疾病预警指标体系研究进展

1、疾病预警指标体系研究进展,流行病与卫生统计学系 聂绍发,背 景,基 础 理 论,具 体 研 究 情 况,未来的发展方向,4,1,2,3,目 录,一）研究背景,慢性病 危害严重,古老传染病 卷土重来,新发传染病 不断涌现,近年来，各国相关专家均进行着紧锣密鼓的疾病预警研究，以期建立起一个灵敏、客观、科学且全面的疾病预警指标体系和应急系统,疾病预警指标体系研究应运而生,一）研究背景,国外研究情况 早在20世纪40年代，美国疾病控制中心便开始有系统地进行疾病监测和预警工作。 70年代以后，许多国家也相继广泛开展疾病预警工作，并建有完备的监测指标，以观测传染病疫情动态。 之后，对于疾病的监测和预警又扩

2、展到非传染病领域，而且逐渐从单纯的生物医学角度向生物-心理-社会医学模式发展,国外研究情况 目前，美国已拥有国家重点疾病监控体系、美 国食源性疾病监测预警系统、危机ID网络系统和全球新出现传染病预警网络系统。 欧洲传染病预警应对系统亦进入完善阶段,一）研究背景,欧美等国家不断完善的疾病监测预警系统框架模式对我国疾病监测预警指标体系的建立有着极为重要的参考价值,我国研究情况 2003年SARS暴发之后，我国也加快了疾病监测预警及应急反应系统的建设。我国监测预警系统的应用范围主要集中在突发公共卫生事件和重大传染病两个方面。 部分严重危害国人健康的慢性非传染性疾病预警指标体系及预警模型的研究也纳入到

3、“十一五”国家科技支撑计划重点项目之中，正在进行紧锣密鼓的研究，如心脑血管疾病、恶性肿瘤和代谢性疾病等,一）研究背景,疾病预警指标体系基础理论,疾病预警系统的完整组成及其构建方式,主要基于两大数学理论： (1) 信号理论 (2) 决策理论,疾病预警指标体系的定义、常用模型和构建步骤,疾病预警系统理论,预警基础数学理论,预警指标体系理论,二）基础理论,二）基础理论,疾病预警系统理论 在疾病可能发生之前发出警示信息，并采取预防性措施，将疾病可能造成的损失降至最低限度的一种综合体系，称为疾病预警体系。 一个完整的预警体系至少由：信息的来源；预警监测指标体系；信息收集、分析、反馈与报警系统；预警反应启

4、动和支持系统四大部分组成。 其中，预警指标体系是预警系统的重要组成部分，构建灵活、完善、有效地预警指标体系是预警系统构建成功的保障,二）基础理论,疾病预警的基础数学理论 目前国内外的疾病预警方法主要基于两大数学理论：信号理论和决策理论。 信号理论：即通过对输入数据（信号）的检测，识别是否有疾病流行等公共卫生事件发生。该方法在公共卫生领域应用颇广。简单地说，信号检测理论就是根据信号及其阈值的对比结果，判断某区域目标事件的存在与否,二）基础理论,疾病预警的基础数学理论 信号理论：该方法是以预警指标体系为基础构建预警系统的基本理论，其准确度可用灵敏度、特异度和阳性预测值等指标来表示。 决策理论：即通

5、过对一些数据进行公式计算和对预警系统所发出的真性预警和假性预警进行经济学评估，确定某一具体事例（如炭疽的预警）的灵敏度、特异度和及时性（以及阈值）的最优组合,二）基础理论,疾病预警指标体系理论 疾病预警指标的定义：所谓疾病的预警指标，是指那些具有潜在预警价值的指标，且其波动幅度在一定程度上与疾病的流行或暴发呈现相关。一旦指标波动幅度超过预定的阈值，即可发出警报，启动相应的流行病学调查或干预。在疾病预警体系中，所有的预警工作都是围绕预警指标体系开展的。预警指标体系是预警工作的执行标准，且指定了预警工作的运行规则,二）基础理论,疾病预警指标体系理论 疾病预警指标基本模型：预警指标体系通常由多个预警

