時(shí)間序列模型在湖南省君山區(qū)血吸蟲(chóng)病疫情預(yù)測(cè)中的應(yīng)用

時(shí)間序列模型在湖南省君山區(qū)血吸蟲(chóng)病疫情預(yù)測(cè)中的應(yīng)用

日本的疫情是一種嚴(yán)重的危險(xiǎn)因素，它嚴(yán)重危害著人們的身心健康，制約著當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展。在醫(yī)學(xué)研究中按照某種(相等或不相等)時(shí)間間隔對(duì)客觀(guān)事物進(jìn)行動(dòng)態(tài)觀(guān)察,由于隨機(jī)因素的影響,各次觀(guān)察指標(biāo)都是隨機(jī)變量,這種按時(shí)間順序排列的時(shí)間變量(或觀(guān)測(cè)值)稱(chēng)為時(shí)間序列,時(shí)間序列分析是對(duì)過(guò)去、現(xiàn)在的觀(guān)測(cè)資料進(jìn)行分析,對(duì)未來(lái)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)推斷,可以提高工作的預(yù)見(jiàn)性與盲目性,為科學(xué)決策提供依據(jù),目前時(shí)間序列模型已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于傳染病的監(jiān)測(cè)與預(yù)警內(nèi)容和方法一、湖沼型磺化疫后區(qū)釘螺分布君山區(qū)位于湖南省西北部,1996年經(jīng)國(guó)務(wù)院正式批準(zhǔn)設(shè)立,是典型的湖沼型血吸蟲(chóng)病疫區(qū),是湖南省歷史上血吸蟲(chóng)病流行最嚴(yán)重的地區(qū)之一,現(xiàn)有釘螺面積11646.74hm二、主要疫情信息資料來(lái)源于湖南省血吸蟲(chóng)病防治(血防)工作領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室和湖南省血吸蟲(chóng)病防治所統(tǒng)計(jì)年報(bào),收集1996~2016年君山區(qū)血防工作年報(bào)的主要疫情相關(guān)數(shù)據(jù),包括:垸內(nèi)釘螺面積、垸外釘螺面積、流行村人口數(shù),推算病人數(shù)、急血發(fā)病人數(shù)、家畜檢查頭數(shù)、病畜頭數(shù)。三、商品期動(dòng)態(tài)變化圖采用Excel2007軟件建立數(shù)據(jù)庫(kù),計(jì)算人群與家畜血吸蟲(chóng)感染率,繪制人群與家畜感染率的動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)圖。采用SPSS18.0進(jìn)行離群值檢測(cè)后時(shí)間序列分析,并預(yù)測(cè)2017~2020年君山區(qū)血吸蟲(chóng)病疫情。四、rra模型的建立使用SPSS18.0軟件采用自回歸求和移動(dòng)平均模型(Autoregressiveintergratedmovingaverage,ARI-MA)建立最適合的1996~2016年君山區(qū)人、家畜感染率時(shí)間序列擬合模型。1.數(shù)據(jù)平穩(wěn)性檢驗(yàn):ARIMA模型建立是基于平穩(wěn)序列與非隨機(jī)序列,首先對(duì)序列采用游程檢驗(yàn)法進(jìn)行平穩(wěn)性檢驗(yàn),對(duì)于有趨勢(shì)性的非平穩(wěn)序列,需通過(guò)差分或者對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換進(jìn)行平穩(wěn)化處理。差分次數(shù)為ARIMA(p,d,q)模型中的階數(shù)d,然后采用白噪聲檢驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)數(shù)據(jù)是否為純隨機(jī)序列。2.