傳染病預(yù)測預(yù)警方法和模型

1、1,傳染病預(yù)測預(yù)警方法和模型,湖北省疾病預(yù)防控制中心 黃淑瓊,2,主要內(nèi)容,一、國內(nèi)外傳染病預(yù)測預(yù)警現(xiàn)狀二、傳染病預(yù)測常用方法三、傳染病預(yù)測方法新進(jìn)展四、傳染病預(yù)測預(yù)警體系發(fā)展方向探討,3,,世界衛(wèi)生組織（WHO）大力宣傳建立傳染病預(yù)警系統(tǒng)的重要性和必要性，致力于強(qiáng)化現(xiàn)有的傳染病監(jiān)測系統(tǒng)，發(fā)展早期預(yù)警系統(tǒng)。傳統(tǒng)監(jiān)測系統(tǒng)與早期預(yù)警系統(tǒng)的區(qū)別：傳統(tǒng)監(jiān)測系統(tǒng)主要依靠醫(yī)務(wù)人員的診斷信息追溯疾病的流行狀況早期預(yù)警系統(tǒng)主要利用疾病診

2、斷之前的臨床證據(jù)以及其它一些相關(guān)信息判斷是否會有傳染病爆發(fā)或流行的發(fā)生。,4,,圖1 傳染病預(yù)測預(yù)警體系構(gòu)成,傳染病預(yù)測預(yù)警主要由傳染病監(jiān)測、傳染病預(yù)測、傳染病預(yù)警三大核心模塊構(gòu)成。,預(yù)測可視為一種工具，通過一些分析方法和模型把的數(shù)據(jù)資料轉(zhuǎn)化為進(jìn)行預(yù)警決策的信息,傳染病監(jiān)測是預(yù)警分析的基礎(chǔ),預(yù)警是監(jiān)測的目的之一，也是預(yù)測技術(shù)在實踐中的重要應(yīng)用,5,,一、國內(nèi)外傳染病預(yù)測預(yù)警現(xiàn)狀,6,1、國內(nèi),2004年1月，傳染病和突發(fā)公共衛(wèi)生事件網(wǎng)

3、絡(luò)直報系統(tǒng)在全國范圍內(nèi)開始試運行，同年4月該系統(tǒng)正式啟用，隨后又在該平臺上啟動了全國艾滋病、結(jié)核病網(wǎng)絡(luò)直報工作。其他各種疾病監(jiān)測工作也逐漸構(gòu)建在該平臺之上，逐步實現(xiàn)公共衛(wèi)生信息資源整合和共享。2008年3月，全國傳染病監(jiān)測自動預(yù)警（時空模型）系統(tǒng)應(yīng)用試點工作正式開始。2007年7月，中國CDC信息中心啟動了網(wǎng)絡(luò)直報系統(tǒng)與醫(yī)院信息系統(tǒng)（Hospital Information System，HIS）連接的試點工作，目的在于推進(jìn)醫(yī)療和預(yù)

4、防兩大業(yè)務(wù)系統(tǒng)的互連互通，為更好實現(xiàn)傳染病預(yù)測預(yù)警工作提供了強(qiáng)大的數(shù)據(jù)支持和信息平臺。,7,,圖2 中國疾病預(yù)防控制信息系統(tǒng),8,2、國外,2000年--2004年WHO幫助伊拉克、塞爾維亞、摩洛哥、馬其頓和蘇丹等國家相繼建立了傳染病早期預(yù)警系統(tǒng)。2002年9月，伊拉克傳染病控制中心用計算機(jī)處理監(jiān)控數(shù)據(jù)，以促進(jìn)傳染病爆發(fā)的早期發(fā)現(xiàn)。2002年10月，塞爾維亞公共衛(wèi)生研究所建立探測疾病爆發(fā)的早期預(yù)警系統(tǒng)。2003年1月，WHO與

5、法國防疫研究所合作，支持摩洛哥的流行病和疾病控制局設(shè)計規(guī)范的計算機(jī)預(yù)警系統(tǒng)。2003年5月，馬其頓共和國衛(wèi)生當(dāng)局設(shè)計實現(xiàn)電子預(yù)警系統(tǒng)的行動計劃。2004年5月，WHO與其他聯(lián)合國機(jī)構(gòu)和非政府組織合作，在蘇丹聯(lián)邦衛(wèi)生部制定了一個早期預(yù)警系統(tǒng)。,9,,美國、加拿大、歐盟等國家和地區(qū)紛紛建立傳染病預(yù)測預(yù)警相關(guān)體系和專門的機(jī)構(gòu)，這其中有共同之處，也各具自身特色。美國提出全面戰(zhàn)略研究計劃加拿大建立全國統(tǒng)一的綜合決策部門歐盟采用集團(tuán)型傳染

