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2020, 37(10):957-962.doi:10.13213/j.cnki.jeom.2020.20188

杭州市萧山区2009—2019年极端气象因素与0~6岁儿童手足口病发病风险关系


1. 杭州市萧山区疾病预防控制中心, 浙江 杭州 311203 ;
2. 杭州市萧山区卫生和计划生育执法大队, 浙江 杭州 311203

收稿日期: 2020-04-24;  录用日期:2020-08-26;  发布日期: 2020-11-06

通信作者: 徐兴福, Email: jkkxxf@163.com  

作者简介: 徐兴福(1971—),男,硕士,副主任医师;E-mail :jkkxxf@163.com

伦理审批  已获取

利益冲突  无申报

[背景] 在全球变暖的背景下,极端天气事件在全球频频发生,极端气象因素对手足口病发病影响值得关注。

[目的] 分析极端气象因素对杭州市萧山区0~6岁儿童手足口病发病风险的影响,为手足口病的防控工作提供科学依据。

[方法] 2009—2019年杭州市萧山区0~6岁儿童手足口病病例资料来源于中国疾病预防控制信息系统和病后个案随访资料,同期气象参数资料来源于中国气象科学数据共享服务网。采用分布滞后非线性模型,调整长期趋势、星期几和节假日等潜在混杂因素后,计算相对于参考值P50,在一定滞后时间内气象因素对手足口病发病的影响。所有发病风险均以相对危险度(RR)表示,由气象因素第90或第10百分位数与P50进行比较,并以性别、年龄(0~3岁和4~6岁)、抚养方式(散居儿童和幼托儿童)、居住地(村庄和小区)进行分层分析。

[结果] 2009—2019年杭州市萧山区共报告0~6岁儿童手足口病病例21 965例,发病高峰在5—7月。男、女性别比为1.14:1;0~3岁组和4~6岁年龄组分别占儿童病例总数的65.86%(14 467例)和34.14%(7 498例);散居儿童和幼托儿童分别占76.45%和23.55%;居住在村庄的儿童病例占68.12%,居住在小区的儿童占31.88%。气象因素对手足口病发病的影响均呈非线性,且具有滞后性。以18.9℃为参考,极端高温29.4℃(P90)当天发病风险最高(RR=1.54,95% CI:1.34~1.77),滞后3~8 d仍有发病风险。分别以相对湿度73.0%和无雨为参考,极端高湿91%(P90)滞后5 d、极高降雨量14.5 mm(P90)滞后6 d发病风险均增加5%。以日照4.1 h为参考,无日照(P10)滞后4~11 d手足口病发病风险较高,而以滞后5 d的危害效应最高(RR=1.04,95% CI=1.02~1.07)。分层分析显示,极高温和极高相对湿度时各亚组人群均存在较高发病风险,强度接近。分别与女童、小于3岁儿童和居住在小区的儿童相比,男童、4~6岁儿童、居住在村庄的儿童手足口病发病可能对极端降雨更为敏感(P < 0.05)。相比于4~6岁儿童,0~3岁儿童手足口病发病更容易受到无日照的影响(P < 0.05)。