6、指标，按照一定的逻辑关系有层次、有目的地构建而成。最常见的为三级指标体系模型，由一级指标、二级指标和三级指标组成。具体的预警任务由诸项一级指标决定，每个一级指标又由数个二级指标构成，每项二级指标包含若干三级指标。在具体的应用中，可根据实际情况增减指标的层数，每层指标之间是“与”的关系,二）基础理论,二级指标,一级指标,二级指标,三级指标,三级指标,三级指标,三级指标,疾病预警指标体系中最常见的三级模型,二）基础理论,构建预警指标体系的步骤 疾病预警指标体系的构建是一个连续，科学且紧凑的过程。目前构建疾病预警指标体系常分为专家讨论设定预警指标体系框架，根据框架建立预警指标体系初稿，根据专家意见对

7、预警指标进行筛选，对最终入选预警指标进行赋权，以及给出最终建立的指标体系中指标的明确定义五大步骤,三）疾病预警指标体系的具体研究情况,制定预警指标的原则 及时性：指标能够尽可能早地发现传染病疫情或其前兆，对传染病疫情发生前、发生和发展中的相关情况能够及时做出反应，为应对措施的启动赢得时间。 准确性：通过指标可以尽可能准确地对目标事件做出预测，避免不必要的应对措施的启动。指标反映的情况、信息应尽可能地符合目标事件的实际情况,三）疾病预警指标体系的具体研究情况,制定预警指标的原则 科学性：所用指标可以客观反映各地疾病的流行情况、病情的严重程度和应对能力，并可预警未来。 概括性：采用最少量的综合性指

8、标，一项指标可概括多个因素的综合作用，并可划分为若干级别,三）疾病预警指标体系的具体研究情况,制定预警指标的原则 实用性：不是单纯的理论指标，而是每个地区都能和所选指标的某级别对应，并采取相应的防治措施。 前瞻性：从应对未来的疫情出发，应包括应对可能出现的最严峻的局面,目前在众多疾病预警指标体系的构建过程中，均要求相关专家对预警指标进行上述的三种或三种以上特性的评估，以综合评价该指标是否具有成为疾病预警指标的潜能,三）疾病预警指标体系的具体研究情况,构建预警指标体系的方法 Delphi专家咨询法是在构建预警指标体系中应用最广的方法之一。该方法通过不记名的方式收集各专家对某事物的看法，并进行比较

9、。在第二轮调查中，把前一轮调查的结果反馈给参与调查的专家，专家们可根据反馈的内容修改自己的答案，最终使得专家们对于该事物的看法趋于一致,三）疾病预警指标体系的具体研究情况,构建预警指标体系的方法 Delphi法最初是一种社会学的预测方法，目前已在构建预警指标体系的研究中被广泛采用。研究者往往根据一定的专家选择标准，甄选10-50名专家参与调查，并通过多轮函询的方式向入选专家发放调查问卷，要求专家从不同的特性（如及时性，有效性和可操作性等）出发，对问卷中的各项指标进行评分并给出书面建议,三）疾病预警指标体系的具体研究情况,构建预警指标体系的方法 目前，国内也有运用因子分析法建立预警指标体系的相关

10、报道。如运用因子分析法构建大学生突发事件预警指标体系 。 单个或多个预警指标的发现可借助于Logistic回归分析方法来实现。多用于筛选疾病的危险因素，以作为密切监测该病种发生发展的预警指标,三）疾病预警指标体系的具体研究情况,疾病预警指标筛选方法 最初建立的指标体系初稿囊括几十甚至上百项基础指标，在指标体系的构建过程中，我们通过一系列的统计学方法，对基础指标进行删减，剔除预警效果不好的指标，保留对疾病预警意义重大的指标。 预警指标的筛选方法一般分为两类：应用数理统计学方法筛选预警指标 和应用专家咨询法筛选预警指标,三）疾病预警指标体系的具体研究情况,疾病预警指标筛选方法 （1）应用数理统计学

