基于地理信息系统的中国食管癌地理流行病学研究

摘要

背景与目的:食管癌是我国的高发恶性肿瘤,占肿瘤死因的第四位。食管癌在世界范围内及在中国都有着明显的地区聚集性高发带,提示食管癌的发生与发展可能与地理环境因素有关。食管癌被认为是多种因素共同作用的结果,如环境危险因素,生物因子与遗传因素等。已知的环境危险因素包括:缺乏新鲜蔬菜与水果摄入、营养素与微量营养素摄入的不平衡、亚硝胺、吸烟与饮酒因素等。而生态环境(大气、水、生物与植被)、地质环境(土壤、矿物质等)以及气候(降水量、蒸发量、气温、风速等)是人类赖以生存的物质基础,因此研究土壤、植被及气候与食管癌的关系具有重要的病因学探索意义。因此本研究在地理信息系统(GIS)及遥感(RS)支持下探讨中国1/10人口抽样地区食管癌死亡率与气候、土壤类型、植被类型、土壤有机碳密度(SOCD)、植被覆盖率、海拔及社会经济等重要环境因素之间的关系,从而为目前的食管癌病因学研究提供一定的补充。
　　方法:在Excel中建立中国1/10人口抽样研究地区食管癌死亡率数据库,并与制作的抽样地区县界多边形电子地图连接从而建立食管癌死亡率 GIS数据库。根据中国自然资源数据库提供的中国土壤图与中国植被图,在Arc/Info9.0中运用叠加分析的方法提取并比较分析食管癌高、低发区的土壤与植被类型,并计算和比较分析相应地区土壤 SOCD值的差异。根据中国自然资源数据库提供的全国海拔高度、气候(多年平均降水量、蒸发量,多年平均气温、平均最高/最低气温、风速等)及社会经济(1km2人口及GDP)等栅格或站点监测数据在Arc/Info9.0中利用空间分析(如IDW空间内插及分县区域统计等)的方法提取抽样地区分县的相应空间环境数据。根据该数据库提供的归一化植被指数(NDVI)图在遥感处理软件ENVI4.2中提取分县的NDVI平均值。对食管癌死亡率与相应研究地区以上提取的地理、气候等空间环境因素数据进行Spearman等级相关分析;根据死亡率高低以聚类的方法划分食管癌的死亡等级,并对不同死亡等级地区的相应地理、气候等变量进行比较分析;为消除研究因素间的共线性在进行因子/主成份分析后实施多元回归分析,以确定影响食管癌的地理、气候等空间环境因素。
　　结果:通过绘制疾病与气候因素的电子分布地图显示中国食管癌有明显的地区聚集性,且与干燥指数、水热指数等的分布图相对应,食管癌高发地区有相对较高的干燥指数与较低的水热指数。经叠加分析显示食管癌高低发区的土壤类型、植被类型均存在着差异。高发区的土壤有机碳密度要低于低发区(t=-2.47, p<0.05)。多组秩和检验显示食管癌不同死亡级别之间的降水量、干燥指数、水热指数、6月平均风速(p<0.01),平均气温、平均最高/最低气温及4、8、12月平均风速(p<0.05)间均存在着差异。等级相关显示男性食管癌死亡率与降水量、水热指数、最高/最低气温呈弱负相关(R值分别为-0.233,-0.404,-0.143,-0.128;p值分别小于0.001,0.001,0.05,0.05),而与干燥度、6,8,12月风速、1km2人口呈弱正相关(R值分别为0.345,0.189,0.170,0.132,0.140;p值分别小于0.001,0.01,0.01,0.05,0.05)。经因子分析,原来的24个地理、气候变量转化为6个因子,其对总方差的累积贡献率达到91.463％。因子分析后经多元逐步回归分析最后进入方程的变量为平均海拔、干燥指数,水热指数以及7月份NDVI值。
　　结论:(1)食管癌高、低发区的土壤与植被类型均存在较大的差别,高发区的SOCD要低于低发区,土壤有机质含量偏低,土壤还原能力较差。(2)食管癌高发区的降水量偏低,而蒸发量偏高,干燥指数较大,即处于相对干旱的地区。(3)食管癌高发区的年平均气温偏低,水热指数较小。(4)食管癌高发区的夏季(7月份)归一化植被指数(NDVI)偏低,即植被覆盖率相对较低,水土流失较为严重。(5)食管癌高发区的月平均风速偏大,特别是6、8及12月份的平均风速明显大于低发区。(6)GIS/RS技术应用流行病学研究具有重要意义,值得进一步深入探讨。(7)利用实测的和更为精确以及细化到更小范围的疾病与空间数据将无疑增加结果的可信性,另外在研究中纳入更多生态变量将有助于消除混杂因素,这将是今后进一步研究的目标。

目录

封面

中文摘要

英文摘要

本文常用英文缩略词对照表

目录

第1章 前言

1.1 研究背景及研究目的与意义

1.2 研究中涉及的GIS/RS概念与术语

1.3 GIS/RS技术应用于此次流行病学研究的方法与步骤

第2章 材料与方法

2.1 食管癌死亡率GIS数据库的建立

2.2 食管癌高、低发区土壤与植被类型比较分析

2.3 食管癌死亡率与气候等空间因素的相关研究

第3章 结果

3.1 绘制交互式电子地图，描述食管癌及地理、气候因素的分布特征

3.2 中国食管癌高低发区土壤与植被类型比较分析

3.3 中国食管癌与地理、气候等空间因素的等级相关分析

3.4 食管癌死亡率与相关气候变量的回归分析与曲线拟合

3.5 不同死亡等级地区的地理、气候等空间因素比较

3.6 因子/主成分分析与多元回归分析

第4章讨论

4.1 GIS/RS技术应用于本研究的意义

4.2 食管癌与土壤、植被类型之间的关系

4.3 食管癌与气候等空间因素之间的关系

第5章 结 论

参考文献

综述：

附录：

致谢