[结论] 极端高温、高相对湿度、高降水、无日照增加了儿童手足口病的发病风险。

关键词: 手足口病;  极端天气;  儿童;  分布滞后非线性模型 

手足口病(hand-foot-mouth disease)是由多种肠道病毒感染引起急性传染病, 以柯萨奇A组16型和肠道病毒71型最为常见。手足口病传播途径多样, 包括飞沫传播、粪口传播和接触传播等, 以手、足、口腔等部位皮疹、疱疹、溃疡为特征, 是影响儿童身体健康的重要传染病, 发病率呈上升趋势[1]。在全球变暖背景下, 杭州市近60年的气温呈升高趋势, 且变化显著, 极端高温和强降水天数均显著增多[2]。既往关于气象因素与儿童手足口病发病风险的研究, 较少量化极端天气危害强度, 按抚育方式、居住地分层的分析亦不多见[3-4]。极端气象事件是指某一地区从统计分布观点看极少发生的天气事件。极端阈值的选取主要采用绝对阈值法和相对阈值法:绝对阈值法, 即选择某特定值, 如降雨等级; 相对阈值法, 选择历史气象因素分布的第95百分位数(P95, 或P90)以及P5(或P10)作为阈值, 小于或等于、大于或等于该阈值作为极端气象事件[2, 5]。本研究运用分布滞后非线性模型(distributed lag nonlinear model, DLNM), 分析极端(P90P10)气象因素(平均气温、相对湿度、降雨量、日照时数)与0~6岁儿童手足口病发病风险的关系, 并探讨不同性别、年龄、抚育方式、居住地的效应差异。

1   材料与方法

1.1   资料来源

2009-2019年杭州市萧山区手足口病发病资料来源于中国疾病预防控制信息系统和病后个案随访资料, 同期气象参数资料来源于中国气象科学数据共享服务网, 下载每天的气象资料(平均气温、相对湿度、24h降雨量和日照时数等)。本研究经杭州市萧山区疾病预防控制中心伦理委员会审批通过, 编号: XSCDC2019023。

1.2   统计学分析

从发病资料中筛选出0~6岁儿童手足口病病例, 建立病例数据库。年龄划分为0~3岁组和4~6岁组。根据病后个案随访信息中的居住地, 分为居住在村庄(包括自然村、城中村)的儿童和居住在住宅小区的儿童。

DLNM模型通过交叉基函数能够同时评估暴露因素的滞后效应和非线性效应。将气象因素纳入模型, 以日发病人数为应变量, 最长滞后时间定为14d, 将类泊松(quasi-Poisson)函数作为模型的连接函数, 在控制假期效应(法定节假日、星期几)、季节性、长期趋势等其他混杂因素后, 评估气象因素与手足口病发病之间暴露-滞后-反应关系, 模型的公式如下:

${\rm{lg}}{\kern 1pt} {\kern 1pt} {\kern 1pt} {\kern 1pt} [E({Y_t}){\rm{] = }}a + {\beta _i}{x_i}NS({Z_j},{\kern 1pt} {\kern 1pt} {\kern 1pt} {\kern 1pt} {\kern 1pt} {\kern 1pt} {\kern 1pt} u) + {D_{{\rm{dow}}}} + {H_{{\rm{holiday}}}}。$

式中:Yt是第t天的发病人数; α是截距; βi为系数, xi为影响因素; Zj为潜在混杂因素, υ为自由度, NS为自然样条函数; Ddow为反映星期几效应的哑变量; Hholiday为反映法定节假日效应的哑变量。气象因素的自然立方样条平滑函数自由度设为3。计算相对于参考值P50, 在某滞后时间极端(P90P10)气象因素的相对危险度(RR及95%CI)。以0~7d累积RR值评价极端气象对亚组人群手足口病发病的影响, 以森林图展示。利用赤池信息量准则(Akaike information criterion)对模型的拟合优度进行比较和验证。采用R 3.6.1中的dlnm、mgcv包执行数据分析, 检验水准α=0.05。

2   结果

2.1   基本情况

2009-2019年杭州市萧山区报告0~6岁儿童手足口病21965例, 占总病例数(23695例)的92.84%, 发病高峰在5-7月。病例男、女性别比为1.14:1; 0~3岁组、4~6岁组分别占病例总数的65.86%(14467例)、34.14%(7498例); 散居儿童和幼托儿童分别占病例总数的76.45%(16792例)和23.55%(5173例); 居住在村庄的儿童和小区的儿童分别占病例总数的68.12%(14963例)和31.88%(7002例)。每天的手足口病病例和气象因素(平均气温、相对湿度、降雨量、日照时数)的描述性分析见表 1

表1

杭州市萧山区2009—2019年0~6岁儿童手足口病发病例数和气象因素的描述性统计

Table1.

