大型活動癥狀監(jiān)測預(yù)警方法研究
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【摘要】:研究背景 癥狀監(jiān)測是指持續(xù)、系統(tǒng)地采集患者臨床確診前出現(xiàn)的信息,如非處方藥銷量、急診室患者主訴、學(xué)校、工廠缺勤率等,通過分析這些信息的波動提示疾病異常的發(fā)生。近十年來,癥狀監(jiān)測以其探測疾病暴發(fā)的高度及時性和敏感性,在國內(nèi)外受到了廣泛關(guān)注,美國、歐洲、日本、我國臺灣等許多國家和地區(qū)都已建立了較為成熟的癥狀監(jiān)測系統(tǒng),將其廣泛應(yīng)用公共危機(jī)應(yīng)對、新發(fā)傳染病預(yù)警、重點傳染病暴發(fā)探測等。近年來,國內(nèi)在癥狀監(jiān)測領(lǐng)域的研究主要集中在概念、方法介紹,數(shù)據(jù)源的選擇和可行性探討等方面,總體來說仍處于探索、起步階段,尚未建立豐富、系統(tǒng)的監(jiān)測指標(biāo),也缺乏對癥狀監(jiān)測分析預(yù)警方法的深入研究。 由于癥狀監(jiān)測在探測疾病暴發(fā)和生物恐怖事件等方面的優(yōu)勢,近年來國際上將其作為加強(qiáng)監(jiān)測的手段,普遍應(yīng)用于奧運(yùn)會、政治集會、體育賽事等大型活動的公共衛(wèi)生保障工作。2010年5月,第41屆世界博覽會在我國上海舉行,此次盛會持續(xù)時間長,參與人數(shù)多,對公共衛(wèi)生工作提出了很高的要求,因此,急需研究建立適用于我國大型活動的癥狀監(jiān)測指標(biāo)及數(shù)據(jù)分析預(yù)警方法。 研究目的 研究建立我國大型活動癥狀監(jiān)測指標(biāo),探索適用于癥狀監(jiān)測數(shù)據(jù)的暴發(fā)探測方法,為研制、開發(fā)癥狀監(jiān)測與預(yù)警技術(shù)工具包提供參考依據(jù)。 資料與方法 1.監(jiān)測指標(biāo)篩選 通過查閱《傳染病學(xué)》等權(quán)威著作,結(jié)合國內(nèi)外開展相關(guān)研究的經(jīng)驗,篩選出我國大型活動期間開展癥狀監(jiān)測需要重點關(guān)注的目標(biāo)疾病及其典型癥狀。運(yùn)用德爾菲法對國內(nèi)18位相關(guān)領(lǐng)域?qū)<议_展了3輪咨詢,從疾病嚴(yán)重性和發(fā)生概率兩個維度評估目標(biāo)疾病的風(fēng)險,并對疾病各癥狀的典型性評分。 基于專家評分結(jié)果,繪制“大型活動癥狀監(jiān)測目標(biāo)疾病風(fēng)險矩陣圖”,確定監(jiān)測的目標(biāo)疾病并劃分其風(fēng)險等級,并參考國家科技重大專項“五大癥候群病原譜監(jiān)測”項目中提出的五大癥候群監(jiān)測指標(biāo),篩選目標(biāo)癥狀及癥候群。 2.監(jiān)測數(shù)據(jù)采集 基于篩選出的監(jiān)測指標(biāo),在世博會召開期間(2010年5月1日~10月31日)于上海市浦東新區(qū)的21家醫(yī)療機(jī)構(gòu)開展癥狀監(jiān)測。以世博園區(qū)所在的三林和陸家嘴為重點監(jiān)測區(qū)域,選擇轄區(qū)內(nèi)2家三級醫(yī)院,5家綜合性二級醫(yī)院和14家社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)中心作為監(jiān)測點。數(shù)據(jù)由門診醫(yī)生通過醫(yī)院信息系統(tǒng)(Hospital Information System,HIS)實現(xiàn)電子化采集,儲存在監(jiān)測點醫(yī)院的前置機(jī)中,每日24:00前置機(jī)自動將當(dāng)天該監(jiān)測點的數(shù)據(jù)推送至浦東新區(qū)癥狀監(jiān)測平臺。由專人負(fù)責(zé)查看數(shù)據(jù)上報情況和數(shù)據(jù)質(zhì)量,及時補(bǔ)充、修正漏報和錯報數(shù)據(jù)。 3.監(jiān)測數(shù)據(jù)分析 以天為單位計算各癥候群病例數(shù),每個癥候群整理成一個長度為184天的時間序列。