山东省某县主要恶性肿瘤死亡空间分布规律研究

山东省某县主要恶性肿瘤死亡空间分布规律研究

趋势分析是近年来发展起来的一种新的地理流行病学方法。趋势面分析是一种通过线性模型根据最小二乘法原理用数学曲面拟合样本数据的多元分析方法,它从整体出发,将地理位置上具有一定分布特征的数据划分为趋势值和残差值(剩余值)。趋势值所组成的趋势面表示区域的系统性变异,一般被认为是由于环境的变化或人群分布的系统性变化所致。残差值包括随机误差和局部因素所引起的变化。如果趋势面能完全代表观察值,则误差属随机性的。实际上拟合往往是不完全的,所以误差既包括随机误差,也反映了局部的变异。趋势面分析不但能从参差不齐的数据中剔除局部和随机变异的影响,显示所研究地域大范围内该疾病的总体分布规律,而且通过计算残差值,作残差值分析筛选出残差值异常的地区,反映出疾病的局部地区变异,这对研究疾病的地理分布特征、有关病因及影响因素,将提供重要线索。本文旨在通过趋势面分析,探讨山东省某县恶性肿瘤死亡率的地理分布特征,为研究恶性肿瘤的病因提供一些线索。数据和方法1.死因调查方法该调查是由某大学临床肿瘤学院与山东省某县卫生局在2003年合作完成的,时间以2000年1月1日至2002年12月31日为限。采用回顾性普查的方法调查该县17个乡镇(除县直单位)的全部因恶性肿瘤死亡的人口。为了便于比较,全部死因统一按照国际疾病分类(ICD-9)进行编码和分析。标化率按2000年中国标准人口进行计算。调查工作严格按照全国肿瘤防治研究办公室对死因情况调查的要求,统一印制各种调查表格和卡片并按统一标准填写。调查以乡镇为单位,从各乡镇医院抽调5~10名有临床经验的医务人员组成调查组。对所有调查员进行岗前培训,统一调查标准和方法。经过预调查后对问卷作进一步修改,然后开始正式调查。调查质控指标达到设计要求,资料数据可靠。2.zih,集中的变化设Zi(xi,yi)表示恶性肿瘤死亡率,其中(xi,yi)为研究区域内各调查点的坐标。趋势面分析就是把观测值Zi(xi,yi)的变化分解成两个部分,即:Zi(xi,yi)=f(xi,yi)+ei,式中f(xi,yi)为趋势值,表示由大区域因素决定的部分,反映了在较大区域范围内Zi随着x和y变化的特点;而ei为残差值,表示由局部区域因素和随机因素决定的部分,反映了在局部范围内Zi有异于一般规律变化的情况和随机性的干扰所造成的偏差。3.方法根据各观察点的肿瘤死亡率及其相应的地域位置,建立二元多项式回归方程,进行趋势面分析。(1)横坐标的选取对于一个省或地区的地理位置,可在该地区地图上划出等距纵横线,或用方格纸代替,人为定出该地区的横坐标xi(东西方向),纵坐标yi(南北方向)。本研究以该县县政府所在地为原点,建立二维空间直坐标系,以地图上各个乡镇政府所在地的位置(xi,yi)为空间坐标,并以该监测点恶性肿瘤死亡率为疾病空间化变量Zi,这样所有监测点的肿瘤死亡率都有唯一的一个坐标点与之对应。(2)趋势面方程设以Zi(xi,yi)表示研究对象的某一特征值(实际值),f(xi,yi)和Z⌢Ζ⌢表示趋势函数值(趋势值),ei表示残差值(剩余值),则Zi(xi,yi)=f(xi,yi)+ei=Z⌢+eiΖi(xi,yi)=f(xi,yi)+ei=Ζ⌢+ei。设在观察点(xi,yi)处疾病的频率Z⌢(i=1‚2‚⋯‚n)Ζ⌢(i=1‚2‚⋯‚n),则趋势面方程形式为:一阶趋势函数:Z⌢1=β0+β1X+β2YΖ⌢1=β0+β1X+β2Y二阶趋势函数:Z⌢2=β0+β1X+β2Y+β3X2+β4XY+β5Y2Ζ⌢2=β0+β1X+β2Y+β3X2+β4XY+β5Y2三阶趋势函数:Z⌢3=β0+β1X+β2Y+β3X2+β4XY+β5Y2+β6X3+β7X2Y+β8XY2+β9Y3Ζ⌢3=β0+β1X+β2Y+β3X2+β4XY+β5Y2+β6X3+β7X2Y+β8XY2+β9Y3w阶趋势函数:Z⌢K=β0+β1X+β2Y+β3X2+β4XY+β5Y2+⋯βpXwΖ⌢Κ=β0+β1X+β2Y+β3X2+β4XY+β5Y2+⋯βpXw其中p=12(w+1)(w+2)−1‚β0p=12(w+1)(w+2)-1‚β0为常数项,β1…βP为总体偏回归系数。根据最小二乘法原理,利用观察资料解方程组得到趋势面方程总体各偏回归系数βp的估计值,将回归系数估计值代入方程,即得相应阶次的趋势面方程。