模型的識(shí)別與定階:利用自相關(guān)圖(Autocorrelationfunctions,ACF)與偏自相關(guān)分析圖(PartialACF,PACF))確定合適的自相關(guān)階數(shù)p,與平均移動(dòng)階數(shù)q,選取備用模型。3.參數(shù)估計(jì)與模型檢驗(yàn):通過(guò)比較,選取殘差序列為白噪聲,BIC統(tǒng)計(jì)量較小,參數(shù)間無(wú)顯著相關(guān)性的模型為最佳ARIMA模型。4.模型預(yù)測(cè):采用最優(yōu)的模型進(jìn)行預(yù)測(cè),通過(guò)模型擬合值95%的可信區(qū)間(ConfidenceInterval,CI)繪制疫情預(yù)測(cè)趨勢(shì)圖。結(jié)果一、19家兔情況感染率1996~2016年君山區(qū)推算人群血吸蟲(chóng)感染率與家畜感染率總體呈下降趨勢(shì),1996年推算人群感染率為3.11%,到2016年下降為0.16%,下降幅度為94.86%;家畜感染率1996年為4.67%,但在不同時(shí)期家畜感染率有較大波動(dòng),有幾個(gè)高峰期,2010年感染率為10.26%,2003年達(dá)到最高為24.20%,其后家畜感染率一直徘徊在1.54%~7.57%之間,自2013年后采取了淘汰牛羊措施,目前家畜感染率已經(jīng)連續(xù)2年為0(圖1);君山區(qū)已經(jīng)連續(xù)7年未發(fā)現(xiàn)當(dāng)?shù)馗腥镜募毙匝x(chóng)病病例(圖2)。二、人、畜禽感染率時(shí)間序列模型構(gòu)建1.序列的平穩(wěn)性檢驗(yàn):采用時(shí)序圖觀(guān)察與游程檢驗(yàn)進(jìn)行序列平穩(wěn)性檢驗(yàn),自1996年至2016年人群感染率呈現(xiàn)明顯的下降趨勢(shì)(圖1),數(shù)據(jù)不滿(mǎn)足序列平穩(wěn)性的要求(Z=-4.029,P=0.000),1996年至2016年家畜感染率波動(dòng)較大,滿(mǎn)足序列平穩(wěn)性要求(Z=-1.193,P=0.233),為了確保數(shù)據(jù)的平穩(wěn)性,對(duì)人群感染率采用一階差分消除趨勢(shì)性的影響,獲得了平穩(wěn)的時(shí)間序列,符合了ARIMA模型的要求(Z=-0.000,P=1.000)(圖3),分別繪制人群感染率(一階差分)與家畜感染率的ACF與PACF分析圖(圖4、5)。2.模型的識(shí)別與定階:按照差分的情況初步判斷人群感染率與家畜感染率時(shí)間序列模型分別為ARIMA(p,1,q),ARIMA(p,0,q),從ACF與PCAF圖,人群感染率ARIMA模型初步判斷為p=0,q=0,家畜感染率ARIMA模型初步判斷為p=1,q為0或1,分別進(jìn)行模型擬合,初步人群最佳時(shí)間序列模型為ARIMA(0,1,0),BIC=-0.832,家畜時(shí)間序列模型為ARIMA(1,0,0),標(biāo)準(zhǔn)化BIC=1.451,對(duì)所構(gòu)建的人、畜感染率時(shí)間序列模型的殘差序列采用白噪聲檢驗(yàn),人群與家畜感染率的Ljung-BoxQ(18)分別為14.337(P=0.707),11.107(P=0.851);殘差序列顯示自相關(guān)系數(shù)均在95%可信區(qū)間內(nèi)(圖6、7),可認(rèn)為殘差序列為白噪音序列。人群與家畜的時(shí)間序列模型參數(shù)經(jīng)檢驗(yàn)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t3.人、畜感染率預(yù)測(cè)應(yīng)用:根據(jù)所建立的時(shí)間序列模型將君山區(qū)1996~2016年人畜感染率數(shù)據(jù)進(jìn)行回代并根據(jù)模型對(duì)2017~2020年的人畜感染率進(jìn)行預(yù)測(cè),結(jié)果顯示,人畜感染率落在95%的可信區(qū)間內(nèi),其預(yù)測(cè)值與實(shí)際值的動(dòng)態(tài)趨勢(shì)基本一致,時(shí)間序列模型擬合較好(圖8,9)。