武漢市武昌區(qū)手足口病控制圖法預(yù)警模型研究

楊 娟，燕 虹，阮 嬌，張 皓，全永霞△

(1.武漢大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院， 武漢 430071；2.湖北省武漢市武昌區(qū)疾病預(yù)防控制中心 430061；3.湖北省宜昌市疾病預(yù)防控制中心 443005)

·技術(shù)與方法·

武漢市武昌區(qū)手足口病控制圖法預(yù)警模型研究

楊 娟1，燕 虹1，阮 嬌2，張 皓3，全永霞2△

(1.武漢大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院， 武漢 430071；2.湖北省武漢市武昌區(qū)疾病預(yù)防控制中心 430061；3.湖北省宜昌市疾病預(yù)防控制中心 443005)

目的 基于控制圖法構(gòu)建武漢市武昌區(qū)手足口病預(yù)警模型，確定最佳預(yù)警界值，為該區(qū)手足口病監(jiān)測工作提供數(shù)據(jù)支持。方法 從國家傳染病報告系統(tǒng)中整理2009-2014年武昌區(qū)手足口病數(shù)據(jù)并建立數(shù)據(jù)庫，采用移動百分位數(shù)法建立預(yù)警模型，通過篩檢試驗方法對模型進(jìn)行評價，計算出靈敏度、特異度、陽性預(yù)測值和陰性預(yù)測值，繪制ROC曲線并找出最佳預(yù)警界值。結(jié)果 武漢市武昌區(qū)手足口病最佳預(yù)警界值為P90，其靈敏度、特異度、陽性預(yù)測值和陰性預(yù)測值分別為75.00%、93.88%、50.00%和97.87%。結(jié)論 手足口病預(yù)警界值的確定應(yīng)根據(jù)發(fā)病特點結(jié)合當(dāng)?shù)匾咔閮?yōu)選，注重地區(qū)特異性，提高傳染病疫情監(jiān)測能力。

手足口病；ROC曲線；控制圖；預(yù)警模型

手足口病是腸道病毒引起的兒童常見傳染病，在我國的報告年發(fā)病率為1.2‰，居于丙類傳染病報告發(fā)病率首位[1]。手足口病傳染性強，易在托幼機構(gòu)、學(xué)校等人群密集場所發(fā)生聚集病例并引發(fā)大范圍的流行，早期預(yù)警是避免其大流行的關(guān)鍵[2]。目前傳染病早期預(yù)警的主要方法有時間序列模型、線性回歸模型等，其中控制圖法作為時間序列模型中最常用模型之一，具有原理簡單，所需數(shù)據(jù)少等特點，是我國傳染病自動預(yù)警信息系統(tǒng)所采用的預(yù)警方法之一[3-4]。但目前國內(nèi)的傳染病自動預(yù)警信息系統(tǒng)由于預(yù)警覆蓋面過大，不能對局部地區(qū)出現(xiàn)的疫情做準(zhǔn)確預(yù)警。既往研究也顯示，不同地區(qū)、不同癥狀的手足口病暴發(fā)可能存在一定的地域特異性[5-6]；因此，開展區(qū)域性的預(yù)警技術(shù)研究十分必要。本研究擬運用控制圖法確定武漢市武昌區(qū)手足口病的預(yù)警界值，提高手足口病的預(yù)警能力。

1 資料與方法

1.1 資料來源 收集2009年1月1日至2014年12月31日武漢市武昌區(qū)“傳染病報告信息管理系統(tǒng)”中手足口病疫情資料，并根據(jù)發(fā)病日期整理出每年各周發(fā)病頻數(shù)信息。

1.3 統(tǒng)計學(xué)處理 統(tǒng)計分析軟件為Excel 2007，分析方法包括建立預(yù)警模型、計算靈敏度、特異度、陽性預(yù)測值和陰性預(yù)測值、繪出ROC曲線等。

2 結(jié) 果

2.1 建立預(yù)警模型 繪制出武漢市武昌區(qū)2009-2014年手足口病發(fā)病周分布圖(圖1)。根據(jù)移動百分位數(shù)法原理，以該區(qū)2009-2013年內(nèi)“觀察周”及該周前后兩周手足口病發(fā)病數(shù)為基線數(shù)據(jù)(即移動窗口大小為“5×5”)，分別計算出各觀察周的P5、P10……P95共19個百分位數(shù)。如：第4周的P5為2009-2013年第2～6周共25個周發(fā)病數(shù)的第5百分位數(shù)[公式percentile(array,0.05)]，該觀察周的P10為2009-2013年第2～6周25個周發(fā)病數(shù)的第10百分位數(shù)[公式percentile(array,0.10) ]……P95為這25個周發(fā)病數(shù)的第95百分位數(shù)[公式percentile(array,0.95) ]。同理，第5周的P5、P10……P95分別為2009-2013年第3～7周的25個周發(fā)病數(shù)的第5、10……95百分位數(shù)，公式分別為percentile(array,0.05)、percentile(array,0.10) ……percentile(array,0.95)。以此類推可分別計算出第1～53周的19個百分位數(shù)，即手足口病備選預(yù)警界值。