(3)w阶趋势函数趋势面回归方程的显著性检验常使用F检验法:F=(S回/m)/[S剩/(n-m-1)]其中m是w阶趋势函数式的项数(常数项除外),n为观察点的个数。若F>F0.05(m,n-m-1)说明该趋势面函数方程可用来描述死亡率在不同地理位置上的变化规律;反之,F<F0.05(m,n-m-1)说明该函数方程不能用来描述死亡率在地理位置上的变动情况。(4)中所占比重测定趋势面方程拟合的“好”与“不好”,取决于回归平方和(S回)在总离差平方和(S总)中所占比重。回归平方和越大,拟合程度越好,反之则差。用R2表示趋势面的拟合优度。R2=S回/S总×100%=(1-S剩/S总)×100%其可表示原始数据的总波动平方和中由趋势面反映出来的波动平方和所占的百分比,百分比数值越接近100%,则拟合程度越好。(5)内插外推趋势面方程并不是阶次越高越好。阶次高的多项式虽然从逼近观察点数据方面效果较好,但其所表示的曲面过于复杂,有时反而偏离实际趋势,在内插或外推上效果不好。一般来说,应根据趋势面方程显著性检验结果、拟合优度和标准误的大小等,结合专业实际情况,综合考虑,选择适当阶次的趋势函数。(6)趋势面分析一般原理选定适当阶次的趋势面回归方程后,可根据方程绘制趋势面分析图,以直观地表示不同地理位置恶性肿瘤死亡率发生严重程度的变化状况,同时从趋势面分析图中还可观察肿瘤死亡率最高区域(高发区)和最低区域(低发区)的分布。作图原理为:取Z一系列特定的值,在固定这些Z值的条件下,设定Xi,求出Yi,将取相同Z值的点以光滑的线条相连接,即得到趋势面方程的等值线图。应用SAS中的GCONTOUR过程绘制趋势面模型的等值线图。(7)观察点总数的计算以L(±)表示正或负残差值的界值,则L(±)=∑i=1gR(±)i/kL(±)=∑i=1gRi(±)/k。其中R(±)ii(±)表示正或负的残差值,g表示正或负残差值的个数,k=n/3,n为观察点总数。残差值高于正残差值界值或低于负残差值界值的地区均视为异常点,找出异常点是趋势面分析的一项重要内容。结果1.肺癌死亡率趋势面分析我们对该县17个乡镇胃癌、肺癌、肝癌、食管癌、白血病、宫颈癌、膀胱癌、乳腺癌、结肠癌和鼻咽癌的标化死亡率作趋势面分析。资料见表1,其中乡镇用字母a、b…q表示,(x,y)为各乡镇在地图上的地理位置坐标。结果表明,胃癌和鼻咽癌死亡率呈现出地域趋势,其他8种恶性肿瘤死亡未发现有地域趋势性。胃癌和鼻咽癌死亡率的最优趋势函数见表2。2.有关死亡率根据所拟合的函数,绘制最优趋势函数的等值线图。结果表明,胃癌的死亡率由西向东逐渐升高,其中东北地区死亡率最高为50/10万,见图1。鼻咽癌死亡率表现为由东向西逐渐升高,西南地区死亡率最高为2.5/10万,见图2(注:图上横坐标、纵坐标上的数值的含义是该县在地图上的经度(东西方向)和纬度(南北方向)的一个地理范围。图上直线上的数值的含义是某个地区某种恶性肿瘤的死亡率的大小(1/10万))。3.残差值与实测值对比根据所拟合的趋势函数和17个乡镇的坐标,得到17个观察点的相应趋势值,它与实测值之间存在残差值。胃癌死亡率残差值高于正的异常残差界值的乡镇为b和h,低于负的异常残差界值的乡镇为e;鼻咽癌死亡率残差值高于正的异常残差界值的地区为i和q,低于负的异常残差界值的地区为a和l。讨论1.死亡率与地域趋势性描述疾病的地域分布情况一般采用统计地图法。而统计地图只能描述每个地区的实际发病率或死亡率,不能定量地分析发病率或死亡率是否存在地域趋势性及其趋势性的大小。趋势面分析不仅可拟合死亡率与地理位置的函数关系,而且可对这种函数关系进行假设检验,只有经检验有显著性的方程才能从统计上说明有地域趋势性;并可根据有意义的方程计算各地的预测值,并与其实测值进行比较,计算剩余值,作残差值分析,筛选出剩余值异常的地区。2.肺癌死亡率与肿瘤地理因子分布关系由趋势面分析的结果可见,胃癌和鼻咽癌的趋势面方程的拟合优度分别为39.51%、37.74%,表明所取的趋势面方程能说明实际变异的39.51%、37.74%,提示该县这2种恶性肿瘤死亡率有一定的地理分布规律,地理环境因素在恶性肿瘤发生中可能起着重要作用。该县胃癌、鼻咽癌死亡率的区域差异主要表现在东西部差异上,2种肿瘤的规律性差别很大应进一步研究生活习惯、经济状况等的差异及其与相关肿瘤的关系。找出相应的影响因素,进一步做调查研究,为肿瘤的病因研究提供理论依据。如胃癌的高死亡率地区集中于该县东北部和东南地区,调查得知这些地区有大量食酸煎饼的习惯,食盐摄入量较