Descriptive statistics of meteorological factors and hand-foot-mouth disease incidences of children aged 0-6 years in Xiaoshan District of Hangzhou from 2009 to 2019

2.2   气象因素与手足口病发病风险的关系

以平均气温的P50(18.9℃)为参考值, 气温>18.9℃与手足口病发病风险呈正向关联, 气温越高, RR值越大, 线型近似直线(图 1A)。以18.9℃为参考, 极端高温的阈值29.4℃(P90)当天及滞后3~8d与手足口病发病风险呈正向关联, 当天的RR最高(RR=1.54, 95% CI:1.34~1.77)(图 1B)。

图 1

杭州市萧山区2009—2019年平均气温与0~6岁儿童手足口病发病的暴露-滞后-反应关系

Figure1.

The exposure-lag-response relationship between average temperature and hand-foot-mouth disease incidences of children aged 0-6 years in Xiaoshan District of Hangzhou from 2009 to 2019

[注] A:暴露-反应关系,阴影部分表示95% CI;B:以18.9℃(P50)为参考,极端高温(29.4℃,P90)的滞后-反应关系。 [Note] A: Exposure-response relationship with shadowed areas indicating 95% CI; B: Lag-response relationship of extreme heat (29.4℃, P90) versus reference (18.9℃, P50).

以相对湿度的P50(73.0%)为参考, 相对湿度与手足口病总暴露-反应关系为非线性关系, 相对湿度>73.0%与手足口病发病风险呈正相关, 98%时RR值最高(RR=1.49, 95% CI:1.15~1.94)(图 2A)。以73.0%为参考, 极端高湿的阈值91%(P90)在滞后4~13d与手足口病发病风险呈正向关联, 滞后5d时RR值最高(RR=1.05, 95% CI:1.03~1.07)(图 2B)。

图 2

杭州市萧山区2009—2019年相对湿度与0~6岁儿童手足口病发病的暴露-滞后-反应关系

Figure2.

The exposure-lag-response relationship between relative humidity and hand-foot-mouth disease incidences of children aged 0-6 years in Xiaoshan District of Hangzhou from 2009 to 2019

[注] A:暴露-反应关系,阴影部分表示95% CI;B:以73.0%(P50)为参考,极端高湿(91%,P90)的滞后-反应关系。 [Note] A: Exposure-response relationship with shadowed areas indicating 95% CI; B: Lag-response relationship of extreme humidity (91%, P90) versus reference (73.0%, P50).

相对于无雨(P50=0.0mm), 降雨量总效应波动变化, 雨量增加, 发病风险增加, 40mm达顶点(RR=2.10, 95% CI:1.62~2.73), 之后RR值渐下降至无关联, 95mm及以上则转化为负向关联(图 3A)。相对于无雨, 极高降雨量的阈值14.5mm(P90)滞后3~14d与手足口病发病风险呈正向关联, 滞后6d RR值最高(RR=1.05, 95% CI:1.03~1.06)(图 3B)。

图 3

杭州市萧山区2009—2019年降雨量与0~6岁儿童手足口病发病的暴露-滞后-反应关系

Figure3.

The exposure-lag-response relationship between precipitation and hand-foot-mouth disease incidences of children aged 0-6 years in Xiaoshan District of Hangzhou from 2009 to 2019

[注] A:暴露-反应关系,阴影部分表示95% CI;B:以无雨(P50)为参考,极高降雨量(14.5mm,P90)的滞后-反应关系。 [Note] A: Exposure-response relationship with shadowed areas indicating 95% CI; B: Lag-response relationship of extreme precipitation (14.5mm, P90) versus reference (no rainfall, P50).

