传染病预测分析工作

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1、中国疾控中心 传染病预测分析工作,倪大新 中国疾病预防控制中心疾控应急办 二 九年四月二十二日,主要内容,基本概念 常用预测方法 中国CDC传染病预测分析工作简况,基本概念,监测、预测和预警疾病监测 是指长期、连续、系统地收集疾病的动态分布及其影响因素的资料，经过分析将信息上报和反馈，传达给所有应当知道的人，以便及时采取干预措施并评价其效果。基础性工作和基本职能 决策依据和评判的依据,基本概念,开展预测、预警工作是时代赋予我们的新任务，是疾病监测资料的进一步利用和监测工作的深化，是变被动为主动的重要途径预测 是对未来不确定事件的一种推测和描述，是人们对客观世界的未来发展变化趋向以及对人类实践活

2、动的后果，事先所作的分析与估计。 预测是一种用于估计将来可能发生情况的方法，它主要依靠对现行趋势的外推，以达到指导行动，取得良好结局的目的。 传染病预测 根据传染病的发生、发展规律及有关因素，用分析判断和数学模型等方法对传染病可能的发生、发展趋势以及变化水平进行分析和预判，是制定预防和控制传染病的长远或近期应对策略的重要依据。,基本概念,预警 是指在已经发现可能引发突发事件的某些征兆，但突发事件仍未发生前所采取的管理措施，即对监测到的事件信息进行分析，对发现到的征兆或异常现象，依据有关法律法规、应急预案中的相关规定，及时发布警报，并提出相关应急措施建议。 预警更强调对将要开始的，或已开始、并且

3、正在发生的事情做出描述，是在特定事件发生前或发生的早期发出信号，以警示该事件可能发生或其发生的范围、程度等可能扩大。 传染病预警是为了及早发现传染病异常变化的苗头, 发出警示, 提醒流行病学专家和工作人员及时调查核实, 以达到早发现、早处理的目的。传染病预警是预测技术在实践中的重要应用。,传染病预测与预警主要区别,目标事件可能的状态 预测强调对尚未发生的事件做出描述 预警强调对可能发生或正在发生的事件进行探测，据此发出警示信息 目标事件的针对性 预测是针对疫情而不是事件，它更关心对疫情短期、中期或长期趋势的估计和测算 预警是针对特定的事件作出判断,传染病预测与预警主要区别,3. 结果的利用 预

4、测的结果主要用于指导传染病防治规划或计划的制订 预警的结果主要用于指导响应行动，预警信息一旦发出，预示着传染病流行或暴发事件可能发生或正在发生，需要立即采取相应的行动去进行应对 4. 方法学 预测：可使用更加广泛的信息来建立复杂的预测模型 时序模型、传染病动力模型、判别模型、回归模型等 结果可能表述为定性结果，但更多为定量结果 预警：多基于容易获取的有限信息（比如传染病监测资料），使用简单、快速的方法进行分析，结果为定性结果,基于疫情监测系统的传染病预警过程,传染病预测过程示意图,预测的历史,20 世纪40 年代, 德国人费莱泰姆首先提出了预测技术的理论, 60 年代以后, 随着计算机的应用和

5、逐步推广, 预测理论及其应用得到了迅速发展, 并日臻完善, 逐渐成为一门自成体系的学科。 在我国, 传染病预测方法研究起步较晚, 80 年代以后才得到较快的发展, 逐渐成为疾病监测工作中的热点。各级疾病预防控制中心的工作人员和医学院校的科研人员从不同疾病、不同层次、不同方法对传染病的预测进行了大量研究, 所用预测方法多种多样, 研究病种也各不相同, 主要涉及肾综合症出血热、血吸虫病、肺结核病、流行性脑脊髓膜炎、麻疹、乙型脑炎、甲肝、乙肝、痢疾、麻风等多种重点传染病。,传染病预测的意义,传染病的预测是卫生工作中的一项重要内容, 其对防病、治病和制定卫生决策都有十分重要的意义。预测的目的就是为决策

6、系统提供制定政策所必须的未来信息。预测和决策是密切联系的。预测是决策的前提条件, 没有预测, 就不会有科学的决策。 为了指导制定卫生政策, 在卫生服务规划和疾病预防项目中，需要作出一些决定和选择以便处理将来可能出现的疾病负担, 预测能为这一工作提供帮助。这在预防传染病的异常发生或流行方面意义尤其重大, 或者至少是可以做到有所准备。 为制定针对传染病问题的较全面的策略规划, 要了解重要传染病未来状况的有关信息, 才能制定控制的决策并作出选择。如果有效预测的前提和步骤能够得到充分满足, 通过预测就可获得上述所要了解的信息。,传染病预测的基础,传染病流行病学的一些既定特征使得传染病预测成为可能。 传