6、病監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng),10,,2.1 美國——全面戰(zhàn)略研究計劃美國的傳染病監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)非常全面，其主要特點是監(jiān)測體系、實驗室檢測等方面技術(shù)先進(jìn)且實力雄厚，并且注重合作和信息交流。美國CDC注重與聯(lián)邦政府部門和其他機(jī)構(gòu)合作，共同進(jìn)行疾病監(jiān)測和預(yù)防控制工作。并且注重國際間的合作，與其他25個以上國家合作，提供國際性的疾病傳播監(jiān)管服務(wù)，實現(xiàn)早期預(yù)警，早期預(yù)防，從而避免急性傳染病跨國流行。美國的傳染病監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的基礎(chǔ)是有效的監(jiān)測體系，是一個動

7、態(tài)地、系統(tǒng)地采集、分析、解釋和分發(fā)數(shù)據(jù)的體系。這個體系的主要任務(wù)是檢測、調(diào)查、監(jiān)視急性傳染病發(fā)生和傳播的特點以及評估預(yù)防和控制的效果。1946年美國CDC成立后，建立了針對瘧疾及熱帶傳染性疾病的全國傳染病監(jiān)測系統(tǒng)。從1995年開始，CDC先后建立了各種急性傳染病監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。2001年，CDC整合了全國100多個大大小小的各種專業(yè)監(jiān)測系統(tǒng)，將全國疾病監(jiān)視申報系統(tǒng)升級為“全國疾病電子監(jiān)測系統(tǒng)”。,11,,2.2 加拿大——全國統(tǒng)一的綜合決策

8、部門加拿大傳染病監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)是以監(jiān)測為核心，確定國家傳染病監(jiān)測重點，加強(qiáng)系統(tǒng)內(nèi)部合作，充分利用監(jiān)測信息。加拿大就傳染病監(jiān)測方面，省和聯(lián)邦衛(wèi)生部門通過流行病學(xué)咨詢委員會傳染病分會（簡稱ACE）達(dá)成共識，傳染病監(jiān)測由省級以下衛(wèi)生部門執(zhí)行，但整個監(jiān)測行動由聯(lián)邦政府統(tǒng)一協(xié)調(diào)和監(jiān)督。疾病監(jiān)測不僅收集數(shù)據(jù)，還要編輯、整理、統(tǒng)計和分析數(shù)據(jù)，最后做出判斷，同時參與特殊傳染病的全球性監(jiān)測。,12,,2.3 歐盟——集團(tuán)型傳染病監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)歐盟采用

9、集團(tuán)型傳染病監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，其主要特點表現(xiàn)在注重集團(tuán)內(nèi)部多個國家的合作，為成員國對傳染病防控提供交流的平臺，同時注重國際間的合作。1998年成立流行病監(jiān)測和傳染病控制網(wǎng)絡(luò)，由監(jiān)控系統(tǒng)和預(yù)警應(yīng)對系統(tǒng)（Early warning response system，EWRS）兩大支柱構(gòu)成，當(dāng)存在可能爆發(fā)潛在傳染病并有向多國蔓延之勢時，對歐盟委員會及其成員國發(fā)出警告，以便采取統(tǒng)一協(xié)調(diào)的應(yīng)對舉措。EWRS要求報告疾病的范疇有三個方面：①在某個歐盟

10、成員國蔓延的傳染性疾病；②可能由病原體引起且有歐盟成員國間蔓延風(fēng)險的疾病；③需要歐盟及時采取協(xié)調(diào)行動遏制的死灰復(fù)燃的傳染病。,13,,二、傳染病預(yù)測常用方法,14,,1、定性預(yù)測①流行控制圖法：季節(jié)性流行或周期性流行②比數(shù)圖法：發(fā)病數(shù)呈正態(tài)分布的傳染?、跠elphi法：提供參考意見，要用進(jìn)一步的調(diào)查來證實2、定量預(yù)測①時間序列預(yù)測模型 灰色模型：流行因素較穩(wěn)定的疾病進(jìn)行短期預(yù)測 B-J模型（ARI

11、MA):適用n<50的非平穩(wěn)時序列，是一種精確度較高 的短期預(yù)測模型②多因素模型： 2個或2個以上變量進(jìn)行分析 多元回歸模型、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型3、綜合預(yù)測法,15,二、傳染病預(yù)測常用方法,1、定性預(yù)測定性預(yù)測是通過對當(dāng)?shù)貍魅静“l(fā)生、發(fā)展規(guī)律及其有關(guān)因素的具體分析，判斷該病即將流行的趨勢和強(qiáng)度。定性預(yù)測主要包括流行控制圖法、比數(shù)圖法、Delphi法等等。,16,,