以日照时数的P50(4.1h)为参考, 日照时数与手足口病总暴露-反应关系为非线性关系, < 0.8h及无日照与手足口病发病风险呈正向关联, ≥0.8h且 < 8h时两者无关, ≥8h但不足12.4h呈负关联(图 4A)。相对于4.1h的日照量, 无日照(P10)滞后4~11d时手足口病发病风险较高, 滞后5d时的RR值最高(RR=1.04, 95% CI:1.02~1.07)(图 4B)。

图 4

杭州市萧山区2009—2019年日照时数与0~6岁儿童手足口病发病的暴露-滞后-反应关系

Figure4.

The exposure-lag-response relationship between sunshine duration and hand-foot-mouth disease incidences of children aged 0-6 years in Xiaoshan District of Hangzhou from 2009 to 2019

[注] A:暴露-反应关系,阴影部分表示95% CI;B:以4.1 h(P50)为参考,无日照(P10)的滞后-反应关系。 [Note] A: Exposure-response relationship with shadowed areas indicating 95% CI; B: Lag-response relationship of no sunshine duration (P10) versus reference (4.1 h, P50).

2.3   气象因素与手足口病发病风险的分层分析

极高温和极高相对湿度时各亚组人群发病风险较高, 强度接近。男童、4~6岁组、幼托儿童和居住在村庄的儿童极高降雨量累积RR值分别高于相应的女童、0~3岁组、散居儿童和居住在小区的儿童, 可能对极端降雨更为敏感(P < 0.05)。相对于4~6岁组、幼托儿童, 0~3岁组、散居儿童无日照累积RR值更高, 可能对无日照更为敏感(P < 0.05)。见图 5

图 5

杭州市萧山区2009—2019年气象因素对各亚组0~6岁儿童手足口病发病0~7 d的累积效应

Figure5.

The cumulative effects of meteorological variables on hand-foot-mouth disease incidences of children aged 0-6 years in different subgroups at lag 0-7 days in Xiaoshan District of Hangzhou from 2009 to 2019

[注] A:极端高温;B:极高相对湿度;C:极高降雨量;D:无日照。RR值;——:RR的95%CI [Note] A: Extreme heat; B: Extreme humidity; C: Extremely precipitation; D: No sunshine. : RR; ——: 95%CI.

3   讨论

本研究聚焦极端天气对杭州市萧山区0~6岁儿童手足口病的危害效应, 并分析亚组人群差异性; 结果显示:极端高温、高湿、高降雨量、低日照时数与手足口病发病风险呈正相关; 极端降雨量对男童、4~6岁组、幼托儿童和居住在村庄的儿童影响可能更大; 0~3岁组、散居儿童对无日照可能更为敏感。

本研究发现, 温度越高, 手足口病发病风险越高, 暴露-反应关系曲线近似直线, 极高温时儿童手足口病发病风险并未下降, 类似地, 深圳、烟台、泰安等地平均气温暴露-反应关系曲线亦近似直线[5-6]。但也有研究发现, 气温上升到特定值时手足口病的发病风险下降, 效应曲线呈倒"V"型, 如我国上海、桂林两城市数据显示极高温有危害效应, 韩国则无[7-9]。以往研究表明, 气候变暖导致的气温升高、水汽浓度升高, 可形成一个环境温度、湿度舒适的条件, 病毒的活跃度上升, 有利于肠道病毒的生存和传播, 导致传染病的发生及扩散。加之儿童户外活动增加, 接触感染人群和环境机会增加, 手足口病发病风险上升。儿童被认为是高温天气的高危人群, 高温若超出儿童的调节范围, 不能继续维持产热和散热过程的相对平衡, 引起生命活动的异常, 对疾病的抵抗力下降[10]。各地研究结果的不一致, 部分归因于方法多样性、数据结构不同(儿童或全人群、周或日数据等), 也可能存在区域气候特异性, 并非误差所致, 提示特定气候环境儿童手足口病发病影响因素研究的必要性[9, 11-12]

