武汉市武昌区手足口病控制图法预警模型研究

杨 娟，燕 虹，阮 娇，张 皓，全永霞△

(1.武汉大学公共卫生学院， 武汉 430071；2.湖北省武汉市武昌区疾病预防控制中心 430061；3.湖北省宜昌市疾病预防控制中心 443005)

·技术与方法·

武汉市武昌区手足口病控制图法预警模型研究

杨 娟1，燕 虹1，阮 娇2，张 皓3，全永霞2△

(1.武汉大学公共卫生学院， 武汉 430071；2.湖北省武汉市武昌区疾病预防控制中心 430061；3.湖北省宜昌市疾病预防控制中心 443005)

目的 基于控制图法构建武汉市武昌区手足口病预警模型，确定最佳预警界值，为该区手足口病监测工作提供数据支持。方法 从国家传染病报告系统中整理2009-2014年武昌区手足口病数据并建立数据库，采用移动百分位数法建立预警模型，通过筛检试验方法对模型进行评价，计算出灵敏度、特异度、阳性预测值和阴性预测值，绘制ROC曲线并找出最佳预警界值。结果 武汉市武昌区手足口病最佳预警界值为P90，其灵敏度、特异度、阳性预测值和阴性预测值分别为75.00%、93.88%、50.00%和97.87%。结论 手足口病预警界值的确定应根据发病特点结合当地疫情优选，注重地区特异性，提高传染病疫情监测能力。

手足口病；ROC曲线；控制图；预警模型

手足口病是肠道病毒引起的儿童常见传染病，在我国的报告年发病率为1.2‰，居于丙类传染病报告发病率首位[1]。手足口病传染性强，易在托幼机构、学校等人群密集场所发生聚集病例并引发大范围的流行，早期预警是避免其大流行的关键[2]。目前传染病早期预警的主要方法有时间序列模型、线性回归模型等，其中控制图法作为时间序列模型中最常用模型之一，具有原理简单，所需数据少等特点，是我国传染病自动预警信息系统所采用的预警方法之一[3-4]。但目前国内的传染病自动预警信息系统由于预警覆盖面过大，不能对局部地区出现的疫情做准确预警。既往研究也显示，不同地区、不同症状的手足口病暴发可能存在一定的地域特异性[5-6]；因此，开展区域性的预警技术研究十分必要。本研究拟运用控制图法确定武汉市武昌区手足口病的预警界值，提高手足口病的预警能力。

1 资料与方法

1.1 资料来源 收集2009年1月1日至2014年12月31日武汉市武昌区“传染病报告信息管理系统”中手足口病疫情资料，并根据发病日期整理出每年各周发病频数信息。

1.3 统计学处理 统计分析软件为Excel 2007，分析方法包括建立预警模型、计算灵敏度、特异度、阳性预测值和阴性预测值、绘出ROC曲线等。

2 结 果

2.1 建立预警模型 绘制出武汉市武昌区2009-2014年手足口病发病周分布图(图1)。根据移动百分位数法原理，以该区2009-2013年内“观察周”及该周前后两周手足口病发病数为基线数据(即移动窗口大小为“5×5”)，分别计算出各观察周的P5、P10……P95共19个百分位数。如：第4周的P5为2009-2013年第2～6周共25个周发病数的第5百分位数[公式percentile(array,0.05)]，该观察周的P10为2009-2013年第2～6周25个周发病数的第10百分位数[公式percentile(array,0.10) ]……P95为这25个周发病数的第95百分位数[公式percentile(array,0.95) ]。同理，第5周的P5、P10……P95分别为2009-2013年第3～7周的25个周发病数的第5、10……95百分位数，公式分别为percentile(array,0.05)、percentile(array,0.10) ……percentile(array,0.95)。以此类推可分别计算出第1～53周的19个百分位数，即手足口病备选预警界值。

图1 2009-2014年武汉市武昌区手足口病发病周分布

2.2 备选预警界值试验 应用预警模型预测2014年53周手足口病的流行强度。将各周的19组备选预警界值分别与2014年对应周的实际发病数进行比较，若2014年实际周发病例大于该周备选预警界值，则记为“流行(+)”，反之则为“散发(-)”。

表1 武汉市武昌区手足口病预警模型的筛检试验评价(%)

2.4 筛检试验评价 将19组备选警界值试验结果与金标准判定结果对比，根据筛检试验评价方法计算出该预警模型的灵敏度、特异度、阳性预测值和阴性预测值，见表1。

2.5 绘制ROC曲线，优选最佳预警界值 根据表1结果，绘制出手足口病预警模型的ROC曲线(图2)。综合考虑灵敏度、特异度、阳性预测值和阴性预测值评价指标与ROC曲线特点，将最靠近坐标轴左上角的那点确定为本研究的最佳预警界值，即P90。