11、方法筛选预警指标 综合指数法：汇总各专家的指标评分数据后，计算每项指标的算术均数、满分比、等级和及变异系数，通过相乘法计算出每个三级指标的综合指数，然后根据综合指数排序，选取排名靠前的指标，筛除排名靠后的指标。综合指数的计算公式为： 。分子中的各项 可根据研究的实际情况进行增减,三）疾病预警指标体系的具体研究情况,疾病预警指标筛选方法 （1）应用数理统计学方法筛选预警指标 界值法：汇总各专家的指标评分数据后，计算每项指标的算术均数、满分比及变异系数。这三个判断指标的界值分别设定为：算术均数和满分比的界值=均数-标准差，得分值高于界值的指标为优；变异系数的界值=均数+标准差，得分值低于界值者为优

12、。为了避免重要的指标被淘汰，特给出指标的剔除标准为：凡是有两个或两个以上判断尺度不符合界值标准的指标被淘汰,三）疾病预警指标体系的具体研究情况,疾病预警指标筛选方法 （1）应用数理统计学方法筛选预警指标 单纯排序法：即汇总各专家的指标评分数据后，计算每项指标的算术均数、满分比及变异系数。依照指标的算术均数和满分比的结果进行顺位排序，根据变异系数结果进行逆位排序。按照筛选后指标个数不应少于原有指标个数的二分之一的原则，算术均数和满分比顺位排序位于前半段，且变异系数逆位排序位于后半段者，可进入指标体系,三）疾病预警指标体系的具体研究情况,疾病预警指标筛选方法 （2）应用专家咨询法筛选预警指标 通过

13、专家会议，函询，电话调查等方法，就指标是否应该进入指标体系的问题征询专家的看法。根据专家的反馈，结合具体情况决定指标的入选情况。 在具体研究中，有时会出现在实际工作中已被证明，或有明确文献记载对疾病预警工作较为重要的指标被剔除的情况，此时常就这些指标的筛除与否再一次征求专家的意见,三）疾病预警指标体系的具体研究情况,疾病预警指标体系赋权方法 确定指标体系中各指标的权重系数是建立疾病预警指标体系不可或缺的一项内容。权重系数是指在某一领域中，对目标值起权衡作用的数据，在同一指标体系中，所有指标的权重系数之和应为1。 目前指标赋权法主要分为主观赋权法和客观赋权法两大类，部分研究中，也是用组合赋权法来

14、确定预警指标体系的权重,三）疾病预警指标体系的具体研究情况,1）主观赋权法 又称经验赋权法，是指人们对分析对象的各个因素，按其重要程度，依照经验主观确定权重系数的方法。主要包括Delphi法、层次分析法等。 Delphi法：即专家评分法，在预警指标体系定权中运用较多。它是一种依靠有关专家，凭借他们在某一学科领域内的理论知识和丰富经验，以打分的形式对个评价指标的相对重要性进行评估，然后借助统计手段，以确定个评价指标权重大小的方法。该方法的优点在于依据专家的经验和知识进行赋权，结果全面且操作方便；缺点为权重受主观影响较大，灵敏度不高,三）疾病预警指标体系的具体研究情况,1）主观赋权法 层次分析法（

15、Analytic Hierarchy Process, AHP）：层次分析法是Saaty教授于上世纪70年代提出的重要数学方法，目前在预警指标体系的定权工作中应用很广。该方法的基本思想是运用系统工程的原理，将问题的总目标进行分解，建立递阶层次结构，构造两两比较判断矩阵，计算各元素的相对权重，进而计算指标的组合权重。 该赋权方法的优势在于所需的判断信息简单直观，判断结果精确，科学性较强；其缺点在于若层次构建复杂，容易导致思路混乱，且结果受专家的主观影响,三）疾病预警指标体系的具体研究情况,2）客观赋权法 是指经过对实际发生的资料进行整理、计算和分析，从而得出的权重系数。主要包括秩和比法，熵值法等