我国香港的研究发现, 相对湿度>80%时发病风险上升, 而小于此值时两者无关[13]; 韩国的研究认为 < 65%存在正向关联, 大于此值, 湿度上升, 发病风险下降[9]; 而在我国淮南进行的研究显示相对湿度与手足口病发病无关[14]。本项研究发现, 极高湿91%滞后4~13d与手足口病发病呈正相关。各地关联性质不同, 可能与当地人群对特定气象环境的适应性有关。环境湿度的增加有助于提高病毒的抗药性, 从而增强毒力; 高湿利于病毒在物体表面的黏附, 增加儿童接触的机会。肠道病毒71型在不同气象条件下存活实验显示, 在相同温度下, 较高的湿度有利于病毒的存活[15]。手足口病主要以粪-口途径传播, 在经济发达地区随着个人卫生条件的改善和卫生设施的发展, 呼吸道飞沫传播的重要性越发明显。证据表明, 相对湿度被认为是维持病毒稳定性的外在关键因素, 相对湿度通过蒸发发挥作用, 影响飞沫的大小及其化学微环境。高湿度环境下其空中滞留时间长, 促进呼吸道疾病和食源性疾病相关病毒的存活与传播[16-18]

广元、济南两城市研究显示, 极端降水事件导致手足口病发病数的增多[3-4]。本研究中降雨量由小到大, 发病风险呈"正关联-无关联-负关联"的波动变化。适量降雨时, 外环境湿度提高, 病毒容易附着于空气中的小颗粒物、玩具和食物, 从而提高环境中的个体暴露水平。在生物学上, 雨水形成的地下水成为病毒繁殖的理想储存库, 强降雨形成地面径流, 造成下水道溢流, 饮用水受到污染, 肠道病毒暴露水平提高, 手足口病感染率上升[19-20]。降雨量在95mm及以上时, 接近或处于大暴雨(24h降雨量100~250mm)级别, 妨碍人们的日常出行, 人们处于"社区隔离"状态, 减少了公共场合的人际联系, 间接地打断传播链, 手足口病发病数下降。

到目前为止, 日照时数对手足口病效应的研究结果各地并不一致。上海、香港的研究认为日照时间增多, 手足口病病例减少[12-13]。深圳的研究未发现两者有统计学关联[5]。Zhang等[21]在安徽研究发现, 日照可降低手足口病再次感染的风险, 但极端低日照时间会增加风险, 与本研究结果类似。现在人们公认日照和人体维生素D的合成密切相关, 维生素D参与免疫调节、炎性反应。以往研究表明肠道病毒对紫外线敏感, 紫外线辐射通过破坏肠道病毒71基因组RNA, 致其失活[22]。北京一项病例对照研究显示, 室内紫外线辐射为幼儿园儿童手足口病的保护性因素[23]

分层分析显示, 相对于女童、0~3岁组、散居儿童, 男童、4~6岁组、幼托儿童可能对极端降雨更为敏感, 可能这一群体户外活动较多, 接触被污染物体的机会多, 增加其对极端降雨的敏感性。居住在村庄的儿童为极端降雨的敏感人群, 可能因村庄卫生设施不足, 居住环境日常维护不规范, 雨后环境整治不及时, 儿童有较多的机会接触被污染的环境与物体表面。另外部分村庄将井水、河水以及村级自来水作为生活用水, 水源中可能含有肠道病毒。已有实验证实, 手足口病病毒可在生活污水中稳定存在, 柯萨奇A组16型和肠道病毒71型可在22℃污水中存活36d之久[24]。无日照时0~3岁组、散居儿童比4~6岁组、幼托儿童手足口病发病风险更高, 可能因婴幼儿的免疫系统发育还不够成熟, 抗体水平更低, 对无日照的适应能力较差, 更易感染手足口病。

本研究量化极端天气发病风险强度, 多因素分层分析, 筛选敏感人群。数据主要来源于被动监测数据, 隐性感染可能被忽视, 导致信息偏倚。此外, 研究本质上是一项生态研究, 难免产生生态学谬误。

