烟台大学学报稿件信息
陕西省汉中市水痘控制图法预警界值优选研究
杜虎1，魏建军1，周体操2，张义2
汉中市疾病预防控制中心
摘要: 目的 采用控制图法开展汉中市水痘病预警界值分析，确定水痘的最佳预警界值，以提高传染病预警效率和能力。方法 收集整理 2012-2017年汉中市水痘每周疫情资料，以控制图法建立预警模型，通过计算比较各候选预警界值的灵敏度、特异度、阳性预测值和阴性预测值及绘制 ROC 曲线，优选汉中市水痘最佳预警界值。结果 综合考虑预警界值下的灵敏度、特异度、阳性预测值和阴性预测值，将汉中市水痘的预警界值确定为P85，能较好的发现暴发苗头，预警效果最佳。结论 汉中市水痘预警界值可以适当加以了调高，提高预警系统的特异度，减少假预警信号，增加预警的效率，同时也可以降低汉中市水痘的预警投入成本。在传染病预警方面也必须结合辖区内传染病的发病特点和流行情况，结合实际进行预警预测。
关键词: 水痘; 控制图法; 预警界值
作者单位：汉中市疾病预防控制中心，陕西汉中，723000
作者简介：杜虎，男，陕西省汉中市人,本科,主要从事流行病与卫生统计学工作
A stuay 0f early detection for chicken pox by control graph method in Han-zhong district of Shaanxi,China
Duhu1,Weijianjun1,Zhouticao2,Zhangyi2.Hanzhong Center for Disease Control and Prevention.
Abstract: Objective To select the premium alert threshold for chicken pox by using the control graph alert technique, in order to improve the early detection capability and efficiency. Methods The weekly data of chicken pox from 2012-2017 in Han-zhong was collected for early alert model using graph alert technique, to select the optimal alternate thresholds.Results After comprehensively considering the sensitivity，specificity，positive predictive value，negative predictive value and ROC，the best alert threshold value was determined as P85,outbreak signs can be better detected by this alert threshold. Conclusions The early warning critical value for chicken pox in Han-zhong City can be upgraded to improve the specificity, Reducing false early warning signals、increasing the efficiency of early warning and reduce the cost of early warning for chicken pox.The determination of the alert threshold value should be on the basis of the features of the infectious diseases and the epidemic information to select the premium alert threshold.
Key words: Chicken pox; The control graph; Early Detection Threshold
2004年我国成功启用了一套基于互联网的国家疾病监测信息报告管理系统[]。经过推广和研发，2008年4月又在全国范围内使用了国家法定报告传染病自动预警信息系统[]，为各地监测传染病疫情暴发和流行提供依据。
基于控制图法的传染病自动预警信息系统中将预警界值定为P50，但是在实际预警过程中出现信息发布过频、假阳性预警信号较多，据调查，1.74％的预警信号被判断为疑似事件等问题[][]。因此，十分有必要开展市级的预警技术研究，故本研究以控制图法为基础，对陕西省汉中市 2012-2017 年的水痘周报告病例数据进行分析，建立基于水痘暴发流行的预警模型，并探讨最佳预警界值。
1材料与方法
1.1 资料来源 疫情资料来源于国家疾病监测信息报告管理系统，按照“发病日期、现住地址”导出汉中市 2012 -2017年水痘报告病例，并剔除“外籍、港澳台”数据。
1.2 数据整理 应用Excel 2007 软件建立数据库，以“周”为单位整理数据，以2012-2016 年数据为建模资料，剔除水痘暴发疫情涉及的病例，2017年数据作为验证性资料。
1.3 统计分析 应用Excel 2007 和 SPSS 22. 0 进行统计分析，统计方法包括模型建立，灵敏度、特异度、阳性预测值、阴性预测值计算，ROC曲线绘制等。
2 结 果
2.1 建立预警模型 按照控制图法预警原理[]，以汉中市水痘观察“周”既往 5 年（2012-2016 年）该周及其前后两周的周发病数为基线数据，即移动窗口大小为“5×5=25”计算指定的19个百分位数( P5、P10、P15、P20、P25、P30、P35、P40、P45、P50、P55、P60、P65、P70、P75、P80、P85、P90、P95 ) ，建立预警模型（如第3周的P5为 2012 -2016年第 1 ～ 5 周25个周发病数的第5百分位数（公式为 PERCENTILE（array，0. 05）），共25个周病例数的第5百分位数；第 3 周的 P10为 2012 -2016 年第 1周 ～ 5 周 20 个周发病数的第 10 百分位数（公式为PERCENTILE（array，0. 1）），共25个周病例数的第10百分位数，依此类推），并将19个百分位数作为备选预警界值。