图2 武汉市武昌区手足口病预警模型ROC曲线

3 讨 论

本研究使用的控制图法，也称为统计过程控制法，该统计工具用于辨别特殊原因和普通原因产生的过程变化，运用数据资料来绘制曲线。传染病预警信息系统的原理便是运用控制图法，通过对传染病事先设置合适的预警界值，将传染病的实际发病情况与该预警界值进行比对，如果超过预警界值便发出预警信号[4]。控制图法作为国内外常用的传染病预警模型，具有简单易行、适用面广、预警功效高的特点，避免了像其他预测方法那样需要建立复杂的数学模型并不断地对参数进行调整的弊端[2]。目前，我国传染病普遍采用网络实时直报，随着传染病日常报告数据的更新，通过控制图法可对传染病流行情况进行实时预警，有助于提高及时发现和识别传染病暴发的能力。因此，控制图法成为我国传染病自动预警系统的主要预警模型。

根据控制图法原理，当各预警界值的灵敏度、特异度、阳性预测值和阴性预测值4个指标达到平衡时为最优，此时反映在ROC曲线上为最靠近坐标轴左上角的那点[2,7-8]。本研究显示，特异度和阳性预测值指标随备选预警值的增大而升高，灵敏度和阴性预测值则相反。当预警界值为P90时，该预警模型的灵敏度为75.00%，特异度为93.88%，阳性预测值为50.00%，阴性预测值为97.87%。从ROC曲线上可以看出此点为4个指标平衡点，故将P90确定为武昌区手足口病的预警界值。

我国传染病自动预警信息系统覆盖广，其中预警阈值设定依据的是全国数据水平，这可能会导致某些区域预警灵敏度低或者过度预警等情况，给传染病防控工作带来困扰[8-9]。既往研究报道，上海、江苏、湖北等不同地区所确定的手足口病预警界值均不同[7-8，10]；另外，即使在湖北省范围内，王棠等[10]的研究提示湖北省整体的预警值为P65，而张皓等[6]研究显示宜昌市的则为P85。提示，手足口病发病特点存在地区差异性，在优选其预警界值时，应充分考虑区域因素。2014年流行病学研究提示，中国南方与北方手足口病的流行特点存在差异，这可能与降雨、日照、气压、温度等地理环境有关[1]。胡跃华等[11]提到手足口病的发生也与社会经济因素相关。武汉市位于我国中部，属多江河湖泊的平原地势，是湖北省政治、经济及医疗中心，手足口病发病规律有其特殊性，但此前尚无该市手足口病预警界值的研究报道。本研究运用控制图法优选出武汉市武昌区手足口病预警界值为P90，这与全省的预警值存在差异。同时，历年武汉市手足口病发病高峰期集中在春夏季，秋季也会有一个小高峰，这与文献[1]报道的中国南方地区手足口病爆发趋势相吻合。提示，4-6月及9-10月是武汉市手足口病防控的重点月份，且预警界值确定为P90。这也提示，有必要在全国传染病自动预警系统基础上结合各地区域特点，开展手足口病预警技术研究，优选出适宜的预警界值，以提高当地手足口病疫情监测的能力。

[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]杨维中，邢慧娴，王汉章，等．七种传染病控制图法预警技术研究[J]．中华流行病学杂志，2004，25(12)：1039-1041．

[3]杨仁东，胡世雄，曾小敏，等．手足口病疫情预测预警模型研究进展[J]．实用预防医学，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]李静，雷亚克，蒋晓清，等．湖北肠道病毒EV71型流行株VP1基因以及蛋白结构特征分析[J]．中国人兽共患病学报，2013，29(11)：1099-1104．

[6]张皓，明小燕，余凤苹，等．基于控制图法的宜昌市手足口病预警研究[J]．中国卫生信息管理杂志，2015，12(4)：425-430．

[7]王瑞平，龙云，刘会会，等．上海市松江区8种重点传染病控制图法预警界值优选分析[J]．中华预防医学杂志，2014，48(1)：53-57．

[8]王瑞平，陈立凌，刘成，等．苏州市重点传染病移动百分位数法预警界值优选分析[J]．中国卫生统计，2014，31(4)：598-601,605．

[9]刘永孝，邓舒．传染病自动预警信息分析[J]．安徽预防医学杂志，2007，13(6)：425-426,433．

[10]王棠，明小燕，李十月．湖北省手足口病控制图法预警效果评价[J]．中国公共卫生，2015，31(10)：1324-1326．

[11]胡跃华，肖革新，郭莹，等．2008-2011年中国大陆手足口病流行特征分析[J]．中华疾病控制杂志，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

杨娟(1987-)，在读硕士，主要从事流行病与卫生统计的研究。△

，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)