孫嘉欣, 何 杰, 余國良, 韓 俊

(寧夏大學(xué) 地理科學(xué)與規(guī)劃學(xué)院,寧夏 銀川 750021)

血壓是指血管內(nèi)血液對血管壁的側(cè)壓力,分為舒張壓和收縮壓．收縮壓是指人體心臟收縮時,主動脈壓急劇升高時的壓力．調(diào)查數(shù)據(jù)顯示,影響血壓的因素主要有肥胖[1—3]、身體質(zhì)量指數(shù)(BMI)[4]、體脂(皮褶厚度)[5]、種族[6—7]、遺傳[8]、食鹽攝入量[9—10]、精神心理[11]、生活習(xí)慣[12]等．近年來的研究表明,血壓與地理、氣候等環(huán)境因素也有關(guān)聯(lián)．從地里學(xué)視角看,人體健康是人地關(guān)系中的重要組成部分.在生態(tài)系統(tǒng)的生物循環(huán)中,人作為重要的組成部分,在長期的發(fā)展過程中,健康受到自然、經(jīng)濟、環(huán)境等諸多因素影響．國內(nèi)外對收縮壓的研究著重在方法創(chuàng)新或影響因子方面等,如通過Meta檢索各類數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù),分析兒童青少年血壓患病情況[13—14]；通過Logistic回歸分析判斷患病置信區(qū)間[15],通過多元線性回歸評估種族與收縮壓和舒張壓的關(guān)系[7]；通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進行連續(xù)無創(chuàng)血壓監(jiān)測及其應(yīng)用研究[16]；通過相關(guān)系數(shù)測定人的收縮壓和舒張壓參考值與區(qū)域地理因素之間的關(guān)系[17]；通過空間插值揭示中國人血壓正常值的地域分布規(guī)律并對青少年血壓值加以探究[18]．目前的研究停留在社會因素分析、以預(yù)警和預(yù)測收縮壓的變化為研究內(nèi)容;研究數(shù)據(jù)來源于網(wǎng)絡(luò)檢索,測量標準不具有統(tǒng)一性;研究區(qū)域范圍有限,無法探究因地形地貌等地理因子的影響關(guān)系及青少年收縮壓的空間分布、空間驅(qū)動因子及因子驅(qū)動力．

青少年是發(fā)育成長的關(guān)鍵時期．對影響青少年收縮壓的地理環(huán)境進行探究,能發(fā)現(xiàn)收縮壓變化與年齡的直接關(guān)系,從而全面掌握我國青少年收縮壓分布情況及地理環(huán)境因子影響力,尋找影響青少年收縮壓的主要地理因子,以便有針對性地對青少年收縮壓作出科學(xué)、合理的判斷．

筆者選擇由國家教育部牽頭實施的學(xué)生體質(zhì)與健康調(diào)研所得的實測數(shù)據(jù).該數(shù)據(jù)由專業(yè)的測量隊使用統(tǒng)一的測量方法和器材,經(jīng)過嚴格的測量步驟獲得．選擇生理學(xué)劃分的14～18周歲為研究年齡段．分別從性別、成長環(huán)境切入,考察青少年收縮壓的分布現(xiàn)狀,通過全局Moran’s I方法,探究收縮壓的空間聚集現(xiàn)象;并通過地理探測器模型,診斷并分析各分組影響收縮壓的因素及各因素間的關(guān)系．可為全面掌握我國青少年的收縮壓情況、醫(yī)學(xué)地理研究、人與自然關(guān)系探究等諸方面深入研究提供參考.