對這些序列進(jìn)行描述性分析,觀察每個癥候群的發(fā)病水平、病例數(shù)分布形狀、周末效應(yīng)等。為選擇、設(shè)計暴發(fā)探測方法提供依據(jù)。 4.暴發(fā)探測模型 根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)特點,本研究在基于短期基線數(shù)據(jù)的預(yù)警模型中,選擇了癥狀監(jiān)測系統(tǒng)中常用的五個時間序列模型,分別是累積和(Cumulative Sum, CUSUM)模型,美國異常探測報告系統(tǒng)(Early Aberration Reporting System, EARS)中的C1、C2、C3模型,以及指數(shù)加權(quán)移動平均(Exponential Weight Moving Average, EWMA)模型,進(jìn)行暴發(fā)探測。 5.模擬暴發(fā) 由于在整個監(jiān)測期間,“上海世博會浦東新區(qū)癥狀監(jiān)測預(yù)警管理信息系統(tǒng)”并未報告?zhèn)魅静”┌l(fā)和生物恐怖事件,為了達(dá)到評價、比較模型探測暴發(fā)效果的目的,本研究在真實的監(jiān)測數(shù)據(jù)中添加了不同類型的模擬暴發(fā)。 為了充分考慮可能出現(xiàn)的暴發(fā)類型,研究從暴發(fā)病例數(shù)、暴發(fā)持續(xù)時間和暴發(fā)病例分布形狀三個維度進(jìn)行模擬。每個癥候群選擇了5個不同等級的暴發(fā)系數(shù),以產(chǎn)生不同的暴發(fā)病例數(shù);根據(jù)主要目標(biāo)疾病的潛伏期,模擬的暴發(fā)時間選擇5天、10天和15天3個水平:根據(jù)數(shù)據(jù)分布特點和疾病主要的傳播方式,選擇正態(tài)分布和泊松分布2種暴發(fā)形狀。通過這三個維度之間的組合,共形成30(5×3×2)種暴發(fā)類型。 將各種類型的暴發(fā)添加到每個癥候群時間序列中。除了在序列起點為預(yù)警模型預(yù)留出運(yùn)算需要的基線時間,序列終點保證最后一次暴發(fā)的完整性之外,序列中的每一天都作為1起暴發(fā)的起點,被反復(fù)模擬10次,即每種類型的暴發(fā)在每個癥候群中均被模擬N次(N=10×(序列總長度-模型基線長度-暴發(fā)持續(xù)時間+1))。每模擬一次,即記錄每個預(yù)警模型的探測結(jié)果,包括“是否探測到該暴發(fā)”和“在暴發(fā)開始的第幾天探測到”。 6.暴發(fā)探測效果評價 本研究選擇靈敏度(Sensitivity)、特異度(Specificity)和暴發(fā)探測時間(Time To Detect)三個指標(biāo)來評價、比較模型的效果。靈敏度表示暴發(fā)被模型探測到的百分比,特異度表示模型正確識別非暴發(fā)的能力,暴發(fā)探測時間表示暴發(fā)開始后的第幾天被模型探測到,用于指示模型的及時性。 為了增加可比性,本研究選擇了95%、90%和85%三個特異度,分別比較五種模型在相等特異度條件下探測暴發(fā)的靈敏度和及時性。 針對模擬的30種暴發(fā),在每個癥候群每個特異度水平下,分別計算五個模型的靈敏度和及時性,運(yùn)用配對t檢驗的方法,比較每兩個模型靈敏度、及時性之間的差異。 7.數(shù)據(jù)處理與分析工具 原始數(shù)據(jù)整理使用Microsoft Excel2007、Visual Foxpro6.0,使用R2.11.1軟件生成模擬暴發(fā)數(shù)據(jù),計算結(jié)果的統(tǒng)計分析使用SPSS17.0。 研究結(jié)果 1.目標(biāo)疾病選擇及風(fēng)險評估結(jié)果 通過文獻(xiàn)法、專家咨詢和風(fēng)險矩陣圖法,確定了我國大型活動癥狀監(jiān)測的55種目標(biāo)疾病。其中消化系統(tǒng)疾病8種,呼吸系統(tǒng)疾病11種,動物源性疾病7種,蟲媒疾病8種,寄生蟲病2種,血液及性傳播疾病5種,生物恐怖及我國境內(nèi)未出現(xiàn)過的疾病14利。 根據(jù)專家咨詢結(jié)果繪制風(fēng)險矩陣圖,將以上55種疾病劃分為4個風(fēng)險等級。其中極高風(fēng)險疾病0種,霍亂、鼠疫、肉毒桿菌中毒、流腦、季節(jié)性流感等高風(fēng)險疾病10種,手足口病、水痘、炭疽、乙腦、血吸蟲病、蜱媒病毒性腦炎等中等風(fēng)險疾病40種,布氏桿菌病、鉤體病、包蟲病等低風(fēng)險疾病5種。 