（中國動物衛(wèi)生與流行病學(xué)中心，山東青島 266032）

捕獲再捕獲方法的原理及其在獸醫(yī)流行病學(xué)中的應(yīng)用

張 毅，王幼明，康京麗，劉 平，徐全剛，李金花，黃保續(xù)，沈朝建

（中國動物衛(wèi)生與流行病學(xué)中心，山東青島 266032）

捕獲再捕獲法是一種估算生物群體量或率的方法，由Peterson在1896年首次提出，目前被廣泛應(yīng)用于人類學(xué)、野生動物學(xué)、流行病學(xué)等領(lǐng)域。近年來，國外獸醫(yī)工作者已將捕獲再捕獲法應(yīng)用于癢病、口蹄疫等動物疫病暴發(fā)數(shù)及流行率的估算，并通過漏報率等指標的計算來評價疫病報告系統(tǒng)。在我國獸醫(yī)流行病學(xué)領(lǐng)域，該方法還未被推廣和應(yīng)用，也缺少這方面的相關(guān)研究。根據(jù)捕獲再捕獲法的特點，結(jié)合我國獸醫(yī)工作現(xiàn)狀及遇到的問題，認為該法可應(yīng)用于動物疫病報告參數(shù)矯正及系統(tǒng)評價、獸藥濫用率和無害化處理率的估算等，依此拋磚引玉，使其在更廣泛的領(lǐng)域得到研究和應(yīng)用。

捕獲再捕獲法；獸醫(yī)流行病學(xué)；報告系統(tǒng)評價

捕獲再捕獲方法是根據(jù)兩個或兩個以上獨立樣本，來估計生物群體大小的一種方法。1896年P(guān)eterson首先提出了捕獲再捕獲抽樣方法，并應(yīng)用于水域中魚類數(shù)量的計算[1]，從此對它的研究不斷深入，應(yīng)用領(lǐng)域也不斷擴展。在野外生物學(xué)和生態(tài)學(xué)領(lǐng)域，除了估計水域中魚的數(shù)目以外，還用來估計其它集群性野生動物的數(shù)目[2]。在人類學(xué)中，它有悠久的應(yīng)用歷史，已應(yīng)用于人口數(shù)、死亡數(shù)或出生數(shù)等的估計[3-4]。在流行病學(xué)領(lǐng)域，捕獲再捕獲方法應(yīng)用的領(lǐng)域比較廣泛，如在傳染性疾病、非傳染性疾病及藥物濫用等的人群基數(shù)及流行率的估算方面。

捕獲再捕獲法原理簡單，獲取樣本數(shù)據(jù)來源廣泛，一般不需要進行大規(guī)模的調(diào)查或監(jiān)測，無需大量人力無力，而且在某些條件下，是難以替代的研究方法，因此在流行病學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用前景廣泛。目前英國、法國、德國等獸醫(yī)工作者已將本方法應(yīng)用于口蹄疫、癢病等動物疫病的監(jiān)測和數(shù)據(jù)分析。我國的獸醫(yī)流行病學(xué)起步較晚，該方法還未在獸醫(yī)流行病學(xué)領(lǐng)域得到應(yīng)用。本文對捕獲再捕獲方法作簡要介紹，并對其在獸醫(yī)流行病學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用進行簡單探討。

1 捕獲再捕獲方法的原理及計算公式

捕獲再捕獲方法的基本原理是：從總體為N的生物群體中，隨機捕獲第1個樣本，然后對其進行標記并釋放到原生物群體中去，隨后再從該生物群體中隨機捕獲第2個樣本，其中第2次捕獲的樣本中含有第1次捕獲的個體，最后用第1個、第2個樣本的個數(shù)及第2個樣本中含第1次捕獲的個體數(shù)，來估計該生物群體的大小[5]。

應(yīng)用兩樣本捕獲再捕獲法時，需要滿足4個條件[1]：（1）總體是封閉的，在調(diào)查期間沒有增多或減少；（2）標記沒有丟失，個體在捕獲和再捕獲間，能夠相互匹配；（3）各樣本相互獨立；（4）個體被各樣本捕獲的概率相同，個體被一個樣本捕獲后不影響被另一個樣本捕獲。

1.1 Petersen-Lincoln模型[1]

Petersen與Lincoln等于19世紀末20世紀初將這種方法用于野生動物研究。它是一個兩樣本模型，通過兩個樣本共同捕獲的個體數(shù)量，再結(jié)合兩樣本的數(shù)據(jù)，就可以得到未知的總體數(shù)的估計值。第1次取樣中，有n1只動物被捕獲，然后將其做好標記并放回到野外動物群體中；第2次取樣中，有n2只動物被捕獲，其中帶有標記的動物有m只。第2次樣本中帶標記動物的比例為m/n2，近似等于整個群體中標記動物的比例n1/N，故群體總數(shù)N可以用公式1來估計，該估計量的方差可以用公式2 來計算。