16、。目前该类方法在疾病预警指标体系中尚没有应用报道，故在此不对其具体方法进行赘述。 客观赋权法具有尊重实际数据，数学理论依据较强 ，可较好地克服和弥补主观赋权法受专家主观影响强的缺点，可作为今后赋权工作的研究方向,三）疾病预警指标体系的具体研究情况,3）组合权重法 尤其适用于多层次的预警指标体系。以三层预警指标模型来说，其具体赋权方法为分别计算出第一、二和三层指标在该层内所占的权重，预警指标的权重系数为该指标所从属的上一层指标的权重系数与其本层的权重系数之积,三）疾病预警指标体系的具体研究情况,国内外疾病预警指标的主要分类 纵观目前全球所建立各种疾病预警指标体系，其涵盖的预警指标大致可分为三大类

17、：非特异性的辅助指标、有效性好的临床确诊后指标和及时性高的临床确诊前指标,三）疾病预警指标体系的具体研究情况,目前国内外疾病预警指标的主要分三大类,无特异性 常识信息或定期发布的公众信息,有效性突出 及时性较差,及时性出色 有效性和特异性不佳,非特异性的辅助指标,临床确诊后指 标,临床确诊前指 标,三）疾病预警指标体系的具体研究情况,1) 非特异性的辅助指标 是指那些对于预警的疾病无特异性的指标，通常是一些常识信息和定期发布的公众信息。如人口学指标，媒体报告的异常疾病和死亡信息、地理指标，水文指标，大气指标、气象数据、动物迁徙和繁衍指标等。 研究表明，虽然这些指标并不能特异性地反映疾病暴发流行

18、前期的情况，但由于目前全球气候的变化性和疾病的流行的季节周期性，这些指标往往对于某些疾病聚集的出现具有非常重要的提示和预警作用，尤其是登革热、疟疾等虫媒传染病和霍乱等介水传播性疾病,三）疾病预警指标体系的具体研究情况,2) 有效性好的临床确诊后指标 是指病人诊疗过程中所产生的一系列信息，包括病人的个体相关信息以及医院相关信息，我国现行的传染病网络直报系统数据，便属于此类指标。 比如疾病的确诊病例数、感染性疾病科门诊及住院人数、周患病率、周住院率、病原学检查阳性例数、医院出诊次数、急诊室使用率、重症监护病房的使用率和处方药的使用量等。由于我们基于已确诊的病例收集病人个体相关信息，故有效性较高，可

19、以最大限度地降低预警的假阳性率，且能够特异性的反应出现异常聚集疾病的可能病种，唯一遗憾的是这类指标的及时性往往较低,三）疾病预警指标体系的具体研究情况,3) 及时性高的临床确诊前指标 即指出现在病人前往医疗机构就诊前的信息，包括急诊人次数、病人确诊前的早期主诉、医学相关信息咨询率、非处方药物的销售量、人口密集单位的缺勤率及缺勤原因、口罩等个人防护用品的销量、医疗急救电话（如120）拨打数、各类可能与目标疾病有关的非特异性临床症候群（或体征）病例数、被要求做与目标疾病有关的特异性实验室检查人数等。 这类指标的异常往往在疾病暴发或流行的前期出现，不需要经过临床诊断和上报，具有灵敏度高，及时性好的特

20、点，非常适合用作疾病的早期预警指标。但该类预警指标的有效性和特异性较低，较容易出现假阳性预警，甚至增加疾病预警工作的难度,三）疾病预警指标体系的具体研究情况,作为当前国内外疾病预防控制研究的新热点，疾病预警指标体系的研究主要呈现出两大趋势,预警指标体系研究趋势,2. 加强传统预警指标体系的预警效果,国内外疾病预警指标体系的研究特点,1. 增加预警效果突出的新型预警指标,三）疾病预警指标体系的具体研究情况,国内外疾病预警指标体系的研究特点 （1）增加新型预警指标 具体做法有两种：一为建立新型预警指标体系（如症状监测指标体系），作为传统监测和预警指标体系的辅助系统，如我国正在实行的脊髓灰质炎（AF