1 數(shù)據(jù)來源與處理

1.1 數(shù)據(jù)來源

以中國31個省(直轄市、自治區(qū))不包括西藏、香港、澳門、臺灣在內(nèi)的范圍為研究對象．由教育部牽頭,會同國家體育總局、國家衛(wèi)生計生委、國家民委、科技部、財政部共同組織開展的全國學(xué)生體質(zhì)與健康調(diào)研自1985年開始,每5 a對全國31個省份展開一次調(diào)研.截至目前,共開展7次,2015年為最新的一次調(diào)研．調(diào)研嚴格遵循統(tǒng)一監(jiān)測隊、統(tǒng)一檢測方法和統(tǒng)一器材.文中數(shù)據(jù)來源于《2015年全中國學(xué)生體質(zhì)與健康調(diào)研》[19],從中提取14～18歲男生、女生的收縮壓．

以全國范圍為研究區(qū),從地理環(huán)境視角探究地理差異的作用．數(shù)據(jù)包括:①基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)．以國家基礎(chǔ)地理信息中心提供的1∶400萬中國基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)作為省級空間行政邊界矢量數(shù)據(jù),在ArcGIS平臺構(gòu)建不同性別以及成長環(huán)境的收縮壓截面數(shù)據(jù)庫[20];②地理因素數(shù)據(jù).海拔高度、年平均氣溫、氣溫年較差、平均大氣壓強、年日照時間、年降水量、年平均相對濕度等來源《中國氣象年鑒》[21],第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值來源《中國統(tǒng)計年鑒》[20],PM2.5數(shù)據(jù)來源《中國環(huán)境統(tǒng)計年鑒》[22]．

1.2 地理因子與環(huán)境因子的選取及處理

根據(jù)我國地形和氣候的特點,結(jié)合數(shù)據(jù)的相關(guān)性和可獲得性,綜合考慮收縮壓的影響因素,參考區(qū)域地理與中國男性青年收縮壓參考值影響因子選擇方法[23],選取以下因子進行分析:海拔高度(X1)、年平均氣溫(X2)、氣溫年較差(X3)、平均大氣壓強(X4)、年日照時間(X5)、年降水量(X6)、年平均相對濕度(X7)．參考天津市市區(qū)高血壓患病影響因素[24],選取產(chǎn)業(yè)因素——第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值(X8);參考中國環(huán)境污染的健康壓力時空差異特征的研究[25],選取PM2.5(X9).分析這9個要素對收縮壓空間分布的影響(表1)．

表1 指標探測要素

2 研究方法

2.1 空間探索性分析

空間自相關(guān)是描述空間中屬性間相互影響的統(tǒng)計量,用來度量單個影響因子在空間中不同位置的相關(guān)性,以分析不同組別血壓值與其影響因子間的空間依賴性．空間自相關(guān)的相似度一般采用Moran’s I指數(shù)進行分析,可分為全局Moran’s I指數(shù)和局部Moran’s I指數(shù)．基于該研究數(shù)據(jù)的類型和目的,用全局Moran’s I表示全局空間自相關(guān)的統(tǒng)計量,其計算公式:

(1)

式中:xi為空間單元i的某個特定屬性值;xj為空間單元j的相同特定屬性值;x為所有單元屬性的平均值;wij為空間單元i,j之間的權(quán)重;n為空間單元的總數(shù)．I為-1～1．當I>0時,表示該屬性的空間內(nèi)具有正相關(guān)性,且I越大相關(guān)性越明顯;當I<0時,表示該屬性的空間內(nèi)具有負相關(guān)性,且I越小差異越大;當I=0時,該屬性的空間內(nèi)隨機分布．

對于空間自相關(guān)的顯著程度,可通過Moran’s I的z進行檢驗,z的計算公式:

(2)

式中:E(I),σ(I)分別為I的期望值和方差．

在ArcGIS 10.2中通過空間統(tǒng)計工具,對各組數(shù)值進行空間自相關(guān)(Moran’s I)測度,結(jié)果見表2．

表2 分組Moran’s I指數(shù)的計算結(jié)果

2.2 地理探測器方法

人體血壓值受自然、環(huán)境、經(jīng)濟等多種因素的影響．為進一步探索各種要素對收縮壓的影響程度,選擇王勁峰等提出的空間分析方法——地理探測器[26],對影響收縮壓的驅(qū)動因素進行探測識別,選取因子探測器和交互探測器分別探測影響血壓值的因子和因子間的相互關(guān)系,其模型如下:

1)因子探測器是探測某因子X多大程度上解釋了屬性Y的空間分異,用q度量,q的值域為[0,1],q越大表明目標屬性Y的空間分異性越明顯．q的計算公式:

(3)

(4)

式中:h=1,2,…,L,為變量Y或因子X的分層,即分類或分區(qū);Nh,N分別為層h和全區(qū)的單元數(shù);σh2,σ2分別是層h和全區(qū)Y的方差,SSW,SST分別為層內(nèi)方差和全區(qū)總方差．

2)交互作用探測器是探測風(fēng)險因子之間是否具有相互作用,識別不同風(fēng)險因子之間的交互作用,即評估因子X1,X2共同作用時是否會增加或減弱對因變量Y(收縮壓)的解釋力,或這些因子對Y的影響是相互獨立的．評估的方法是分別計算2種因子X1，X2對Y的q值及其相互交互時的q值,即q(X1)，q(X2)，q(X1nX2)，并對q(X1)，q(X2)與q(X1nX2)進行比較.2個因子之間的關(guān)系分類見表3.表3中，表示min(q(x1),q(x2))：在q(x1),q(x2)兩者取最小值；表示q(x1)+q(x2)：q(x1),q(x2)兩者求和；表示 max(q(x1),q(x2))：在q(x1),q(x2)兩者取最大值；表示q(x1∩x2)：q(x1),q(x2)兩者交互；

2.3 青少年血壓值分異影響要素探測

基于地理探測器的約束條件少、數(shù)據(jù)的分類方便高效、按照地理分區(qū)進行運算及結(jié)果更具解釋力等優(yōu)勢,采用該方法對我國青少年收縮壓影響因素進行計算,并通過因子探測識別哪些因素具有影響力,測度各影響因素對收縮壓的解釋程度大小,從而獲得單個因素對血壓值的影響力,定量研究每個驅(qū)動因子對收縮壓影響的程度．對于面數(shù)據(jù),使用ArcGIS 10.2軟件對各影響因子進行離散化處理,再將其與X分布疊加．按分位數(shù)法對各因子進行初始分類,再結(jié)合地理情況對初始分類進行修正．

基于地理探測器的分異及因子探測,分別計算各因子對青少年血壓值影響能力q的大小(圖1)．

圖1 分組別地理探測器因子探測結(jié)果

對9個因子分別兩兩疊加考察交互作用下對青少年舒張壓的影響[27](表4),同時也反映了各因子交互作用下對青少年舒張壓的影響[28]．

表3 因子交互關(guān)系表達式

表4 交互因子探測結(jié)果 %

3 結(jié)果與分析

3.1 兒童青少年血壓的空間格局與現(xiàn)狀

3.1.1兒童青少年的血壓現(xiàn)狀 兒童青少年的血壓在空間分布上呈現(xiàn)以下特點(圖2):男性的收縮壓高于女性;北方的收縮壓高于南方,城市與鄉(xiāng)村之間沒有明顯差異．究其原因:①女性雌激素分泌高于男性．雌激素是一種重要的脂溶性類固醇激素,對收縮壓有直接影響;②由于地理環(huán)境差異較大,南方和北方人在生活和飲食等諸多方面呈現(xiàn)明顯的不同．

圖2 我國兒童青少年血壓值分布

3.1.2兒童青少年血壓的空間格局 從全局Moran’s I指數(shù)(表2)看:① 全國青少年的收縮壓(P=0.000 049,z=4.06,Moran’s I 為0.483 736)的P<0.01,說明數(shù)據(jù)的空間分布具有非隨機性,且能夠顯著地拒絕零假設(shè),表現(xiàn)出收縮壓具有一定的聚集特征、空間正相關(guān)顯著．②分組觀察發(fā)現(xiàn),性別(男生、女生)、成長環(huán)境(城市、鄉(xiāng)村)的全局Moran’s I指數(shù)均為正(z>3),且通過顯著性檢驗(P<0.001),說明中國青少年的收縮壓呈現(xiàn)出顯著的空間正自相關(guān),空間集聚特征明顯．