1.2 Chapman模型[6]

1948年Chapman對Petersen-Lincoln公式進行了完善，提出了估計量計算的修正公式（公式3）。此公式的偏差較小，當n1+n2≥N時是無偏的，且不存在分母等于零的問題。其方差可以用公式4計算，其95%可信區(qū)間為N±1.96Var（N）。

2 捕獲再捕獲方法在流行病學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用

捕獲再捕獲法獲取數(shù)據(jù)途徑廣泛，通常只需要利用已有的調(diào)查統(tǒng)計數(shù)據(jù)及醫(yī)療檔案等，因此在流行病學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。它既可以作為獨立的疾病監(jiān)測手段，也可以作為其他監(jiān)測手段的補充，或者對已有的疾病監(jiān)測體系或疫病報告系統(tǒng)進行評價。對捕獲再捕獲法在流行病學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用進行歸納和整理，有助于啟發(fā)該方法在獸醫(yī)流行病學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用探索。

2.1 出生缺陷及慢性非傳染性疾病的監(jiān)測

唇裂、腭裂、脊柱裂、Down綜合征、先天性風疹綜合征等出生缺陷癥以及糖尿病等非傳染性疾病，均可用樣本量來估算總體數(shù)量及疾病發(fā)生率，并對已有的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行矯正和評價[7-8]。其中捕獲再捕獲法已在世界衛(wèi)生組織的糖尿病多國計劃中得到成功應(yīng)用[9-10]。世界衛(wèi)生組織為了促進糖尿病研究等方面的國際合作和交流，發(fā)起了糖尿病多國計劃。1型糖尿病是重要的兒童慢性病之一，各國報道的發(fā)病率差異很大。為了便于比較不同國家和地區(qū)間1型糖尿病發(fā)病率，建立標準化的病例登記方法，在多國計劃框架下，80多個國家和地區(qū)收集分別來自醫(yī)院以及中小學(xué)校、托兒所、衛(wèi)計委等機構(gòu)的數(shù)據(jù)，利用捕獲再捕獲的原理，測算經(jīng)校準和標準化的發(fā)病率數(shù)據(jù)。該方法的應(yīng)用方便了國家間發(fā)病數(shù)據(jù)的比較，有力促進了國際間的交流和合作。目前，捕獲再捕獲法已成為世界上監(jiān)測1型糖尿病發(fā)病率的標準方法。

2.2 法定傳染病報告系統(tǒng)的評價及傳染病發(fā)病數(shù)據(jù)的估算

法定傳染病報告系統(tǒng)是最基本、最重要的常規(guī)疫情收集系統(tǒng)，但對大多數(shù)傳染病而言，傳統(tǒng)的被動監(jiān)測報告系統(tǒng)很難得到準確的發(fā)病率資料，或得到的發(fā)病率變異較大。捕獲再捕獲法可用來估計人群中未被報告的病例，從而對常規(guī)資料的發(fā)病率進行校正。沈靖等[11]對某省幾種主要傳染病進行漏報調(diào)查，并進行捕獲-再捕獲分析，結(jié)果表明，幾種主要傳染病的調(diào)整發(fā)病率上升幅度不大，但漏報病例的絕對數(shù)相當大，總數(shù)約為4 000例。李群等[12]對1999年5月1日至6月30日期間7個鄉(xiāng)鎮(zhèn)44 451人腹瀉病發(fā)病情況進行調(diào)查，分別利用在鄉(xiāng)鎮(zhèn)衛(wèi)生院、村衛(wèi)生室門診獲得的數(shù)據(jù)作為第一數(shù)據(jù)來源，在自然村召開座談會獲得的腹瀉病人名單作為第二數(shù)據(jù)來源，利用捕獲再捕獲方法，計算出腹瀉發(fā)病人數(shù)和罹患率。

2.3 藥物濫用情況的監(jiān)測

利用捕獲再捕獲方法可以對藥物濫用情況進行監(jiān)測，并估算當?shù)叵到y(tǒng)人群的基數(shù)。對于吸食海洛因、鴉片及濫用藥物人員，可以利用戒毒所、醫(yī)院、社區(qū)等不同的報告和記錄系統(tǒng)，來獲取相關(guān)人員人數(shù)的數(shù)據(jù)，并通過捕獲再捕獲模型來估算人群中藥物濫用情況及流行率[13-14]。

