一種基于病毒檢出率的傳染病重癥、死亡風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于病毒檢出率的傳染病重癥、死亡風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)系統(tǒng)及方法，可根 據(jù)傳染病的某種致病病毒的檢出率，結(jié)合氣象環(huán)境和風(fēng)險(xiǎn)人群分布情況，快速確定該傳染 病未來發(fā)生重癥、死亡的風(fēng)險(xiǎn)，并由此有針對(duì)性地發(fā)出預(yù)警，可用于補(bǔ)充和優(yōu)化我國國家傳 染病監(jiān)測(cè)自動(dòng)預(yù)警信息平臺(tái)的傳染病早期時(shí)空預(yù)警模式。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，日趨嚴(yán)重的環(huán)境污染和資源匱乏、原有生物病原體的耐藥性變異、新發(fā)傳 染病的出現(xiàn)、經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)和國家薄弱的公共衛(wèi)生服務(wù)能力、城市地區(qū)人口的過度密集、 國家和地區(qū)間交流的日益頻繁、以及部分地區(qū)極端民族主義和宗教勢(shì)力的增長，使得全球 逐漸進(jìn)入了一個(gè)突發(fā)公共衛(wèi)生事件的高發(fā)時(shí)期，人類的生命安全受到了嚴(yán)重威脅。如何有 效的防范突發(fā)事件帶來的危害，已成為各國政府面臨的嚴(yán)峻課題。建立包括傳染病早期預(yù) 警系統(tǒng)在內(nèi)的突發(fā)公共衛(wèi)生事件應(yīng)急反應(yīng)體系是有效控制傳染病暴發(fā)與流行以及有效地 應(yīng)對(duì)重大公共衛(wèi)生事件的重要措施。只有及早的發(fā)現(xiàn)異常健康事件的苗頭，科學(xué)、有效的 對(duì)"苗頭"突發(fā)公共衛(wèi)生事件做出預(yù)警，才能為實(shí)施各種應(yīng)對(duì)措施贏得時(shí)間，把突發(fā)公共衛(wèi) 生事件控制在萌芽狀態(tài)而不致造成危機(jī)，或者能夠最大限度地降低危機(jī)的危害程度。我國 于2003年啟動(dòng)了《突發(fā)公共衛(wèi)生事件應(yīng)急反應(yīng)機(jī)制建設(shè)項(xiàng)目》，通過項(xiàng)目的實(shí)施，國家建立 了以個(gè)案報(bào)告為基礎(chǔ)的傳染病與突發(fā)公共衛(wèi)生事件信息報(bào)告管理系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱網(wǎng)絡(luò)直報(bào)系 統(tǒng)），又于2005年啟動(dòng)了重點(diǎn)傳染病監(jiān)測(cè)自動(dòng)預(yù)警信息系統(tǒng)建設(shè)與應(yīng)用試點(diǎn)項(xiàng)目。由此，經(jīng) 過近10年的努力，我國建立起覆蓋世界最多人群的傳染病監(jiān)測(cè)自動(dòng)預(yù)警信息系統(tǒng)。該系統(tǒng) 采用動(dòng)態(tài)百分位數(shù)控制圖法和空間掃描統(tǒng)計(jì)量相結(jié)合的時(shí)空預(yù)警辦法，主動(dòng)地探測(cè)疾病的 異常聚集分布。這種方法是對(duì)已經(jīng)產(chǎn)生的病例的聚集性進(jìn)行探測(cè)，不具有前瞻性。并且僅 利用了病例總數(shù)和發(fā)病率信息，并沒有全面考慮其它的監(jiān)測(cè)報(bào)告種類（氣象、人口流動(dòng)、物 品流動(dòng)與購銷、重點(diǎn)場(chǎng)所及重點(diǎn)人群的就診患病等），易造成預(yù)警的不確切、不及時(shí)。同樣， 預(yù)警閾值的確定也是個(gè)難題。另外算法計(jì)算的復(fù)雜性，利用模型進(jìn)行大范圍的傳染病時(shí)空 聚集性探測(cè)需要耗費(fèi)大量的時(shí)間和計(jì)算資源。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的技術(shù)解決問題是：本發(fā)明采取利用當(dāng)前監(jiān)測(cè)區(qū)域的某特定傳染病病理、 環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)要素來預(yù)測(cè)未來一段時(shí)間內(nèi)區(qū)域傳染病重癥、死亡發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)，由此進(jìn)行預(yù)警，能夠 克服現(xiàn)有傳染病監(jiān)測(cè)自動(dòng)預(yù)警信息系統(tǒng)的預(yù)警模式不具有前瞻性的問題。而且本發(fā)明是根 據(jù)未來一段時(shí)間傳染重癥、死亡發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)的不同緊急情況，有針對(duì)性地發(fā)出預(yù)警信號(hào)，可有 效解決傳統(tǒng)基于傳染病異常分布判斷的預(yù)警模式的判斷不確切、不及時(shí)、易產(chǎn)生過度預(yù)警 等問題；可用于對(duì)我國國家傳染病監(jiān)測(cè)自動(dòng)預(yù)警信息平臺(tái)的傳染病早期時(shí)空預(yù)警模式進(jìn)行 補(bǔ)充和優(yōu)化。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)解決方案為：一種基于病毒檢出率的傳染病重癥、死亡風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警系 統(tǒng)及方法，其充分利用當(dāng)前時(shí)間段的監(jiān)測(cè)區(qū)域特定傳染病重癥、死亡相關(guān)的病理、環(huán)境要素 來進(jìn)行下一個(gè)時(shí)間段的傳染病重癥、死亡風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警，如圖1所示包括：