7、染病流行特征是决定传染病发生发展的重要基础。 患某一传染病的危险性同人群的总危险性有关。 传染性；传染期；免疫屏障等。 传染病传播和流行受多种因素的影响。 例如, 预测社区中出现一例霍乱后的情况有赖于多种因素, 其中最重要的一点是卫生状况。 传染病监测工作的开展和丰富的监测资料是开展传染病预测工作的基础。,传染病预测的分类,按预测时限长短分类 分为短期预测(月、季、半年、1 年) , 中期预测(13 年) , 长期预测( 3 年) 按预测的方式分类 静态预测和动态预测静态预测是在一定时间上对事物间因果关系的预测 动态预测是对事物未来发展的预测, 即动态外推预测 按预测性质分类 分为定性预测、定

8、量预测和综合预测,定性预测和定量预测,定性预测：根据人们的观察和经验，以逻辑思维和逻辑推理进行预测的方法，如德尔菲法、主观概率法和交叉概率法等 定量预测：多使用较正规的外推统计方法，即通常利用数学预测模型来完成。根据历史数据, 运用数学方法进行预测的方法, 又称统计预测，如回归分析法、时间序列法、马尔科夫链预测法、灰色模型法等 由于数学理论不断发展和流行病学知识不断完善, 流行病学数学模型由简单到综合, 使人们能够对更多流行因素及其效应作定量分析, 大大增强了研究的实用性。,专家咨询法,专家咨询法是以专家为索取信息的对象，依靠专家的经验、智慧来进行预测的一种方法。相对于定量预测法注重事物发展在

9、数量方面的分析来说，定性预测法更注重于事物发展在性质方面的分析， 具有较强的灵活性，易于充分发挥人的主观能动性，且简单迅速、节省费用。,线性回归预测,回归分析是定量研究应变量对自变量的依赖程度、分析变量之间的关联性并进行预测、预报的基本方法, 分为一元线性回归方法和多元回归方法。 一元线性回归是应变量与自变量之间存在线性关系; 多元回归是应变量与两个或两个以上自变量之间存在线性关系。由于现实中传染病的影响因素错综复杂，运用回归分析这种静态因果结构模型进行分析预测往往比较困难, 而根据事物的自身变动情况建立动态模型时间序列分析进行分析预测是一种行之有效的方法。,时间序列分析,在医学科研工作中,

10、按某种时间间隔对客观事物进行动态观察, 由于随机因素的影响,各个观察的指标X1 , X2 , X3 都是随机变量, 这种按时间顺序排列的随机变量称为时间序列。 时间序列分析是将时间序列分离为确定因素和不规则因素, 确定因素包括长期趋势、季节变化和其他周期变化, 它常常表现为多项式或一些特定的函数; 而不规则因素由许多偶然因素造成, 但也并非杂乱无章, 而具有一定的规律性。,时间序列分析,时间序列分析是根据被预测变量自身的变化规律建立模型, 然后利用这个模型来预测该变量未来的变化。其预测模型有: 自回归滑动平均混合模型(ARIMA模型)、外推模型、简易季节时间序列、自回归模型(AR模型) 、余弦

11、模型、微分方程模型等。 利用时间序列模型不需要知道影响被预测变量的相关因素, 可以通过既往资料快速预测, 这是其他预测方法不能比拟的。但是正是由于未考虑影响被预测变量的相关因素, 因此时间序列分析只适合于受被预测变量的相关因素影响较小的状态。,马尔可夫链,马尔可夫链就是一类特殊的随机序列。马尔可夫链的特点是系统未来时刻的情况只与现在有关, 而与过去的历史无直接关系。 马尔可夫链模型预测方法必须建立在准确完整的疫情报告的基础上。 该方法在疾病的流行环节和预防控制措施没有发生根本变化的前提下是行之有效的,一旦这种前提被打破, 如特效疫苗的应用、控制措施的普及或出现某种新的流行因素等, 这种预测方法

12、就会失去价值。,人工神经网络,人工神经网络理论是在计算机科学、信息学、生物学、医学、数学等众多学科理论的基础上发展起来的。 人工神经网络模型可揭示数据样本中所蕴涵的非线性关系, 能以任意精度逼近任意函数, 所考虑的系统表现的函数形式越复杂, 它这种特性的作用就越明显。 智能神经网络模型具有综合能力强、对数据的要求不高、操作简便、节省时间、易于掌握和应用等优点。,灰色预测模型,灰色预测模型是一种微分方程的时间连续模型, 它只需一个数列即可建模, 其最大的优点是: 对样本容量和概率分布没有严格的要求, 且预测效果好。 由于长期监测获得的资料其分布类型可能发生较大的变化, 故该模型主要适用于短期预测