3 捕獲再捕獲方法在獸醫(yī)流行病學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用情況及展望

3.1 捕獲再捕獲方法的國外應(yīng)用現(xiàn)狀

近年來，國外獸醫(yī)研究人員利用捕獲再捕獲方法，對某些動物傳染病的發(fā)病情況進行了估算，對動物傳染病報告系統(tǒng)進行了評價。英國流行病學(xué)及風險分析中心的Vilas等[15-16]利用捕獲再捕獲模型，分別對2002年1月至2003年3月和2005年4月至2006年4月間來自法定申報、屠宰場、病死畜禽監(jiān)測三種來源的數(shù)據(jù)進行計算和分析，估算出英國癢病的總體感染率，進而對英國癢病監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的敏感性進行評價。法國的Vergne等[17]利用捕獲再捕獲模型對法國癢病監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)中獲得的數(shù)據(jù)進行總感染數(shù)、置信區(qū)間及流行率估算，并利用貝葉斯模型對這些獲得的數(shù)據(jù)進行評估。Vergne等[18]對2009年在柬埔寨柴楨省向官方報告的口蹄疫疫情數(shù)據(jù)進行收集，將其作為第一數(shù)據(jù)來源，并對發(fā)生疫情的13個村莊周邊4 km范圍內(nèi)的其他村莊收集到的動物血清進行了回顧性調(diào)查，將實驗室檢測的數(shù)據(jù)作為第二數(shù)據(jù)來源；利用這兩個來源的數(shù)據(jù)，通過捕獲再捕獲方法，計算出這段時間內(nèi)該省發(fā)生口蹄疫的村莊數(shù)應(yīng)為315個（95%CI：117～514），證明該省口蹄疫官方報告系統(tǒng)報告率較低。Gallay等[19]通過捕獲再捕獲模型對來源于國家公共衛(wèi)生網(wǎng)絡(luò)、農(nóng)業(yè)部、國家沙門氏菌和志賀氏菌參考實驗室獲得的沙門氏菌報告病例進行評估，結(jié)果顯示這3種來源數(shù)據(jù)的敏感性分別為15%、10%、50%。

3.2 展望

捕獲再捕獲法是一種適合廣泛推廣的研究方法，由于其可獲得的數(shù)據(jù)來源廣泛，且無需很多人力無力，因此適宜在獸醫(yī)流行病學(xué)領(lǐng)域推廣應(yīng)用。目前這種方法已被國外一些監(jiān)測和研究機構(gòu)應(yīng)用于發(fā)病數(shù)據(jù)估計等方面，然而在我國該方法還未在獸醫(yī)流行病學(xué)領(lǐng)域得到推廣和應(yīng)用，因此在這里作一展望和探討。

首先，該法適合應(yīng)用于我國官方報告的動物疫病暴發(fā)數(shù)及流行率的估算以及疫病報告和監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的評價。從不同監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)或疫病報告系統(tǒng)獲取某一動物傳染病的數(shù)據(jù)，利用捕獲及再捕獲法，估算未被監(jiān)測到或報告的病例數(shù)，計算監(jiān)測系統(tǒng)的敏感性或報告系統(tǒng)的報告率，進而評價該監(jiān)測或報告系統(tǒng)。其次，該法適用于獸藥濫用情況的估算。由于真實的養(yǎng)殖場獸藥濫用率難以獲得，因此需要用一種間接的方法來估算?？梢愿鶕?jù)官方報告的、實驗室監(jiān)測的或其他來源的數(shù)據(jù)，利用捕獲再捕獲模型，對某地獸藥濫用率進行估算。最后，可以用此法對病死動物無害化處理率進行估算，并用于政策實施效果的評價。通過調(diào)查獲取某地病死動物數(shù)，結(jié)合官方對病死動物無害化處理的統(tǒng)計數(shù)，利用捕獲再捕獲模型，估算該地病死動物無害化處理率，由此來評價某地無害化處理政策實施情況的好壞。

以上只是對捕獲再捕獲模型在我國獸醫(yī)流行病學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用的一些探討和想法，而該模型的應(yīng)用領(lǐng)域遠遠不止于此。希望各位同行將該模型的特點與優(yōu)點同本領(lǐng)域的工作相結(jié)合，使該方法在獸醫(yī)流行病學(xué)領(lǐng)域得到應(yīng)用和推廣。

[1] WHITE G C. Capture-recapture and removal methods for sampling closed populations[J]. The Journal of Wildlife Management，1982，48（1）：1-13.

[2] HOOK E B，REGAL R R. Capture-recapture methods in epidemiology：methods and limitations[J]. Epidemiologic reviews，1995，17（2）：243-264.

[3] JOLLY G. Explicit estimates from capture-recapture data with both death and immigration -stochastic model[J]. Biometrika，1965，52：225-247.

[4] CHAO A. Estimating the population size for capturerecapture data with unequal catchability[J]. Biometrics，1987，43（4）：783-791.

[5] NICHOLS J D. Capture-recapture models[J]. BioScience，1992，42（2）：94-102.

