青浦区、奉贤区和崇明区。

3. 研究方法：

(1) 数据预处理：归一化植被指数和夜间灯光指数为卫星数据，通过ArcGIS 10.7和R 4.1.3软件进行提取处理。通过专业知识、文献综述和经验，初步确定肺结核的可能影响因素：地区人均生产总值(元/人)、人均工业总产值(元/人)、每万人医疗机构床位数(张/万人)、每万人拥有执业(助理)医师数(人/万人)、人口密度(人/km²)、老年人口比例(%)、归一化植被指数、夜间灯光指数。由于数据单位及量纲都不一致，指标间差异较明显，易对后续建模的效果和解释产生影响，故采用指标无量纲化对数据进行预处理，剔除方差膨胀系数 > 10的变量或无统计学意义的变量。

(2) 描述统计：通过ArcGIS 10.7软件，以街道/乡镇为单位构建上海市肺结核发病率的空间分布专题地图，通过全局空间自相关分析判断上海市肺结核发病率是否存在空间聚集性，通过热点分析判断热点地区和冷点地区，绘制热点-冷点空间效应分布图，从而探讨肺结核发病的时空分布特征。采用Joinpoint 4.9.1.0软件进行Joinpoint回归分析，计算肺结核报告发病率的年度变化百分比(APC)描述其时间变化趋势。

(3) 层次贝叶斯模型：是基于贝叶斯理论，根据样本信息与先验分布，对后验分布参数作出估计的模型。主要优势在于其考虑了估计中的不确定性，以及其处理数据缺失等问题的灵活性。模型包含3个层次：数据分布、时空过程和参数。本研究数据分布采用泊松分布。时空过程体现在结合不同的子模型来解释时空随机效应，如内在条件自回归(conditional autoregressive，CAR)^[15]和随机游走动态模型(random walk，RW)^[16]。指定逆伽玛分布作为贝叶斯框架中所有未知方差参数的先验分布。模型采用R软件包“INLA”中的集成嵌套拉普拉斯近似算法进行拟合，得到参数后验估计的均值和95%CI。研究假定肺结核发病数服从泊松分布^[17]，模型分解为影响因素协变量、空间和时间的分量。本研究的影响因素协变量包括地区人均生产总值、每万人医疗机构床位数、老年人口比例、归一化植被指数和夜间灯光指数。通过计算e^β进一步得到风险指标RR，来衡量疾病风险^[18]。双侧检验，检验水准α=0.05。

结果

1. 肺结核病例流行概况：2013-2020年上海市共报告肺结核病例29 281例，年均报告发病率为25.224/10万(表 1)。男性20 619例(70.42%)，女性8 662例(29.58%)；≥60岁年龄组最多(13 232例，45.19%)，0~14岁年龄组最少(99例，0.34%)；离/退人员人数最多(12 261例，41.87%)。2013-2020年的发病趋势呈先上升后下降的趋势，2014年达到最高(27.991/10万)(表 1)，经Joinpoint回归分析结果显示，2014-2020年的APC为-3.5%(95%CI：-4.9%~-2.1%)呈下降趋势(P=0.001)。上海市肺结核报告发病率最高为宝山区(35.697/10万)，发病率较低为长宁区(15.589/10万)和徐汇区(16.220/10万)，最低为黄浦区(15.361/10万)。

2. 肺结核病例空间自相关分析和热点分析：2013-2020年上海市肺结核报告发病率全局空间自相关分析结果显示，全局Moran's I值范围为0.12~0.27(均P < 0.05)，表明上海市肺结核报告发病率存在明显的空间正自相关性(表 1)。热点分析结果显示，2013-2020年上海市肺结核热点地区主要分布在周围的郊区，2013-2018年热点地区范围呈动态扩大的趋势，2018年热点地区范围达到最大，颜色也最深，2018-2020年热点地区范围减小；冷点地区主要分布在上海市中心区域和崇明区部分区域，呈动态变化，尤其是中心城区的冷点地区呈扩大的趋势，2019年的冷点地区范围达到最大，颜色也最深(图 1)。

3. 肺结核的可能影响因素：地区人均生产总值较高为黄浦区，较低为崇明区；人均工业总产值较高为嘉定区，较低为虹口区；每万人医疗机构床位数较高为黄浦区，较低为松江区；每万人拥有执业(助理)医师数较高为黄浦区，较低为松江区；人口密度较高为虹口区，较低为崇明区；老年人口比例较高为虹口区和黄浦区，较低为松江区；归一化植被指数较高为金山区，较低为黄浦区；夜间灯光指数较高为黄浦区，较低为崇明区。见表 2。对可能影响因素进行无量纲化处理，剔除存在多重共线性或无统计学意义的变量，采用层次贝叶斯模型和集成嵌套拉普拉斯近似算法分析显示，随着地区人均生产总值(RR=0.48)、每万人医疗机构床位数(RR=0.56)、归一化植被指数(RR=0.50)、夜间灯光指数(RR=0.80)的增加，肺结核的发病风险降低，而老年人口比例对肺结核发病的影响无统计学意义(表 3)。

