杭州市环境因子与甲状腺恶性肿瘤时空分布及其致病风险的相关性研究

摘要

背景:
　　癌症的发生与自然环境的污染和社会环境的变化息息相关。近几十年来，作为内分泌系统中最常见的癌症，甲状腺癌在全世界范围内表现出快速的增长过程，已经成为一个重要的公共卫生问题。相关的医学、公共卫生部门对此开展了大量的研究。然而，几乎没有学者从时空分布和土壤、地理环境的角度来认识和研究这个重要的公共健康问题。由于癌症的致病机理十分复杂，通过怎样的方法和技术手段对癌症和环境数据进行有效的挖掘，从而提取有用的信息，是我们亟待解决的问题。地理信息系统相关方法和技术的发展使我们可以综合利用医学、流行病学、环境地理学、数学、计算机学等多种学科的知识理论来研究癌症的时空分布规律，分析癌症的发生、流行与环境因子的关系。
　　方法:
　　本研究选取杭州为具体研究区域，包括杭州市全部的8个城区和5个县（包括县级市），共计200个乡镇街道，常住人口约为870万。本研究以杭州地区2008至2012年间所有新发的甲状腺恶性肿瘤(International Classification of Disease10th edition(ICD-10)code: C73)为研究对象，首先在计算年龄标化发病率的基础上，通过卡方检验和泊松回归比较不同地区、人群发病风险的差异。其次，通过全局自相关分析，热点分析，局部聚集性和异常值探测，空间、时空和时空动态扫描统计，来探索发病率在空间和时空上的聚集性、分布规律和变化趋势。然后通过地理探测器分析地形因子和土壤属性对甲状腺恶性肿瘤发病影响的大小，最后，结合社会经济统计数据、工业密度和乳腺癌发病数据，采用基于时空随机场的贝叶斯最大熵预测方法和整合性发病预测准则，定量评价不同风险因子对甲状腺恶性肿瘤发病影响的大小以及这种影响的时空分布模式。
　　结果:
　　2008-2012年间杭州市甲状腺恶性肿瘤发病率存在极显著的上升趋势，年均增长率为34.47％。女性发病率是男性的3.2倍，城市街道地区人群的发病率显著高于乡镇地区，是小城镇地区人群发病率的1.8倍，是农村地区人群发病率的3.1倍。此外，碘背景正常地区人群发病率最高，为缺碘地区人群的2.7倍，严重缺碘地区人群的2.2倍。甲状腺恶性肿瘤在时空上有明显的聚集性特征，主城区为甲状腺恶性肿瘤的高发地区，西南大部分地区为低发地区;临平街道为空间上的发病异常值，是显著的高低聚集区;城区以北部分地区增长速率明显高于其它地区。地形（海拔和坡度）和土壤因子（土壤母质、有机质和总氮含量）均对发病率的分布存在显著影响，其中土壤母质和海拔高度对甲状腺恶性肿瘤在空间上的分布决定强度(PD)较大，冲积母质与湖沼相母质地区的发病率高于残坡积母质地区的发病率;发病率随着海拔的升高呈现明显的下降趋势。社会经济因子与发病率也存在显著相关性:相对于社会经济条件差的地区，生活在中等地区(相对风险:2.29，95％置信区间:1.99-2.63)和优越地区(相对风险:3.67，95％置信区间:3.22-4.19)人群的甲状腺恶性肿瘤发病风险显著增高。结合贝叶斯最大熵结果来看，社会经济对甲状腺恶性肿瘤的影响不论在总体和局部上都存在正相关，同时最强的社会经济-甲状腺恶性肿瘤联系存在于东部从西南到东北的条带上。研究无论从总体还是局部均未发现工业密度和甲状腺恶性肿瘤之间明确的关系，此外女性乳腺恶性肿瘤和甲状腺恶性肿瘤在研究区内存在很强的时空关联性，说明当人群表现出高的乳腺恶性肿瘤发病率时，其甲状腺恶性肿瘤的发病风险也会较高，反之亦然。
　　结论:
　　甲状腺恶性肿瘤发病率的快速增长是由过度诊断(over-diagnose)和真实的环境风险因子暴露共同引起的，需要引起学者、公共卫生管理部门和社会的高度重视，在关注过度诊断对其发病率影响的同时加强对其它环境致病因子的研究，制定相应的控制和预防策略。杭州甲状腺恶性肿瘤的发病率在不同人群和地区之间分布的差异极大，在研究其致病机理、发病风险、预防和干预策略时，应更加关注高风险人群和地区，展开目的性更加明确的调查研究。另外，临平街道为空间上的发病异常值，需要引起足够的重视。杭州城区以北部分地区增长速率明显高于其它地区，也需引起足够的重视并探索其高增长的原因。社会经济因子通常用于指示医疗水平的高低，杭州地区社会经济-甲状腺恶性肿瘤之间的联系表明过度诊断至少是当地甲状腺癌高发的一个原因。最强的社会经济-甲状腺恶性肿瘤联系存在于东部从西南到东北的条带上，这块是需要重点关注过度诊断问题的区域。考虑到本研究采用工业密度来表示当地工业污染的暴露水平，缺少具体污染物种类和浓度信息，后续研究需要结合缺失的污染物数据来进一步验证具体污染物与甲状腺癌风险之间的关系。乳腺癌所代表的女性的激素水平、生产生殖因子可能是造成甲状腺恶性肿瘤高发的原因。对于公共卫生管理部门来说，当发现某地甲状腺或者乳腺癌发病率较高时，则更应关注另一种癌症的风险。