[0005] 風(fēng)險(xiǎn)定義模塊：掃描監(jiān)測(cè)區(qū)域的傳染病監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫，選取監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)中過去一 段時(shí)間里每一個(gè)月和歷史時(shí)間段斑塊內(nèi)的特定傳染病普通病例和重癥、死亡病例，利用移 動(dòng)百分位數(shù)方法來確定傳染病重癥、死亡發(fā)生率的歷史基線，由此定義監(jiān)測(cè)區(qū)域在過去一 段時(shí)間里每一個(gè)月該傳染病重癥、死亡風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。將風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)定義結(jié)果存入風(fēng)險(xiǎn)樣本數(shù)據(jù) 庫里。
[0006] 風(fēng)險(xiǎn)要素選取模塊：在風(fēng)險(xiǎn)定義模塊確定了風(fēng)險(xiǎn)樣本之后，風(fēng)險(xiǎn)要素選取模塊采 用專家打分法或閱覽文獻(xiàn)等手段，在監(jiān)測(cè)區(qū)域眾多環(huán)境要素中分析、選取過去同時(shí)間段里 與該傳染病每個(gè)月的重癥、死亡風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)的前一個(gè)月的病理、環(huán)境要素，建立風(fēng)險(xiǎn)要素體 系。再利用相關(guān)性分析來確定最終的進(jìn)行傳染病重癥、死亡風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)所需的病理、環(huán)境要 素。將這些要素進(jìn)行離散化處理，結(jié)果存入環(huán)境要素樣本數(shù)據(jù)庫。同時(shí)也對(duì)當(dāng)前月的相關(guān) 病理和環(huán)境要素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行同樣的處理，也存入到環(huán)境要素樣本數(shù)據(jù)庫里。
[0007] 風(fēng)險(xiǎn)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建模塊：結(jié)合風(fēng)險(xiǎn)樣本數(shù)據(jù)庫和環(huán)境要素樣本數(shù)據(jù)庫里的數(shù)據(jù)，利用 基于信息論的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)方法，建立在過去一段時(shí)間里監(jiān)測(cè)區(qū)域的最能反映病理、環(huán)境 要素與重癥、死亡發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)之間關(guān)系的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)；所建立的網(wǎng)絡(luò)里的節(jié)點(diǎn)分別代表了指 示傳染病重癥、死亡發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)變量和相關(guān)病理、環(huán)境要素變量。該模塊建立的風(fēng)險(xiǎn)網(wǎng)絡(luò) 將推送到風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估預(yù)測(cè)模塊里進(jìn)行當(dāng)前監(jiān)測(cè)區(qū)域該傳染病的重癥、死亡風(fēng)險(xiǎn)估計(jì)。
[0008] 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估預(yù)測(cè)模塊：風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估預(yù)測(cè)模塊讀取環(huán)境要素樣本數(shù)據(jù)庫中當(dāng)前月所選的 相關(guān)病理、環(huán)境要素?cái)?shù)據(jù)，利用風(fēng)險(xiǎn)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建模塊所建立的風(fēng)險(xiǎn)網(wǎng)絡(luò)，通過聯(lián)合概率公式計(jì) 算下一個(gè)月監(jiān)測(cè)區(qū)域傳染病重癥、死亡各種風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)發(fā)生的可能性大小。在這基礎(chǔ)上，風(fēng)險(xiǎn) 評(píng)估預(yù)測(cè)模塊選擇可能性最大的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)作為下一個(gè)月重癥、死亡風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，作為判斷條 件推送給分級(jí)預(yù)警模塊。
[0009] 分級(jí)預(yù)警模塊：根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估預(yù)測(cè)模塊推送的下一個(gè)月監(jiān)測(cè)區(qū)域的該傳染病重 癥、死亡風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，有針對(duì)性地發(fā)出兩種緊急程度預(yù)警或不進(jìn)行預(yù)警。預(yù)警信號(hào)包括風(fēng)險(xiǎn)等 級(jí)、預(yù)警涉及區(qū)域和時(shí)間段信息。預(yù)警信號(hào)可以以短信和網(wǎng)絡(luò)頁面形式，向疾病預(yù)防控制部 門的專職工作人員進(jìn)行推送。