經(jīng)過(guò)模型預(yù)測(cè),2017~2020年人群感染率預(yù)測(cè)值持續(xù)維持在較低水平,為0.16%;家畜感染率預(yù)測(cè)值出現(xiàn)反彈回升,感染率分別為0.78%,1.36%,1.8%與2.13%,見(jiàn)表1,由于長(zhǎng)期的預(yù)測(cè)中不確定的因素增加,預(yù)測(cè)值的95%可信區(qū)間隨著預(yù)測(cè)時(shí)間的延長(zhǎng)開(kāi)口增大,這與預(yù)測(cè)的模型特點(diǎn)吻合。年至2002年的防控階段君山區(qū)是1996年經(jīng)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)設(shè)立的一個(gè)新區(qū),由原國(guó)營(yíng)君山農(nóng)場(chǎng)、國(guó)營(yíng)錢(qián)糧湖農(nóng)場(chǎng)、建新農(nóng)場(chǎng)、許市鎮(zhèn)、廣興洲鎮(zhèn)等單位合并組成,上個(gè)世紀(jì)80年代,君山區(qū)范圍內(nèi)人群血吸蟲(chóng)感染率在15%左右,家畜感染率高達(dá)30%左右,是歷史上血吸蟲(chóng)病流行最嚴(yán)重的區(qū)域之一從1996~2016年的疫情分析來(lái)看,1996~2003年君山血吸蟲(chóng)病疫情出現(xiàn)一個(gè)上升趨勢(shì),其主要原因:一是1998年長(zhǎng)江流域出現(xiàn)了嚴(yán)重的洪澇災(zāi)害,人群感染率出現(xiàn)了回升,趨勢(shì)圖顯示1998年人群感染率出現(xiàn)了一個(gè)高峰期,與該時(shí)段的水情相吻合;二是上世紀(jì)80年代開(kāi)始我省的血吸蟲(chóng)病防治策略由消滅釘螺為主的綜合防治策略調(diào)整為“以人畜擴(kuò)大化療主輔以易感地帶滅螺”的綜合防治策略,并且自1992年開(kāi)始,我省利用世界銀行貸款開(kāi)展了“中國(guó)血吸蟲(chóng)病防治項(xiàng)目(1992-2002)”,因此在上世紀(jì)90年代中后期我省疫情包括君山區(qū)的人畜感染率均顯著下降,但是由于該貸款項(xiàng)目終止后,湖南省血防投入嚴(yán)重不足,加上“退田還湖、平垸泄洪、移民建鎮(zhèn)”導(dǎo)致人群接觸疫水機(jī)會(huì)增加,自1998年后到2003年,血吸蟲(chóng)病疫情在該時(shí)期出現(xiàn)反彈回升2003年以后,君山區(qū)人畜感染率均呈現(xiàn)顯著下降趨勢(shì),主要原因:一是2003年SARS爆發(fā)以后,國(guó)家大幅度增加了公共衛(wèi)生投入,血防經(jīng)費(fèi)得到了保障,血防基本設(shè)施得到了明顯改善;二是自1998年開(kāi)始,君山區(qū)與湖南省財(cái)政廳實(shí)行了血吸蟲(chóng)病聯(lián)系點(diǎn)工作制度,在省財(cái)政廳的支持下,君山區(qū)實(shí)施了“以控制傳染源為主”的綜合防治策略,并堅(jiān)持“政府主導(dǎo)、部門(mén)配合、群眾參與”的工作方針,陸續(xù)開(kāi)展了有針對(duì)性的傳染源控制措施:1998~2003年君山區(qū)主要實(shí)施以“建設(shè)好兩個(gè)進(jìn)口,兩個(gè)出口”的血防工程,兩個(gè)進(jìn)口是“改造涵閘與人畜飲水工程”,兩個(gè)出口是“居民改廁與沼氣池建設(shè)工程”,通過(guò)兩個(gè)工程改造,君山的血吸蟲(chóng)病疫情得到有效控制;自2003年開(kāi)始,君山區(qū)又陸續(xù)實(shí)施了以“封洲禁牧”“安全牧場(chǎng)”“漁船民糞便管理”為主的傳染源綜合防控措施,尤其是2013年以來(lái),君山區(qū)實(shí)施了淘汰牛羊的防控策略,君山區(qū)血吸蟲(chóng)病防控效果取得了明顯成效,目前君山區(qū)已經(jīng)完成了全區(qū)牛羊家畜淘汰工