12、①流行控制圖法： 1924年美國休哈特（W. A. Shewhart）首創(chuàng)，是對過程質(zhì)量特性值進(jìn)行測定、記錄、評估，從而監(jiān)察過程是否處于控制狀態(tài)的一種用統(tǒng)計方法設(shè)計的圖。控制圖法適用于各種分布的傳染病，對于具有季節(jié)性流行或周期性流行規(guī)律的傳染病，效果較好。流行控制圖法方法簡單，指標(biāo)容易得到，在疾病監(jiān)測中是一種較好的“預(yù)警”方法。,圖3 控制圖法示例,中心線（中位線）,上控制線（上警戒線）,下控制線（下警戒線）,17,,應(yīng)用步驟

13、選定研究病種和預(yù)測時間（如某月的發(fā)病率）確定數(shù)據(jù)庫：一般連續(xù)3-5年資料確定流行標(biāo)準(zhǔn)：通常采用專家咨詢法量化(如以5年資料為好，用 ±2s判斷流行，s為標(biāo)準(zhǔn)差）建立預(yù)警模型：以研究疾病觀察月既往5年該月及前后一個月的月發(fā)病率數(shù)據(jù)為基線數(shù)據(jù)，計算出指定的百分位數(shù)作為預(yù)警界值(如P50、P80等），建立預(yù)警模型優(yōu)選合適的預(yù)警界值：繪制ROC曲線分析軟件：EXCEL，SPSS,18,,圖

14、4 5年基線數(shù)據(jù)建立預(yù)警模型的原理,19,,②比數(shù)圖法：比數(shù)圖法在傳染病預(yù)測中是一種可行的好方法，適用于發(fā)病數(shù)呈正態(tài)分布的傳染病，比數(shù)(R)的計算公式如下R=A/ ，R的95%的可信區(qū)間：1±1.96s/ ，A為分析當(dāng)月某病的發(fā)病數(shù)，為該病近5年同月及其前后1個月(即15個月)的發(fā)病數(shù)的月發(fā)病均數(shù)，s為標(biāo)準(zhǔn)差，一般是利用某地近5年傳染病的月(或4周)發(fā)病數(shù)據(jù)來計算比數(shù)。若比數(shù)超出此上限范圍，表示有流行的征兆。,,,20

15、,,③Delphi法：即德爾菲法，也稱為專家評分法或?qū)＜易稍兎āＪ遣扇∧涿姆绞綇V泛征求專家的意見，經(jīng)過反復(fù)多次的信息交流和反饋修正，使專家的意見逐步趨向一致，最后根據(jù)專家的綜合意見，從而對評價對象作出評價的一種定量與定性相結(jié)合的預(yù)測、評價方法。20世紀(jì)40年代由O．赫爾姆和N．達(dá)爾克首創(chuàng)，1946年，蘭德公司首次用這種方法進(jìn)行預(yù)測，后來該方法被迅速廣泛采用。直到20 世紀(jì)70 年代中期，Delphi法才開始在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中有所應(yīng)用，在傳

16、染病監(jiān)測系統(tǒng)中的應(yīng)用也甚為廣泛。WHO曾經(jīng)使用此方法對今后10年艾滋病流行趨勢進(jìn)行了預(yù)測，并根據(jù)預(yù)測的結(jié)果，制訂出防治規(guī)劃和干預(yù)措施。特別注意：Delphi方法只是為傳染病預(yù)防控制提供參考意見的一種方法，不能過份依靠，要用進(jìn)一步的調(diào)查來證實這些意見是否正確。,21,,應(yīng)用步驟成立預(yù)測專家小組確定預(yù)測地區(qū)和預(yù)測病種調(diào)查：提供背景資料----專家回答預(yù)測問題----匯總分析----反饋給專家----專家再次回答，反復(fù)2-4次，使預(yù)

17、測意見趨于一致綜合整理預(yù)測結(jié)果,22,,2、定量預(yù)測定量預(yù)測是借助數(shù)學(xué)手段利用原始資料，建立恰當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)模型，預(yù)測未來傳染病的發(fā)病數(shù)和發(fā)病率，其預(yù)測精度與可靠性取決于數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和模型的科學(xué)性。根據(jù)自變量的多少可分為時間序列模型和多因素模型。2.1 時間序列預(yù)測模型：時間序列預(yù)測模型假設(shè)預(yù)測對象的變化僅與時間有關(guān)，根據(jù)它的變化特征，以慣性原理推測其未來狀態(tài)。時間序列模型主要包括灰色動態(tài)模型、B-J模型等。,23,,①灰色動態(tài)模型