[6] CORMACK R. The statistics of capture-recapture methods[J]. Oceanogr Mar Biol Ann Rev， 1968，6：455-506.

[7] TULL E S，McCARTY D. Monitoring the incidence of myocardial infarctions：applications of capture-mark-recapture technology[J]. International j ournal of epidemiology，1992，21（2）： 258-62.

[8] YIP P，BRUNO G，TAJIMA N，et al. Capturerecapture and multiple-record systems estimation II：Applicat ions in human diseases[J]. American Journal of Epidemiology，1995，142（10）： 1059-1068.

[9] LAPORTE R E，MCCART D，BRUNO G，et al. Counting di abetes in the next millennium. Application of capture-recapture t echnology[J]. D iabetes Care，1993，16（2）：528-534.

[10] WHO Multinat ional Project for Ch ildhood Diabetes. WHO Diamond Project Group[J]. Diabetes Care，1990，13（10）：1062-1068.

[11]沈靖，高瞻. 捕獲-再捕獲方法在流行病學(xué)發(fā)病率調(diào)查中的應(yīng)用[J]. 江蘇預(yù)防醫(yī)學(xué)， 1997， 7：70-72.

[12]李群，吳家兵，曾進，等. 捕獲-再捕獲方法在腹瀉病調(diào)查中的應(yīng)用[J]. 安徽預(yù)防醫(yī)學(xué)雜志，2000，6（6）：401-402.

[13] 梁伯衡，欒榮生，呂繁，等. 捕獲再捕獲法估計吸毒人群基數(shù)的數(shù)據(jù)模型研究[J]. 中國預(yù)防醫(yī)學(xué)雜志，2005，5（4）：262-264.

[14] 陳曦，呂繁，鄭軍，等. 應(yīng)用捕獲-再捕獲方法估計湖南省洪江區(qū)吸毒人數(shù)的調(diào)查[J]. 中華流行病學(xué)雜志，2005，26（6）：417-420.

[15] VILAS V J D R，SAYERS R，SIVAM K，et al. A case study of capture–recapture methodology using scrapie surveillance data in Great Britain[J]. Preventive veterinary medicine， 2005，67（4）：303-317.

[16] VILAS V J D R，BOHNING D. Application of one-list capture–recapture models to scrapie surveillance data in Great Britain[J]. Preventive veterinary medicine，2008，85（3）：253-266.

[17] VERGNE T，CALAVAS D，CAZEAU G，et al. A Bayesian zero-truncated approach for analysing capture–recapture count data from classical scrapie surveillance in France[J]. Preventive veterinary medici ne，2012，105（1）：127-135.

[18] VERGNE T，GROSBOIS V，DURAND B，et al. A capture–recapture analysis in a challenging environm ent：assessing the epidemiological situation of foot-and-mouth disease in Cambodia[J]. Preventive veterinary medicine，2012， 105（3）：235-243.

[19] GALLAY A，VAILLANT V，BOUVET P，et al. How many foodborne outbreaks of Salmonella infection occurred in France in 1995? Application of the capture-recapture method to three surveillance systems[J]. American Journal of Epidemiology，2000，152（2）：171-177.

（責任編輯：朱迪國）

Principle of Capture-recapture Method and Its Application in the Field of Veterinary Epidemiology

Zhang Yi，Wang Youming，Kang Jingli，Liu Ping，Xu Quangang，Li Jinhua，Huang Baoxu，Shen Chaojian
（China Animal Health and Epidemiology Center，Qingdao，Shandong 266032）

Capture-recapture（CR）is a method using in quantity and rate estimation of biotic population，firstly proposed by Peterson in 1896，and it has been widely applied in the fi elds of anthropology，wildlife zoology，and epidemiology. Recent years，overseas veterinary researchers have already used CR method to estimate the outbreak numbers and prevalence rates of animal epidemic diseases，such as Scrapie and Foot-and-mouth disease. In addition，by calculating index such as the rate of missing report to evaluate the disease report system. However，CR method has not been applied and popularized in China，related researches were also insuffi cient in veterinary epidemiology area. Combining the characters of CR method with the current status and problems existing in veterinary work in China，CR method could be applied in the area of parameter calibration，assessment towards animal disease report system，as well as the rate estimation for veterinary drug abuse and bio-safety disposal. Beginning with this application，CR method is hoped to attract more attention and be applied in many more wide fi elds.

capture-recapture method；veterinary epidemiology；assessment on report system

S854.4

：A

：1005-944X（2017）05-0077-04

10.3969/j.issn.1005-944X.2017.05.022

國家科技支撐計劃“家禽重要傳染病防控凈化技術(shù)集成研究與示范”（2015BAD12B05）

王幼明、沈朝建