21、P）监测系统、流感样病例监测系统，以及2004建立的针对SARS和人间禽流感建立的“不明原因性肺炎”监测，都是运用症状监测的理念建立起来的新型疾病预警系统，涵盖了传统疾病监测预警系统未涉及的预警指标，以作为网络直报系统的有力辅助和必要补充，提高疾病预警的效果； 二为在现有的监测预警指标体系中增加新指标，以提高传统监测预警指标体系的预警效果。比如医院急诊部门开展以医疗信息为预警指标的监测和预警,三）疾病预警指标体系的具体研究情况,2）加强传统预警指标体系的预警效果 包括扩大监测范围和样本量，提高传染病网络直报系统的覆盖率，实现区域性联网监测，实现数据标准化，加强临床医疗与疾病控制部门的信息共享。

22、 美国CDC在建立国家电子疾病监测系统（NEDSS）与公共卫生信息网络（PHIN）时，通过对电子化数据上报形式和标准化数据库和词汇，为数据分析提供方便，并提高了数据处理速度。 我国在2004年实施全国法定传染病网络直报以来，一直致力于提高网络直报覆盖率，加强传染病报告质量，组织制定并不定期修订和完善网络直报质量评价指标,四）未来的发展方向,尽管近年来国内外学者均纷纷开展各种疾病预警指标体系的构建和应用的研究，然而建立一个实用性强，敏感度高，有效性好的疾病预警指标体系却并非易事。我们认为关于疾病预警指标体系的研究，尚需从六个方面进行加强,四）未来的发展方向,1）应加强慢性非传染性疾病的预警指标体

23、系的研究 目前所建立的预警指标体系主要着眼于传染病、突发公共卫生事件、食物中毒、生物恐怖事件和病人病情的急性恶化的预警，尚无有效的方法可对严重影响人类健康的重大慢性非传染性疾病进行预警。现今已有不少临床工作者发现并验证了一些慢性非传染性疾病的生理、生化和遗传学预警指标，但若干个临床预警指标的研究并不足以构建慢性病的预警指标体系,四）未来的发展方向,1）应加强慢性非传染性疾病的预警指标体系的研究 近年发展起来的具有较好预警效果的症状监测系统也只是较多地应用于流感、生物恐怖事件和新发传染病的预警，但也有将症状监测的方法尝试性地应用于心血管疾病发病率监测的报道，并取得了良好的效果。这提示我们：运用症

24、状监测的理论，发掘针对慢性病预警的相关指标并建立起有效的慢性病预警指标体系，或许可以成为我们慢性病预警的新的研究方向,四）未来的发展方向,2）应采用主客观结合赋权法确定预警指标的权重系数 在疾病预警指标体系的构建研究中，合理地确定指标的权重系数是个关键问题。由于缺乏指标体系的实证研究资料，现今各研究均采用单一的主观赋权的方法来对预警指标进行赋权，这是不合理的,四）未来的发展方向,2）应采用主客观结合赋权法确定预警指标的权重系数 主观权重系数的主观随意性较大，即使对指标之间的相关性加以考虑，也难以准确反映指标体系的内在结构关系。而客观赋权法是直接根据指标的原始数据，经统计学分析或其他数学方法处理后得到的权重，具有较强的数学理论依据。 故认为，在现实的工作中，我们可以先通过专家咨询来计算预警指标体系的主观权重，再通过实证研究获得数据确定客观权重，并对主观权重进行进一步的验证。主客观赋权法相结合的赋权过程，才是合理公正的,四）未来的发展方向,3）应提高预警指标的可获得性 如果所构建的预警指标体系中的各指标不具有一定的可获得性，那么整个体系将无异于一个没有生命力的空壳。研究表明，目前一些敏感度较高的早期预警指标（如确诊前病人的健康相关行为）的可获得性较差若要真正提高预警指标的可获得性，我们认为，应加强不同部门间数据的共享。某些非常有意义的早期预警指标，已被其他部门作