3.2 兒童青少年血壓變化的驅(qū)動因素

3.2.1收縮壓因子的探測結(jié)果 收縮壓中各因子的解釋力大小依次為海拔高度、第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值、平均大氣壓強、PM2.5、年降水量、年平均相對濕度、氣溫年較差、年日照時數(shù)、年平均氣溫(圖2)．其中,地形(海拔高度)、經(jīng)濟發(fā)展(第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值)和氣候(平均大氣壓強)對青少年收縮壓的影響較大,其q均大于0.3,其他因素較弱(q<0.1),產(chǎn)生的影響較小.說明青少年舒張壓受經(jīng)濟發(fā)展(第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值)、自然因素中的氣象因素(平均大氣壓強、年降水量、氣溫年較差、年平均相對濕度)、地形因素(海拔高度)、環(huán)境狀況(PM2.5)的影響較明顯,其中PM2.5的影響較?。?/p>

3.2.2性別因子的探測結(jié)果 性別因子探測結(jié)果表明(圖2):海拔高度、平均大氣壓強、第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值對男性青少年的收縮壓影響較為明顯(q>0.2)，而年平均氣溫、年日照時間的影響極弱(q<0.1)；海拔高度、第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值對女性青少年的收縮壓影響較為明顯(q>0.2)，而年平均氣溫、氣溫年較差、年日照時數(shù)、年平均相對濕度的影響極弱(q<0.1)．說明男性受海拔高度、年平均氣溫、氣溫年較差等7個因子的影響高于女性,女性受年日照時間、PM2.5、第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值4個因子的影響高于男性．原因在于，女性對環(huán)境的敏感度更高,身體對外界環(huán)境的應(yīng)激反應(yīng)更強．

3.2.3成長環(huán)境因子的探測結(jié)果 城市環(huán)境下生長的青少年收縮壓受到海拔高度、第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值的影響較大(q>0.2)(圖2),而受到年平均氣溫、氣溫年較差、年日照時間、年降水量、年平均相對濕度的影響弱(q<0.1);鄉(xiāng)村環(huán)境下生長的青少年收縮壓受海拔高度、平均大氣壓強、第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值的影響較大(q>0.2),而受到年平均氣溫和年日照時間的影響較弱(q<0.1)．另外,海拔高度、年平均氣溫、氣溫年較差等9個因子對收縮壓的影響均呈現(xiàn)出鄉(xiāng)村高于城市．

3.3 兒童青少年血壓變化因素的交互作用

在實際中,單一因子或單一性質(zhì)的因素對收縮壓的分布和變化起決定作用．通過交互探測器分析各影響因素對兒童青少年血壓的影響是否存在交互作用．

交互探測結(jié)果顯示:收縮壓中海拔高度和平均大氣壓強、PM2.5、第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值,平均大氣壓強和PM2.5存在雙因子增強,說明其中2個因子共同作用時對研究結(jié)果的影響都高于其中某一最大因子的影響,收縮壓受以上因子共同作用時的影響力明顯高于其中2個因子的最大值;其他均為非線性增強,其影響明顯.說明海拔高度、平均大氣壓強與其他因子共同作用時,產(chǎn)生的影響力高于它們與其他任意因子2者結(jié)合的結(jié)果．

因子交互分析表明:對于收縮壓，氣溫年較差與第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值交互后提高影響力最大(87.2%);其次是海拔高度與第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值,可提升影響力78.95%;海拔高度與年降水量交互后可提高影響力74.47%;年平均氣溫和年日照時間交互后提高影響力最小(19.47%)．因此在營造良好的青少年成長環(huán)境時,避免海拔高度較高、氣溫年較差很大與第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值較高同時存在.因為在這種情況下,因子間作用力強,致使青少年的收縮壓升高更顯著．