13、。 如进行长期预测, 可以利用来年数据对该模型进行修正, 生成新的灰色模型, 再对下一年进行预测, 以提高预测精度。,地理信息系统,地理信息系统是一门集计算机科学、地理学、测绘学、空间科学、信息学等为一体的新兴高科技学科, 目前已用于疾病的监测和卫生管理决策的制定。 血吸虫病的分布、流行与地理因素密切相关。因此，将地理信息系统用于血吸虫病的研究已有较多报道。地理信息系统技术为监测和预测血吸虫病的分布、流行等提供了有力的工具，具有广泛的前景。,传播动力学数学模型,疾病传播动力学是运用数学模型定量地研究疾病流行的动态过程的科学。疾病传播动力学数学模型是传播动力学的主要工具。 曾有人利用传播动力学数

14、学模型预测静脉吸毒人群中未来几年艾滋病的流行趋势。还被用于HBV和SARS等流行趋势的预测。,综合预测,综合预测主要是指应用2 种或2种以上的预测模型对某种传染病进行预测。 在实际运用中更多的是把定性预测与定量预测相结合的方法。 这种方法常常是将专家们评议的意见集中起来综合评价、建模和分析, 克服原预测方法的单一性、笼统性, 提高预测结果的准确性。,预测的步骤,确定预测范围 确定预测的传染病。 确定预测的时限, 即预测时间的长短。 确定预测的目的、如何应用预测结果及为谁所用。 确定需要预测的准确度。,预测的步骤,找出有意义的变量 了解可以获得的资料的来源及其时限。 找出可能影响疾病过去的变化或

15、可能有助于解释疾病模式的因素。 找出与所预测疾病有关的流行病学因素, 包括将来可能影响所研究的传染病模发生变化的内在和外在因素。 在进行传染病预测之前有几个方面需要认真考虑。其中, 最重要的是决定需预测疾病流行病学的基本因素以及过去人群中该病的流行情况。 为了揭示明显的时间变化趋势如长期趋势、季节性和周期性波动, 需要有足够的历史资料。时间趋势在预测中有非常重要的价值。,预测的步骤,检查资料的可信度 收集资料通常有不同的来源：疾病监测的资料是最全面的, 但并不一定是最可靠的。 其它的资料来源包括历史记录、专题调查和纵向研究, 这些资料可能有所帮助, 但并不能取代常规监测的基础地位。 检查资料来

16、源的可信度。 检查资料的完整性，资料的完整性和准确性是成功预测的重要前提。 对资料中的不一致情况进行校正。,预测的步骤,分析资料 确定资料的性质, 即要明确资料的趋势, 是上升还是下降, 是线性的还是非线性的, 及是否有季节性和周期性变化等。 确定影响传染病模式的各因素之间的相互关系。 正确理解过去发生变化的原因，发现传染病的时间趋势、季节性、周期性或不规则变化, 应该通过查找流行病学因素进行解释, 这些因素可能就是引起变化的原因。其中包括确定相关的病原、宿主或环境因素, 这些都与传染病过去的时间模式有关。所有的外部因素, 如疾病的重新分类、新诊断方法的引进或者是在某一时点采取了特别的干预方法

17、, 都应有明确的说明。 对将来传染病的模式变化可能起作用的因素 这些因素包括环境因素如气候变化，人的因素如生产方式和行为变化，病原相关因素如遗传学变异。此外, 外部因素, 尤其是与特别的干预措施的引进及其对人群免疫的影响有关的因素应有明确的说明, 它们在改变未来传染病的模式方面起到重要作用。,预测的步骤,选择一种或多种合适的预测方法 选择最优模型是准确预测疾病发病水平、持续有效地开展传染病防制工作的重要前提。 定性方法一般用于没有计量资料或计量资料很少时, 它主要依赖于判断、直觉思考及积累的知识。其中之一种是采用一系列的调查问卷咨询专家小组获得某一专题的资料。 当有历史计量资料, 而且过去的疾病模式将延续至将来的情况下, 可以采用定量方法。定量预测法也称为定量预测技术, 其复杂程度差异很大, 可以是主要依赖于判断和经验的较粗浅和直观的方法, 也可以是基于完善的统计原理的较正规的方法。,