2.監(jiān)測指標(biāo)選擇結(jié)果 根據(jù)專家評分,篩選出7個癥候群作為我國大型活動癥狀監(jiān)測指標(biāo),共包含25個癥狀,分別為: 2.1.發(fā)熱呼吸道癥候群:發(fā)熱伴如下癥狀中的一種或多種:咳嗽、咳痰、咯血、胸痛、 呼吸困難 2.2.胃腸道腹瀉癥候群:發(fā)熱伴如下癥狀中的一種或多種:嘔吐、腹瀉、膿血便粘液 便 2.3.發(fā)熱伴出疹癥候群:發(fā)熱伴如下癥狀中的一種或多種:皰疹、斑丘疹 2.4.中樞神經(jīng)系統(tǒng)癥候群:發(fā)熱伴如下癥狀中的一種或多種:頭痛、噴射性嘔吐、休 克、意識改變 2.5.發(fā)熱伴出血癥候群:發(fā)熱伴如下癥狀中的一種或多種:皮膚黏膜淤血瘀斑、出血 點、血便 2.6.肉毒桿菌中毒癥候群:突發(fā)視力模糊或(和)吞咽困難 2.7.急性病毒性肝炎癥候群:肝脾腫大或(和)急性黃疸 3.監(jiān)測數(shù)據(jù)分析結(jié)果 7個癥候群發(fā)病水平差異較大。發(fā)病水平較高的為發(fā)熱呼吸道癥候群和胃腸道腹瀉癥候群,平均每日病例數(shù)分別為325例和248例:發(fā)病水平較低的為發(fā)熱伴出血和肉毒桿菌中毒癥候群,平均每日病例數(shù)在1例左右。 繪制直方圖觀察監(jiān)測數(shù)據(jù)分布特點,除發(fā)熱呼吸道和胃腸道腹瀉癥候群數(shù)據(jù)服從正態(tài)分布外,而其余五個癥候群數(shù)據(jù)均服從偏正態(tài)分布。 繪制箱式圖并作統(tǒng)計檢驗,發(fā)現(xiàn)胃腸道腹瀉和急性病毒性肝炎癥候群數(shù)據(jù)具有明顯的周末效應(yīng),體現(xiàn)為工作日平均每日病例數(shù)大于周末,其余癥候群的周末效應(yīng)不明顯。 4.模型在各癥候群中的暴發(fā)探測效果 4.1.發(fā)熱呼吸道癥候群 特異度為95%時,模型靈敏度均在80%以上,及時性在2天左右;其中C2和CUSUM模型靈敏度最高(p0.005),分別為86.48%和8670%; 特異度為90%時,模型靈敏度均達(dá)到90%以上,及時性均為1天,其中CUSUM模型靈敏度最高(p0.001),為93.39%; 特異度為85%時,模型靈敏度均超過了95%,及時性為1天,其中EWMA模型靈敏度最高(0.01p0.05),為97.10%。 4.2.胃腸道腹瀉癥候群 特異度為95%時,各模型靈敏度在85%和90%之間,及時性為1-2天,其中CUSUM、C1和C3模型靈敏度最高(p0.01),分別為89.93%、88.97%和88.97%; 特異度為90%時,各模型靈敏度在90%和95%之間,及時性在1天左右,其中C2模型靈敏度最高(p0.05),為94.6%; 特異度為85%時,各模型靈敏度均超過了95%,及時性均為1天,其中C2模型靈敏度最高(p0.05),達(dá)到96.75%。 4.3.發(fā)熱伴出疹癥候群 特異度為95%時,C3和C2模型靈敏度達(dá)到了80%以上,顯著高于其它三個模型的靈敏度(p0.001),及時性均為0天。 特異度為90%時,C3和C2模型靈敏度達(dá)到了90%以上,顯著高于其它三個模型的靈敏度((p0.001),及時性均為0天。 特異度為85%時,CUSUM、C1和C3模型靈敏度超過了95%,及時性為0天,數(shù)據(jù)之間不存在統(tǒng)計學(xué)差異(p0.05)。 4.4.中樞神經(jīng)系統(tǒng)癥候群 特異度為95%時,各模型靈敏度均在90%以上,其中C3模型靈敏度為95.95%,顯著高于其它四個模型靈敏度(p0.01),各模型及時性均為0天。 特異度為90%時,各模型靈敏度均達(dá)到95%以上,其中CUSUM和C3模型靈敏度最高(p0.05),分別為98.08%和97.51%,模型探測及時性均為0天。 特異度為85%時,各模型靈敏度均超過了98%,及時性均為0天,數(shù)據(jù)之間無統(tǒng)計學(xué)差異(p0.05)。 4.5.發(fā)熱伴出血癥候群 特異度為95%時,各模型靈敏度在40%~60%之間,及時性為3.5~10天,相對而言,C2模型靈敏度和及時性最高(p0.001),分別為58.60%和3.5天。 特異度為90%時,各模型靈敏度在75%-80%之間,及時性均為1天,其中C3模型靈敏度相對最高(p0.01),為79.76%。 