目录

声明

致谢

摘要

插图和附表清单

插图目录

缩写和术语表

1 引言

1．1 研究背景及意义

1．2 研究的内容与目标

1．3 文献综述

1．3．1 甲状腺恶性肿瘤流行现状

1．3．2 甲状腺恶性肿瘤组织学分类

1．3．3 医学地理学研究进展

1．3．4 风险因子研究

1．3．5 展望

2 材料与方法

2．1 研究区概况

2．2 数据来源和处理

2．2．1 杭州市乡镇行政区划图

2．2．2 癌症数据的来源

2．2．3 地形数据

2．2．4 土壤属性数据

2．2．5 环境碘背景值

2．2．6 重点污染企业密度

2．2．7 社会经济数据

2．2．8 2008-2012年杭州市乳腺癌发病数据

2．3 研究思路和方法概述

2．4 时空格局诊断方法

2．4．3 局部聚集性和异常值探测Anselin Local Moran’s Ⅰ

2．4．4 时空扫描统计Space-time Scan Statistics

2．5 风险因素分析方法

2．5．1 泊松回归Poisson Regression

2．5．2 地理探测器GeoDetector

2．5．3 时空随机场Spatiotemporal Random Field(S/TRF)

2．5．4 贝叶斯最大熵Bayesian Maximum Entropy(BME)

2．5．5 整合性发病预测准则Integrative Disease Predictability(IDP)Criterion

2．5．6 时／空关联性的具体定量化评价流程

3 结果

3．1 杭州市甲状腺恶性肿瘤发病的基本情况

3．1．1 甲状腺恶性肿瘤发病率在性别上的差异

3．1．2 甲状腺恶性肿瘤发病率在乡镇街道上的差异

3．1．3 甲状腺恶性肿瘤发病率在不同碘背景值地区之间差异

3．1．4 甲状腺恶性肿瘤发病率在不同区县之间的差异

3．2 杭州市甲状腺恶性肿瘤的时空分布规律

3．2．1 全局自相关分析探测结果

3．2．2 甲状腺恶性肿瘤热点分析探测结果

3．2．3 甲状腺恶性肿瘤局部聚集性和异常值探测探测结果

3．2．4 甲状腺恶性肿瘤时空扫描统计探测结果

3．2．5 小结

3．3 杭州市甲状腺恶性肿瘤与地形、土壤因子的关系

3．4 杭州市甲状腺恶性肿瘤与社会经济、工业密度和乳腺癌分布的关系

3．4．1 甲状腺恶性肿瘤与社会经济、工业密度和乳腺癌分布关系常规统计

3．4．2 甲状腺恶性肿瘤与社会经济、工业密度之间的空间分布关系

3．4．3 女性甲状腺恶性肿瘤与乳腺癌分布之间的时空分布关系

4 讨论

4．1 杭州市甲状腺恶性肿瘤负担沉重

4．2 杭州市甲状腺恶性肿瘤在不同人群和地区的分布

4．2．1 杭州市甲状腺恶性肿瘤在性别间的差异

4．2．2 杭州市甲状腺恶性肿瘤在城乡间的不同

4．2．3 杭州市甲状腺恶性肿瘤在不同碘背景环境下的差异

4．3 杭州市甲状腺恶性肿瘤的时空格局

4．4 地形、土壤因子对甲状腺恶性肿瘤发病分布的影响

4．4．1 地形因子对甲状腺恶性肿瘤发病分布的影响

4．4．2 土壤母质因子对甲状腺恶性肿瘤发病分布的影响

4．5 工业密度，社会经济与甲状腺恶性肿瘤发病分布和风险

4．5．1 社会经济与甲状腺恶性肿瘤发病风险和分布

4．5．2 工业密度与甲状腺恶性肿瘤发病风险和分布

4．6 女性甲状腺和乳腺恶性肿瘤的时空共存性

4．7 小结

5 展望

参考文献

附录

作者简历