综上所述, 本研究显示极端高温、高湿、高降雨量和无日照可能增加儿童手足口病发病风险, 要重视极端天气对儿童健康影响, 建立早期预警系统, 保护儿童身体健康。

表1

杭州市萧山区2009—2019年0~6岁儿童手足口病发病例数和气象因素的描述性统计

Table 1

Descriptive statistics of meteorological factors and hand-foot-mouth disease incidences of children aged 0-6 years in Xiaoshan District of Hangzhou from 2009 to 2019

图 1

杭州市萧山区2009—2019年平均气温与0~6岁儿童手足口病发病的暴露-滞后-反应关系

Figure 1

The exposure-lag-response relationship between average temperature and hand-foot-mouth disease incidences of children aged 0-6 years in Xiaoshan District of Hangzhou from 2009 to 2019

[注] A:暴露-反应关系,阴影部分表示95% CI;B:以18.9℃(P50)为参考,极端高温(29.4℃,P90)的滞后-反应关系。 [Note] A: Exposure-response relationship with shadowed areas indicating 95% CI; B: Lag-response relationship of extreme heat (29.4℃, P90) versus reference (18.9℃, P50).
图 2

杭州市萧山区2009—2019年相对湿度与0~6岁儿童手足口病发病的暴露-滞后-反应关系

Figure 2

The exposure-lag-response relationship between relative humidity and hand-foot-mouth disease incidences of children aged 0-6 years in Xiaoshan District of Hangzhou from 2009 to 2019

[注] A:暴露-反应关系,阴影部分表示95% CI;B:以73.0%(P50)为参考,极端高湿(91%,P90)的滞后-反应关系。 [Note] A: Exposure-response relationship with shadowed areas indicating 95% CI; B: Lag-response relationship of extreme humidity (91%, P90) versus reference (73.0%, P50).
图 3

杭州市萧山区2009—2019年降雨量与0~6岁儿童手足口病发病的暴露-滞后-反应关系

Figure 3

The exposure-lag-response relationship between precipitation and hand-foot-mouth disease incidences of children aged 0-6 years in Xiaoshan District of Hangzhou from 2009 to 2019

[注] A:暴露-反应关系,阴影部分表示95% CI;B:以无雨(P50)为参考,极高降雨量(14.5mm,P90)的滞后-反应关系。 [Note] A: Exposure-response relationship with shadowed areas indicating 95% CI; B: Lag-response relationship of extreme precipitation (14.5mm, P90) versus reference (no rainfall, P50).
图 4

杭州市萧山区2009—2019年日照时数与0~6岁儿童手足口病发病的暴露-滞后-反应关系

Figure 4

The exposure-lag-response relationship between sunshine duration and hand-foot-mouth disease incidences of children aged 0-6 years in Xiaoshan District of Hangzhou from 2009 to 2019

[注] A:暴露-反应关系,阴影部分表示95% CI;B:以4.1 h(P50)为参考,无日照(P10)的滞后-反应关系。 [Note] A: Exposure-response relationship with shadowed areas indicating 95% CI; B: Lag-response relationship of no sunshine duration (P10) versus reference (4.1 h, P50).
图 5

杭州市萧山区2009—2019年气象因素对各亚组0~6岁儿童手足口病发病0~7 d的累积效应

Figure 5

The cumulative effects of meteorological variables on hand-foot-mouth disease incidences of children aged 0-6 years in different subgroups at lag 0-7 days in Xiaoshan District of Hangzhou from 2009 to 2019

[注] A:极端高温;B:极高相对湿度;C:极高降雨量;D:无日照。RR值;——:RR的95%CI [Note] A: Extreme heat; B: Extreme humidity; C: Extremely precipitation; D: No sunshine. : RR; ——: 95%CI.

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[收稿日期] 2020-04-24

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杭州市萧山区2009—2019年极端气象因素与0~6岁儿童手足口病发病风险关系

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