[0010] 所述風(fēng)險(xiǎn)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建模塊實(shí)現(xiàn)過程如下：
[0011] (1)先建立以圖形化方式進(jìn)行表達(dá)的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)初始結(jié)構(gòu)G= <V，E>，其中結(jié)構(gòu)圖 G中的節(jié)點(diǎn)V所對(duì)應(yīng)的是指示傳染病重癥、死亡發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)變量和已選擇的病理、環(huán)境要 素變量。節(jié)點(diǎn)V之間暫時(shí)沒有連接邊E，標(biāo)示變量間暫無依賴關(guān)系；
[0012] (2)在監(jiān)測(cè)區(qū)域病理、環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)和傳染病重癥、死亡發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)歷史資料的基礎(chǔ)上， 利用公式（1)計(jì)算了每對(duì)節(jié)點(diǎn)間的交互信息I(Vi，Vj)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于病毒檢出率的傳染病重癥、死亡風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于包括：風(fēng)險(xiǎn)定 義模塊、風(fēng)險(xiǎn)要素選取模塊、風(fēng)險(xiǎn)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建模塊、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估預(yù)測(cè)模塊和分級(jí)預(yù)警模塊；其 中： 風(fēng)險(xiǎn)定義模塊：掃描監(jiān)測(cè)區(qū)域的傳染病監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫，選取監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)中過去一段 時(shí)間里每一個(gè)月和歷史時(shí)間段斑塊內(nèi)的特定傳染病普通病例和重癥、死亡病例，利用移動(dòng) 百分位數(shù)方法來確定傳染病重癥、死亡發(fā)生率的歷史基線，由此定義監(jiān)測(cè)區(qū)域在過去一段 時(shí)間里每一個(gè)月該傳染病重癥、死亡風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)；將風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)定義結(jié)果存入風(fēng)險(xiǎn)樣本數(shù)據(jù)庫 里； 風(fēng)險(xiǎn)要素選取模塊：在風(fēng)險(xiǎn)定義模塊確定了風(fēng)險(xiǎn)樣本之后，風(fēng)險(xiǎn)要素選取模塊采用專 家打分法或閱覽文獻(xiàn)等手段，在監(jiān)測(cè)區(qū)域眾多環(huán)境要素中分析、選取過去同時(shí)間段里與該 傳染病每個(gè)月的重癥、死亡風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)的前一個(gè)月的病理、環(huán)境要素，建立風(fēng)險(xiǎn)要素體系；再 利用相關(guān)性分析來確定最終的進(jìn)行傳染病重癥、死亡風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)所需的病理、環(huán)境要素；將這 些要素進(jìn)行離散化處理，結(jié)果存入環(huán)境要素樣本數(shù)據(jù)庫；同時(shí)也對(duì)當(dāng)前月的相關(guān)病理和環(huán) 境要素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行同樣的處理，也存入到環(huán)境要素樣本數(shù)據(jù)庫里； 風(fēng)險(xiǎn)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建模塊：結(jié)合風(fēng)險(xiǎn)樣本數(shù)據(jù)庫和環(huán)境要素樣本數(shù)據(jù)庫里的數(shù)據(jù)，利用基于 信息論的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)方法，建立在過去一段時(shí)間里監(jiān)測(cè)區(qū)域的最能反映病理、環(huán)境要素 與重癥、死亡發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)之間關(guān)系的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)；所建立的網(wǎng)絡(luò)里的節(jié)點(diǎn)分別代表了指示傳 染病重癥、死亡發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)變量和相關(guān)病理、環(huán)境要素變量；該模塊建立的風(fēng)險(xiǎn)網(wǎng)絡(luò)將推 送到風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估預(yù)測(cè)模塊里進(jìn)行當(dāng)前月監(jiān)測(cè)區(qū)域該傳染病