圖1 2009-2014年武漢市武昌區(qū)手足口病發(fā)病周分布

2.2 備選預(yù)警界值試驗 應(yīng)用預(yù)警模型預(yù)測2014年53周手足口病的流行強度。將各周的19組備選預(yù)警界值分別與2014年對應(yīng)周的實際發(fā)病數(shù)進(jìn)行比較，若2014年實際周發(fā)病例大于該周備選預(yù)警界值，則記為“流行(+)”，反之則為“散發(fā)(-)”。

表1 武漢市武昌區(qū)手足口病預(yù)警模型的篩檢試驗評價(%)

2.4 篩檢試驗評價 將19組備選警界值試驗結(jié)果與金標(biāo)準(zhǔn)判定結(jié)果對比，根據(jù)篩檢試驗評價方法計算出該預(yù)警模型的靈敏度、特異度、陽性預(yù)測值和陰性預(yù)測值，見表1。

2.5 繪制ROC曲線，優(yōu)選最佳預(yù)警界值 根據(jù)表1結(jié)果，繪制出手足口病預(yù)警模型的ROC曲線(圖2)。綜合考慮靈敏度、特異度、陽性預(yù)測值和陰性預(yù)測值評價指標(biāo)與ROC曲線特點，將最靠近坐標(biāo)軸左上角的那點確定為本研究的最佳預(yù)警界值，即P90。

圖2 武漢市武昌區(qū)手足口病預(yù)警模型ROC曲線

3 討 論

本研究使用的控制圖法，也稱為統(tǒng)計過程控制法，該統(tǒng)計工具用于辨別特殊原因和普通原因產(chǎn)生的過程變化，運用數(shù)據(jù)資料來繪制曲線。傳染病預(yù)警信息系統(tǒng)的原理便是運用控制圖法，通過對傳染病事先設(shè)置合適的預(yù)警界值，將傳染病的實際發(fā)病情況與該預(yù)警界值進(jìn)行比對，如果超過預(yù)警界值便發(fā)出預(yù)警信號[4]。控制圖法作為國內(nèi)外常用的傳染病預(yù)警模型，具有簡單易行、適用面廣、預(yù)警功效高的特點，避免了像其他預(yù)測方法那樣需要建立復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型并不斷地對參數(shù)進(jìn)行調(diào)整的弊端[2]。目前，我國傳染病普遍采用網(wǎng)絡(luò)實時直報，隨著傳染病日常報告數(shù)據(jù)的更新，通過控制圖法可對傳染病流行情況進(jìn)行實時預(yù)警，有助于提高及時發(fā)現(xiàn)和識別傳染病暴發(fā)的能力。因此，控制圖法成為我國傳染病自動預(yù)警系統(tǒng)的主要預(yù)警模型。

根據(jù)控制圖法原理，當(dāng)各預(yù)警界值的靈敏度、特異度、陽性預(yù)測值和陰性預(yù)測值4個指標(biāo)達(dá)到平衡時為最優(yōu)，此時反映在ROC曲線上為最靠近坐標(biāo)軸左上角的那點[2,7-8]。本研究顯示，特異度和陽性預(yù)測值指標(biāo)隨備選預(yù)警值的增大而升高，靈敏度和陰性預(yù)測值則相反。當(dāng)預(yù)警界值為P90時，該預(yù)警模型的靈敏度為75.00%，特異度為93.88%，陽性預(yù)測值為50.00%，陰性預(yù)測值為97.87%。從ROC曲線上可以看出此點為4個指標(biāo)平衡點，故將P90確定為武昌區(qū)手足口病的預(yù)警界值。

我國傳染病自動預(yù)警信息系統(tǒng)覆蓋廣，其中預(yù)警閾值設(shè)定依據(jù)的是全國數(shù)據(jù)水平，這可能會導(dǎo)致某些區(qū)域預(yù)警靈敏度低或者過度預(yù)警等情況，給傳染病防控工作帶來困擾[8-9]。既往研究報道，上海、江蘇、湖北等不同地區(qū)所確定的手足口病預(yù)警界值均不同[7-8，10]；另外，即使在湖北省范圍內(nèi)，王棠等[10]的研究提示湖北省整體的預(yù)警值為P65，而張皓等[6]研究顯示宜昌市的則為P85。提示，手足口病發(fā)病特點存在地區(qū)差異性，在優(yōu)選其預(yù)警界值時，應(yīng)充分考慮區(qū)域因素。2014年流行病學(xué)研究提示，中國南方與北方手足口病的流行特點存在差異，這可能與降雨、日照、氣壓、溫度等地理環(huán)境有關(guān)[1]。胡躍華等[11]提到手足口病的發(fā)生也與社會經(jīng)濟因素相關(guān)。武漢市位于我國中部，屬多江河湖泊的平原地勢，是湖北省政治、經(jīng)濟及醫(yī)療中心，手足口病發(fā)病規(guī)律有其特殊性，但此前尚無該市手足口病預(yù)警界值的研究報道。本研究運用控制圖法優(yōu)選出武漢市武昌區(qū)手足口病預(yù)警界值為P90，這與全省的預(yù)警值存在差異。同時，歷年武漢市手足口病發(fā)病高峰期集中在春夏季，秋季也會有一個小高峰，這與文獻(xiàn)[1]報道的中國南方地區(qū)手足口病爆發(fā)趨勢相吻合。提示，4-6月及9-10月是武漢市手足口病防控的重點月份，且預(yù)警界值確定為P90。這也提示，有必要在全國傳染病自動預(yù)警系統(tǒng)基礎(chǔ)上結(jié)合各地區(qū)域特點，開展手足口病預(yù)警技術(shù)研究，優(yōu)選出適宜的預(yù)警界值，以提高當(dāng)?shù)厥肿憧诓∫咔楸O(jiān)測的能力。