2. 2 确定流行标准 经典“流行”定义指某种疾病在该地区某个时间段的发病水平超过历年一般水平，依据杨维中等人的研究结果，以大于“ X + 2S”作为流行标准，就可以认定为发病水平超过历年一般水平[2]。计算汉中市 2012-2016 年 5 年水痘周发病例数的平均值和标准差，即“ X + 2S”作为流行标准。分别用汉中市 2017年水痘的周发病数与流行标准进行比较，如果数值小于流行标准，判定为“散发”，否则为“流行”并进行预警。
2. 3 预警界值的优选 按照控制图法预警模型原理，以汉中市 2012-2016年水痘的周发病数为基线数据，建立的预警模型，计算出 2017年( P5，P10，P15，……，P85，P90，P95 ) 19 个备选预警界值每周的预警结果。分别用候选预警界值对 2017年 53 个周的发病数进行预测( 如2017年实际周发病人数超过候选预警界值，将该周该候选预警界值定为“流行 = 1”; 否则将该周该候选预警界值定为“散发 = 0”) 。将应用预警模型计算出的 19 个备选预警界值( P5，P10，P15，……，P85，P90，P95 ) 的预警结果分别与应用流行标准( X +2S) 判断的预警结果进行比较，计算出 19 个候选预警界值的预警灵敏度、特异度、阳性预测值、阴性预测值等指标( 表 1) ，并绘制ROC 曲线进行预测功效的比较( 图 1) 。参考 ROC 曲线上最靠近坐标轴左上角的点对应的预警界值，确定汉中市水痘的预警界值为 P85。
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表1陕西省汉中市水痘候选预警界值的灵敏度、特异度、阳性预测值、阴性预测值 |
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预警界值 |
灵敏度(%) |
特异度(%) |
阳性预测值(%) |
阴性预测值(%) |
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p5 |
100.00 |
0.00 |
5.66 |
—— |
|
p10 |
100.00 |
0.00 |
5.66 |
—— |
|
p15 |
100.00 |
0.00 |
5.66 |
—— |
|
p20 |
100.00 |
0.00 |
5.66 |
—— |
|
p25 |
100.00 |
0.00 |
5.66 |
—— |
|
p30 |
100.00 |
0.00 |
5.66 |
—— |
|
p35 |
100.00 |
0.00 |
5.66 |
—— |
|
p40 |
100.00 |
0.00 |
5.66 |
—— |
|
p45 |
100.00 |
2.00 |
5.77 |
100.00 |
|
p50 |
100.00 |
2.00 |
5.77 |
100.00 |
|
p55 |
100.00 |
10.00 |
6.25 |
100.00 |
|
p60 |
100.00 |
16.00 |
6.67 |
100.00 |
|
p65 |
100.00 |
18.00 |
6.82 |
100.00 |
|
p70 |
100.00 |
28.00 |
7.69 |
100.00 |
|
p75 |
100.00 |
32.00 |
8.11 |
100.00 |
|
p80 |
100.00 |
44.00 |
9.68 |
100.00 |
|
p85 |
100.00 |
54.00 |
11.54 |
100.00 |
|
p90 |
66.67 |
62.00 |
9.52 |
96.88 |
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p95 |
33.33 |
70.00 |
6.25 |
94.59 |
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图1汉中市水痘预警模型的 ROC 曲线
3.讨论
在水痘预警界值的优选分析方面，国内有相关研究[-]运用控制图法进行了分析，杨春梅等的研究[]也表明控制图法更适合水痘疫情的预警，而且控制图法作为一种时间预警模型，具有使用简单、功效高、应用广泛等特点[]，但同时应注意综合考虑在每个预警界值预警下的灵敏度、特异度、阳性预测值和阴性预测值，以达到最佳预警界值。本文利用ROC 曲线的最佳值（曲线上最靠近坐标轴左上角的那点预警功效最大[]），将汉中市水痘的预警界值定为P85，其灵敏度、特异度、阳性预测值和阴性预测值分别为：100%，54%、11%、100%，这4个指标达到了一个最佳平衡点。与国家推荐水痘预警界值比较，汉中市水痘预警界值适当地做了调高，提高了预警系统的特异度，有效减少了假预警信号，增加了预警的效率，同时也收到了降低预警投入成本的效果。
在控制图预警法验证预警模型中采用以“ X + 2S”为标准，将大于“标准”的就定义为发病水平超过历年一般水平（即流行）。由于某些疾病的季节趋势或长期趋势，使用该标准会对疫情过高或过低的研判，将会造成预警结果的偏差[6]，而且也有研究表明采用不同的连续5年的基线数据，得到疾病的预警界值差别很大[]，由此可见，控制图法预警模型一定程度上也存在一些局限性。因此，我们应继续对唯一的流行标准进行探讨，并根据不同疫情流行年份的情况进行调整。
水痘在汉中市的历年流行特征中都呈现一定的季节性高发，全年各月份发病率变化较大，在探讨水痘最优预警界值方面，应结合当年实际情况，选择适合的基线数据，在保持一定准确性和及时性的前提下，预警系统应考虑增加预警阈值设的灵活性[]，提高其监测能力及预警的实用意义。
