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        氣象因素與數(shù)學(xué)模型相結(jié)合在廬江縣手足口病特征分析及預(yù)測中的應(yīng)用

        2018-10-23 09:51:54張慧玲洪光烈張丹琚娟娟
        系統(tǒng)醫(yī)學(xué) 2018年16期
        關(guān)鍵詞:方法模型

        張慧玲,洪光烈,張丹,琚娟娟

        廬江縣疾病預(yù)防控制中心,安徽合肥 231500

        人體健康與氣象因素緊密相關(guān),氣象因素能影響傳染病發(fā)生和發(fā)展,其變化對傳染病在人群中的流行可能產(chǎn)生一定的影響。國內(nèi)外已有多項研究證實此方法可以很好地進行數(shù)據(jù)動態(tài)分析和運用于傳染病預(yù)測預(yù)警,為衛(wèi)生行政部門和政府部門對傳染病的防控決策提供科學(xué)依據(jù)[1-4]。2015年安徽省疾控中心龔磊等[5]應(yīng)用ARIMA模型在進行流感發(fā)病預(yù)測,為該省流感的防控提供科學(xué)理論依據(jù)。為防范氣候變化所帶來的公眾健康危害、為公眾提供早期預(yù)警信息和應(yīng)對措施,2016年廬江縣疾病預(yù)防控制中心和廬江縣氣象局簽署《關(guān)于開展氣象與健康信息發(fā)布合作框架協(xié)議》。首次用集中度、圓形分布法以及灰色模型和ARIMA模型預(yù)測等方法相結(jié)合進行季節(jié)性傳染病發(fā)病規(guī)律的預(yù)測,及時發(fā)布公益服務(wù)信息。該文以手足口病為例,將有關(guān)工作開展情況及實際工作效果報道如下。

        1 資料與方法

        1.1 一般資料

        2011—2015 年廬江縣手足口病病例數(shù)據(jù)及相關(guān)信息來自“中國疾病預(yù)防控制信息系統(tǒng)”,氣象資料來自廬江縣氣象局。

        1.2 方法

        該文用描述流行病學(xué)對廬江縣2011—2015年手足口病發(fā)病情況進行統(tǒng)計分析,采用集中度、圓形分布、灰色模型和ARIMA模型分析廬江縣手足口病與氣象因素的關(guān)聯(lián)及其發(fā)病的季節(jié)性,預(yù)測手足口病發(fā)病高峰期及其流行期。

        1.2.1 集中度 集中度是表示數(shù)據(jù)集中程度的指標(biāo),用以下公式計算集中度。

        其中M表示集中度,R表示離散度,r表示各月手足口病病例數(shù)與總病例數(shù)的比值,共12個月。

        1.2.2 圓形分布 圓形分布可以利用平均角分析疾病的流行高峰時間和流行期,如果數(shù)據(jù)具有周期性,將其經(jīng)三角函數(shù)變換為線性數(shù)據(jù)后進行統(tǒng)計分析,這種統(tǒng)計方法叫圓形分布,一般用平均角衡量其集中分布特征。通過以下公式的變換,可以計算手足口病的流行高峰期。其

        中f為手足口病月發(fā)病數(shù),α為組中值對應(yīng)的角度,即月中位角,r為圓形分布集中趨勢,s為平均角的標(biāo)準(zhǔn)差。用Rayleigh檢驗可檢驗平均角是否存在,計算公式為Z=nr2,當(dāng)樣本量足夠大(如n>100)時,可計算平均角的95%可信區(qū)間±s。

        1.2.3 關(guān)聯(lián)系數(shù)的計算 關(guān)聯(lián)系數(shù)的計算參考汪叢峰等[6]的方法,首先,對各年度手足口病報告例數(shù)進行均值化處理,然后將經(jīng)均值化處理的合計欄序列作為參考序列,其他各序列作為比較序列,取比較序列與參考序列差值的絕對值,并求出兩極最大差△max及和求出關(guān)聯(lián)度 r,該研究確定 r>0.6為有關(guān)聯(lián)。

        1.2.4 發(fā)病趨勢預(yù)測 發(fā)病預(yù)測用ARIMA模型,通過ARIMA數(shù)學(xué)建模,對廬江縣手足口病發(fā)病趨勢進行預(yù)測,具體方法詳見單良的研究[7]。