2013-2020年上海市宝山区和奉贤区的发病风险一直较高，长宁区、徐汇区、静安区、普陀区、黄浦区和虹口区的发病风险较低(图 2)。以2020年为例，RR值< 1.00的区有黄浦区(RR=0.68)、虹口区(RR=0.72)、静安区(RR=0.77)、长宁区(RR=0.81)、徐汇区(RR=0.85)、普陀区(RR=0.88)、杨浦区(RR=0.92)、浦东新区(RR=0.97)，除浦东新区外环线以外的地区，以上地区均属于上海市中心城区；RR值> 1.00的区有闵行区(RR=1.06)、松江区(RR=1.07)、嘉定区(RR=1.07)、金山区(RR=1.08)、青浦区(RR=1.10)、宝山区(RR=1.12)、崇明区(RR=1.14)、奉贤区(RR=1.17)，均属于郊区。

讨论

本研究发现，上海市肺结核报告发病率呈下降趋势，从2014年的27.991/10万下降到2020年的21.219/10万，APC为-3.5%(95%CI：-4.9%~-2.1%)呈下降趋势，与其他省(市)和全国的研究一致^[19-21]。通过空间自相关分析，发现上海市肺结核报告发病率分布呈空间正自相关性，表明存在空间聚集性，与已有研究结果一致^[20-22]。热点分析结果发现，上海市肺结核热点地区主要分布在郊区，冷点地区主要分布在中心城区，热点和冷点地区随时间呈动态变化，2013-2018年热点地区范围呈动态扩大的趋势，2018年热点地区范围达到最大，颜色也最深，2018-2020年热点地区范围减小；2013-2019年中心城区的冷点地区呈扩大的趋势，2019年的冷点地区范围达到最大，颜色也最深。通过肺结核报告发病率热点分析和风险分析发现上海市肺结核的高风险区域为郊区，低风险区域为中心城区。相比于城区人群，郊区人群的人均收入和健康认知水平均较低，因居住环境较差而接触到肺结核传染源的风险较高^{[21, 23]}。因此，在上海市中心城区肺结核防控措施的稳步推进下，提示要格外关注郊区的防控。

层次贝叶斯模型结合了时间、空间效应，考虑了先验效应和样本信息，从生态层面对疾病的发病风险和人口、经济、卫生服务等影响因素估计更准确。模型研究结果发现，地区人均生产总值(RR=0.48)、每万人医疗机构床位数(RR=0.56)是肺结核的保护因素，与以往研究结果一致，进一步支持了以往研究的可靠性。经济水平较高的地区，肺结核的发病率较低^{[21, 23]}，医疗机构床位数相对较多的地区，医疗卫生资源更充足，更有助于控制肺结核的传播^[24]。但研究尚未发现老年人口比例对肺结核发病的影响有统计学意义，这可能是因为上海市中心城区虽然老年人口比例较高，但经济水平也较高、卫生资源也更充足，有助于控制肺结核的传播，这些影响因素之间可能存在交互效应，需要进一步研究探索。

本研究发现，归一化植被指数(RR=0.50)和夜间灯光指数(RR=0.80)是肺结核的保护因素。之前已有研究发现归一化植被指数与肺结核发病和死亡有关^[12-14]，夜间灯光指数与肺结核患者的死亡风险有关^[13]，但尚无研究发现这两个因素与肺结核的发病风险有关，本研究从时空角度发现归一化植被指数和夜间灯光指数与肺结核发病的关系，为后续的研究分析提供了更多思考的方向，提示进一步探索肺结核发病与归一化植被指数和夜间灯光指数之间的联系。

本研究存在局限性。研究中仅收集了上海市区级户籍人口数据，没有2013-2018年长宁区、2013-2019年普陀区和2016-2020年嘉定区的街道或乡镇级别的户籍人口数据，分析尺度不够精细。

综上所述，上海市肺结核报告发病率存在空间聚集性，高风险区域为郊区，在上海市中心城区肺结核防控工作的稳步推进下，需要格外关注郊区的防控。

利益冲突   所有作者声明无利益冲突

作者贡献声明  王雅婷：数据收集、整理分析、论文撰写与修改；朋文佳：数据收集和提取；苏华林、沈鑫：文章审阅、经费支持；饶立歆：数据获取；王伟炳：文章审阅