[1]Xing W,Liao Q,Viboud C,et al.Epidemiological characteristics of hand-foot-and-mouth disease in China,2008-2012[J].Lancet Infect Dis,2014,14(4):308-318.

[2]楊維中，邢慧嫻，王漢章，等．七種傳染病控制圖法預(yù)警技術(shù)研究[J]．中華流行病學(xué)雜志，2004，25(12)：1039-1041．

[3]楊仁東，胡世雄，曾小敏，等．手足口病疫情預(yù)測預(yù)警模型研究進(jìn)展[J]．實用預(yù)防醫(yī)學(xué)，2015，22(11)：1399-1402．

[4]Hanslik T,Boelle PY,Flahault A.The control chart:an epidemiological tool for public health monitoring[J].Public Health,2001,115(4):277-281.

[5]李靜，雷亞克，蔣曉清，等．湖北腸道病毒EV71型流行株VP1基因以及蛋白結(jié)構(gòu)特征分析[J]．中國人獸共患病學(xué)報，2013，29(11)：1099-1104．

[6]張皓，明小燕，余鳳蘋，等．基于控制圖法的宜昌市手足口病預(yù)警研究[J]．中國衛(wèi)生信息管理雜志，2015，12(4)：425-430．

[7]王瑞平，龍云，劉會會，等．上海市松江區(qū)8種重點傳染病控制圖法預(yù)警界值優(yōu)選分析[J]．中華預(yù)防醫(yī)學(xué)雜志，2014，48(1)：53-57．

[8]王瑞平，陳立凌，劉成，等．蘇州市重點傳染病移動百分位數(shù)法預(yù)警界值優(yōu)選分析[J]．中國衛(wèi)生統(tǒng)計，2014，31(4)：598-601,605．

[9]劉永孝，鄧舒．傳染病自動預(yù)警信息分析[J]．安徽預(yù)防醫(yī)學(xué)雜志，2007，13(6)：425-426,433．

[10]王棠，明小燕，李十月．湖北省手足口病控制圖法預(yù)警效果評價[J]．中國公共衛(wèi)生，2015，31(10)：1324-1326．

[11]胡躍華，肖革新，郭瑩，等．2008-2011年中國大陸手足口病流行特征分析[J]．中華疾病控制雜志，2014，18(8)：693-697,747．

Study on alarming model based on control chart method for hand,foot and mouth disease in Wuchang District of Wuhan City

YangJuan1,YanHong1,RuanJiao2,ZhangHao3,QuanYongxia2△

(1.SchoolofPublicHealth,WuhanUniversity,Wuhan,Hubei430071,China;2.WuchangDistrictCenterforDiseasePreventionandControl,Wuhan,Hubei430061,China;3.YichangMunicipalCenterforDiseasePreventionandControl,Yichang,Hubei443005,China)

Objective To establish the early warning model based on the control chart method for hand,foot and mouth disease (HFMD) in Wuchang District and to determine the optimum alarming threshold to provide the data support for HFMD monitoring work.Methods The data of HFMD in Wuchang District during 2009-2014 were collected from the National Infectious Diseases Notification System for constructing the data base.The mobile percentile method was adopted to establish the early alarming model,which was evaluated by the screening test.The sensitivity,specificity,positive predictive value and negative predictive value were calculated.Then the receiver operating characteristic (ROC) curve was drawn and the optimum alarming threshold was found out.Results The early alarming threshold of HFMD in Wuchang District was P90,its sensitivity,specificity,positive predictive value and negative predictive value were 75.00%,93.88%,50.00% and 97.87%,respectively.Conclusion Determining the early warning threshold should be optimized according to onset characteristics combining with the local epidemic situation,which pays attention to regional specificity and increases the monitoring ability of infectious diseases.

hand,foot and mouth disease;ROC curve;control chart;early alarming model

楊娟(1987-)，在讀碩士，主要從事流行病與衛(wèi)生統(tǒng)計的研究。△

，E-mail:343566868@qq.com。

10.3969/j.issn.1671-8348.2017.22.024

R183.9

A

1671-8348(2017)22-3101-02

2017-01-24

2017-03-05)