我国疟疾流行现状及气象因素对疟疾发病影响的神经网络模型初步研究

【摘要】： 目的：掌握我国疟疾流行特征及气象因素对疟疾流行的影响规律，建立疟疾预测模型，为制定预防控制措施提供科学依据。 方法 1. 描述性分析。收集1950~2001年全国疟疾发病资料、1997~2001年全国各省、直辖市、自治区（以下称省市区）疟疾发病等资料，各种气象资料，利用SPSS10.0　for Windows、MapInfo Professional5.5、FoxPro6.0等软件对各种气象数据与疟疾发病数据进行统计分析。将不同地区疟疾发病率通过行政区代码与电子地图数据库相链接，创建疟疾发病率专题地图；对各种气象因素与疟疾发病进行相关分析。并分析各种气象因素不同特征或不同水平疟疾的发病情况。 2. 建立神经网络模型。用Matlab6.1软件包中的神经网络工具箱，根据预实验结果，利用云南省红河地区1994~1998年月平均气压、月平均气温、月最高气温、月最低气温、月降水量、月降水日数、月平均相对湿度、月蒸发量、月日照时数等气象数据与疟疾发病率等级数据建立反向传播网络（BP网络）预测模型，并对模型进行了验证。 结果 1. 疟疾流行状况。（1）1950~2001年我国疟疾流行趋势大致分3个阶段。1950~1984年，我国疟疾处于高水平流行期，年发病率在100/10万以上，其间有3个发病高峰，分别在1954年、1960年、1970年，1970年以后呈逐年下降趋势；1985~1990年，发病率下降到10~100/10万之间；1990年至目前发病率在10/10万以下，到2001年疟疾发病人数已减至24731例， WP=10 发病率降至1.99/10万。（2）1997~2001年全国各省市区累计发病147605例，年均发病率为2.3941/10万，死亡220人，年均死亡率为0.0036/10万，病死率为0.15％。地区发病率以海南和云南最高，年均发病率分别达52/10万和27/10万以上，两省5年累计发病数占全国发病数的52.18%，湖北、河南、西藏、安徽、广东、贵州等地疟疾发病率较高。5~10月为发病高峰，发病数占全年发病数的76.25%。（3）1994~1998年全国共有1228（52.19%）个县市报告184939例疟疾，累计发病率为15.17/10万，42%以上的县市疟疾发病率在1~10/10万之间，各县累计发病率由高到低排序依次为西藏墨脱，云南西盟、元江、畹町，海南保亭，云南勐腊、景洪、河口和四川马边等。 2. 气象因素对疟疾的影响。（1）疟疾主要发生在年平均气温在15℃以上、年校差在20℃以下的地区，病例数约占总数的66%；年平均气温在20℃以上、年校差在10℃以下的地区，发病率可高达994.91/10万。年平均相对湿度在70%以上的地区病例数占94.89%。82%的发病地区和95.55%的发病数在年降水量800mm以上、降水日数60d以上的县市中。86.17%的病例分布在年蒸发量1000~2000mm的地区，以年日照时间1000~2000h的地区为主。（2）年平均气温、年平均相对湿度、年降水量、年降水日数均与疟疾发病呈正相关，其相关系数分别为r=0.880，p0.05；r=0.988，p0.01；r=0.806，p0.05；r=0.920，p0.01，年校差、年蒸发量、年日照时数与疟疾发病相关无统计学意义。 3. 神经网络模型。神经网络经100次学习和训练，训练误差从3.23608下降至0.035862，通过建立的神经网络模型对未来疟疾发病率进行预测，其预测符合率为84.85%。 结论 1. 疟疾是严重危害我国人民健康的虫媒传染病，在全国范围内，1950~1984年，疟疾处于高水平流行期，1970年至目前发病率呈显著下降 WP=11 趋势，但在局部地区，疟疾的发病情况仍然难以有效控制，其中海南省和云南省发病率最高，1997~2001年年均发病率分别达52/10万和27/10万以上，两省5年累计发病数占全国发病数的52.18%。 2. 疟疾的发病强度受多种自然因素的影响，其中季节、气象因素的作用突出。在多种气象因素中，年平均气温、年平均相对湿度、年降水量、年降水日数与疟疾发病呈正相关。随着年平均气温、年平均相对湿度、年降水量、年降水日数的增加，疟疾发病县市有增加的趋势；随着年校差、年蒸发量的增加，疟疾发病县市有减少的趋势。 3. 神经网络在气象因素与疟疾之间建模是可行的，其预测符合率达80%以上。神经网络具有综合能力强，对数据的要求不高，适时学习等突出优点，且操作简便，节省时间，易于掌握和应用。研究中数据的应用、纳入、排出等问题有待于进一步研究。神经网络模型可以作为疟疾预测的一种新方法。