        2 結(jié)果

        2.1 廬江縣手足口病流行概況

        2011—2015 年廬江縣每年手足口病報告的病例數(shù)分別為398例、386例、551例、2153例和528例,報告發(fā)病率分別為 40.86/10 萬、39.63/10 萬、5.375/10萬、214.87/10 萬和 51.94/10 萬。 廬江縣 2011—2015年手足口病病例發(fā)病男性多于女性,年齡大部分在5歲以下,見圖1A。2011—2015年各月份發(fā)病見圖1B,由圖可見,病例的分布顯示有季節(jié)升高特征,一般從3月份開始增加,4~6月份達到高峰,其中4~7月份報告病例數(shù)占總病例數(shù)的51.84%。

        圖1 廬江縣2011—2015年手足口病病例年齡和月病例分布圖

        2.2 集中度計算結(jié)果

        根據(jù) 1.2.1 方法計算結(jié)果如下:Rx=0.123 5,Ry=-0.116 3,M=0.169 6。

        2.3 圓形分布計算結(jié)果

        根據(jù) 1.2.2方法計算結(jié)果如下:

        2.4 手足口病與氣象因素的相關(guān)分析

        根據(jù)2011—2015年手足口病發(fā)病數(shù)與月平均氣溫、平均氣壓和平均相對濕度按照1.2.3的方法計算得出:手足口病病例數(shù)與氣溫、氣壓和相對濕度的關(guān)聯(lián)系數(shù)為 0.92、0.35 和 0.95。

        2.5 廬江縣手足口病2016年發(fā)病趨勢預(yù)測

        根據(jù) 1.2.4方法及 2011—2015年廬江縣手足口病發(fā)病數(shù)通過ARIMA(1,1,1)(2,1,1)模型預(yù)測廬江縣2016年手足口病發(fā)病數(shù),見表1。

        表1 2016年1—12月廬江縣手足口病實際值與模型預(yù)測值比較列表

        3 討論

        了解并科學(xué)分析傳染病的周期性分布有助于政府部門制定預(yù)防策略和采取有效防控措施,科學(xué)準(zhǔn)確判斷某些傳染病的流行期并根據(jù)其流行特征提前采取防控措施。

        周期性數(shù)據(jù)的集中程度可以用集中度來表示,集中度能反映數(shù)據(jù)的季節(jié)性分布程度,其缺點是不能計算疾病的流行時間及高峰期,而圓形分布可以利用平均角反映疾病的發(fā)病高峰和流行期,還可以比較不同時間段和不同地區(qū)的數(shù)據(jù),兩者結(jié)合能更科學(xué)地解釋發(fā)病的季節(jié)性[8-9]。該研究氣溫和相對濕度與手足口病的發(fā)病關(guān)聯(lián)系數(shù)為0.92和0.95,提示廬江縣手足口病與氣溫和相對濕度的關(guān)聯(lián)度較強,從2月份開始,廬江縣的氣溫和相對濕度均處于年度上升趨勢,EV71和CoxA16等腸道傳染病的致病力增強,氣溫升高孩子們的活動范圍增大,手足口病的發(fā)病數(shù)就可能出現(xiàn)季節(jié)性周期上升的趨勢,春末夏初適合手足口病暴發(fā)和傳播,與羅曉鳳等研究結(jié)果相同[10]。圓形分布計算表明,廬江縣手足口病發(fā)病高峰一般在5月下旬,流行期從2月6日—9月13日,跨度大約7個月。ARIMA模型預(yù)測出2016年手足口病發(fā)病高峰主要在4~6月,在11月還有一個小高峰。2016年該中心通過聯(lián)合教育局、鄉(xiāng)鎮(zhèn)衛(wèi)生院防??频燃訌娛肿憧诓》乐蔚男麄?,尤其在4~6月加強幼托機構(gòu)及學(xué)校的監(jiān)測,2016年上半年廬江縣手足口病聚集性疫情起數(shù)相比前幾年明顯減少,且每起聚集性疫情的發(fā)病人數(shù)也減少。

        該文通過數(shù)學(xué)模型與氣象因素結(jié)合較好地反映了廬江縣2011—2015年手足口病病例的分布及與氣象因素的關(guān)聯(lián)情況,預(yù)測出2016年的發(fā)病趨勢,為有關(guān)部門在高峰期到來時提早采取措施,遏制疫情蔓延提供了科學(xué)參考。

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