特異度為85%時,各模型靈敏度達(dá)到80%以上,及時性均達(dá)到0天,其中C2和C3模型靈敏度均為84.57%,顯著高于其它三個模型(p0.001)。 4.6.肉毒桿菌中毒癥候群 特異度為95%時,C3模型靈敏度為66.65%,及時性為1天,顯著優(yōu)于其它四個模型的探測效果(p0.005); 特異度為90%時,各模型靈敏度接近80%,及時性為0天,其中C3和CUSUM模型靈敏度最高,分別為79.43%和79.41%(p0.05); 特異度為85%時,各模型的靈敏度超過了85%,但均未達(dá)到90%,模型靈敏度之間無顯著性差異,及時性均為0天。 4.7.急性病毒性肝炎癥候群 特異度為95%時,五個模型中,只有C3和C2模型靈敏度高于80%,分別為82.20%和81.670%0,與其它模型靈敏度相比有顯著性差異(p0.001),模型及時性均為0天。 特異度為90%時,模型靈敏度在80%85%之間,及時性均為0天,其中C3和EWMA模型靈敏度顯著高于其它三個模型(p0.05)。 特異度為85%時,五個模型靈敏度均超過了90%,及時性為0天,數(shù)據(jù)之間沒有統(tǒng)計學(xué)差異(p0.05)。 研究結(jié)論 1. CUSUM、C1、C2、C3和EWMA模型在發(fā)熱呼吸道、胃腸道腹瀉和中樞神經(jīng)系統(tǒng)癥候群中的應(yīng)用效果均較為理想。當(dāng)特異度為95%時,模型靈敏度基本都超過85%,及時性在2天以內(nèi);當(dāng)特異度為90%時,各模型靈敏度均超過90%,及時性在1天以內(nèi);當(dāng)特異度為85%時,各模型靈敏度全部超過95%,及時性在1天以內(nèi)。這五個模型可以部署在類似的癥狀監(jiān)測數(shù)據(jù)中用于暴發(fā)探測。 2.以零報告為主的兩類癥候群(肉毒桿菌中毒和發(fā)熱伴出血),在研究選擇的95%、90%和85%三個特異度水平下,CUSUM、C1、C2、C3和EWMA模型應(yīng)用效果均不理想。即使在特異度為85%時,模型的靈敏度也沒有超過90%。對于此類監(jiān)測數(shù)據(jù),可以根據(jù)監(jiān)測目的,探索選擇其他方法進(jìn)行暴發(fā)探測預(yù)警。 3.在不同的特異度下,各模型靈敏度和及時性差異很大。大型活動期間,能充分動員衛(wèi)生資源,響應(yīng)更多的預(yù)警信號。因此,在選擇癥狀監(jiān)測預(yù)警模型時,以其靈敏度和及時性性能優(yōu)先。當(dāng)特異度為85%時,CUSUM、C1、C2、C3和EWMA模型在發(fā)熱伴出疹和急性病毒性肝炎癥候群中靈敏度均能超過90%,及時性為0天,應(yīng)用效果仍較好。
【關(guān)鍵詞】:癥狀監(jiān)測 大型活動 暴發(fā)探測
【學(xué)位授予單位】:中國疾病預(yù)防控制中心
【學(xué)位級別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2011
【分類號】:R181.3
【目錄】:
- 中文摘要5-12
- Abstract12-20
- 研究背景20-23
- 研究目的23
- 研究技術(shù)路線23-25
- 資料與方法25-41
- 1.監(jiān)測指標(biāo)篩選25
- 2.監(jiān)測數(shù)據(jù)收集25-28
- 3.模擬暴發(fā)28-34
- 4.暴發(fā)探測模型34-37
- 5.模型參數(shù)選擇37-38
- 6.模型效果評價38-40
- 7.統(tǒng)計分析工具40-41
- 研究結(jié)果41-64
- 1.癥狀監(jiān)測指標(biāo)篩選結(jié)果41-46
- 2.監(jiān)測數(shù)據(jù)特征分析46-57
- 3.模型閾值選擇結(jié)果57-59
- 4.暴發(fā)探測效果59-64
- 討論64-72
- 結(jié)論72-73
- 參考文獻(xiàn)73-77
- 附錄177-80
- 附錄280-84
- 附錄384-85
- 附錄485-89
- 附錄589-91
- 附錄691-105
- 附件105-108
- 致謝108-109
- 個人簡歷109-110
【參考文獻(xiàn)】
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