3.4 兒童青少年血壓的主導(dǎo)因素及驅(qū)動力

1)地理環(huán)境因子．我國面積廣闊,地理環(huán)境差異明顯,人的血壓出現(xiàn)地域性差異.平均大氣壓強、海拔高度對人體心腦供氧產(chǎn)生影響.在“高壓、高海拔”下,心腦缺氧,收縮壓升高.溫度高低對血管的擴張能力有影響,溫度升高,血管擴張,血流量加快,收縮壓降低.降水和年平均相對濕度反映水分變化,影響人體甲狀腺激素和腎上腺激素,人體松果腺體分泌出的松果激素量也較大,甲狀腺素及腎上腺素的濃度隨之降低,人體新陳代謝減弱,血壓降低．地理環(huán)境因子成為影響人體血壓的重要外界因素．

2)產(chǎn)業(yè)環(huán)境狀況．經(jīng)濟發(fā)展和地域優(yōu)勢、第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值、PM2.5等指標可反映建設(shè)速度、環(huán)境質(zhì)量狀況．人處于生活節(jié)奏快、壓力大的環(huán)境中,交感神經(jīng)處于興奮狀態(tài),心率增快,血管所承受的壓力增高,長期處于該狀態(tài)下,機體形成生物記憶,收縮壓升高．

4 結(jié)論與展望

4.1 結(jié)論

1)空間自相關(guān)全局Moran’s I指數(shù)顯示,在不同性別和成長環(huán)境條件下，中國青少年的收縮壓在空間上呈現(xiàn)顯著的空間正自相關(guān)．對實測數(shù)據(jù)按性別和南北地理劃分、分組整理統(tǒng)計分析,血壓的分布呈現(xiàn)以下特征:14～18歲青少年男性的血壓高于女性的,北方人的血壓高于南方人的．

2)因子探測結(jié)果表明,對于不同性別、在不同成長環(huán)境下，海拔高度、年平均氣溫、氣溫年較差、平均大氣壓強、年日照時間、年降水量、年平均相對濕度、PM2.5、第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值等因素均對收縮壓有不同程度的影響.定量化探測到影響各組分收縮壓的因子解釋力,其中,海拔高度的解釋力最大,說明海拔高度對收縮壓的影響最大．因子間交互結(jié)果表明,收縮壓中海拔高度和平均大氣壓強、PM2.5、第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值,平均大氣壓強和PM2.5等存在雙因子增強．海拔高度和年平均氣溫、氣溫年較差、年日照時間、年降水量、年平均相對濕度等存在非線性增強．不論哪種,任意2個因素交互后對血壓的因子解釋力均顯著提升,且強于單個因素的解釋力．

4.2 展望

醫(yī)學(xué)地理學(xué)研究人體健康狀況或生命現(xiàn)象與空間、環(huán)境的關(guān)系,并從地理的角度出發(fā),發(fā)現(xiàn)和分析保持健康的“平衡”關(guān)系、影響健康的原因、趨勢及空間格局．該研究依托中國豐富的地形地貌,以精準可比的數(shù)據(jù)為研究基礎(chǔ),總結(jié)我國青少年收縮壓的空間分布情況及特征,進一步探究影響青少年收縮壓的地理環(huán)境因素及因素間的作用關(guān)系,從而得到定量化的研究結(jié)果.將地理學(xué)研究方法應(yīng)用于公共衛(wèi)生研究領(lǐng)域,可為醫(yī)學(xué)地理研究增加亮點.與此同時,在以后的研究中，可增加數(shù)據(jù)的測量范圍,獲得更為詳細的小尺度研究單元的收縮壓數(shù)據(jù),繼而以更小的單元為研究對象,使研究結(jié)果更為豐富、準確．