18、：灰色動態(tài)模型是我國學(xué)者鄧聚龍教授于1982年創(chuàng)立的，后在各個領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。它以顏色的深淺代表系統(tǒng)信息的完備程度，其中應(yīng)用最廣泛的是GM(1，1)模型。近年來，我國的疾病監(jiān)測工作者也在嘗試將灰色系統(tǒng)理論引入到傳染病的預(yù)測中，目前關(guān)于這方而的應(yīng)用實例比較多。灰色動態(tài)模型對樣本容量和概率分布沒有嚴(yán)格要求，模型簡單，預(yù)測效果好，適合于對流行因素較穩(wěn)定的疾病進(jìn)行短期預(yù)測。,24,,GM(1，1)模型應(yīng)用步驟,25,,②Box—Jen

19、kins模型：Box—Jenkins模型簡稱B-J模型，是時間序列預(yù)測模型中最復(fù)雜、最高級的模型，其中重要的應(yīng)用廣泛的預(yù)測模型是自回歸滑動平均混合模型法( autoregressive integrated moving average，ARIMA)。ARIMA將預(yù)測對象隨時間變化形成的序列，看作是一個隨機(jī)序列，呈現(xiàn)一定的規(guī)律性，用數(shù)學(xué)模型近似描述。模型識別是整個建模型階段最為重要的一步，而對建立的預(yù)測模型的實際意義的檢驗則是預(yù)測應(yīng)用

20、階段中極為重要的一步。該模型適用n<50的非平穩(wěn)時序列，是一種精確度較高的短期預(yù)測模型。B—J模型的缺點是計算過于復(fù)雜，不過現(xiàn)有許多統(tǒng)計軟件包已克服了應(yīng)用B—J模型進(jìn)行預(yù)測的計算的復(fù)雜性。,26,,應(yīng)用步驟：ARIMA（p,d,q)根據(jù)時間序列的散點圖、自相關(guān)函數(shù)和偏自相關(guān)函數(shù)圖檢驗其方差、趨勢及其季節(jié)性變化規(guī)律，對序列的平穩(wěn)性進(jìn)行識別。對非平穩(wěn)序列進(jìn)行平穩(wěn)化處理。如果數(shù)據(jù)序列是非平穩(wěn)的，并存在一定的增長或下降趨勢，則需要對

21、數(shù)據(jù)進(jìn)行差分處理，如果數(shù)據(jù)存在異方差，則需對數(shù)據(jù)進(jìn)行技術(shù)處理，直到處理后的數(shù)據(jù)的自相關(guān)函數(shù)值和偏相關(guān)函數(shù)值無顯著地異于零。 根據(jù)時間序列模型的識別規(guī)則，建立相應(yīng)的模型。進(jìn)行參數(shù)估計，檢驗是否具有統(tǒng)計意義。 進(jìn)行假設(shè)檢驗，診斷殘差序列是否為白噪聲。 利用已通過檢驗的模型進(jìn)行預(yù)測分析。 分析軟件：SPSS,27,,2.2 多因素模型：多因素分析是同時對觀察對象的2個或2個以上變量進(jìn)行分析，從相互聯(lián)系與制約的復(fù)雜關(guān)系中把握事物的本

22、質(zhì)。多元回歸模型、逐步判別模型、小波模型、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型等均屬多因素模型。由于傳染病流行特征的復(fù)雜性和多變性，模型中的變量在不同地區(qū)、不同病種、不同時段都有不同的參數(shù)，在實踐中需不斷進(jìn)行調(diào)整，限制了多因素模型的應(yīng)用和推廣。主要有多元回歸模型和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。,28,,①多元回歸模型：回歸模型預(yù)測傳染病發(fā)病及流行趨勢通常是應(yīng)用直線或曲線擬合原始發(fā)病數(shù)據(jù)，用數(shù)字和等式來表達(dá)傳染病的流行規(guī)律，從而找到控制疾病的有效方法。在定性分析確定

23、現(xiàn)象或指標(biāo)之間確實存在相關(guān)關(guān)系之后，才能利用回歸預(yù)測法研究和測定相關(guān)關(guān)系的數(shù)量表現(xiàn)。但是回歸預(yù)測不能任意外推，如果任意外推，預(yù)測遠(yuǎn)期目標(biāo)，那么誤差就大。Logistic回歸分析在醫(yī)學(xué)研究中應(yīng)用廣泛，主要是用于流行病學(xué)研究中危險因索的篩選，同時具有良好的判別和預(yù)測功能，尤其是在資料類型不能滿足Fisher判別和Bayes判別的條件時，更顯示出Logistic回歸判別的優(yōu)勢和效能。,29,,圖5 日累計發(fā)病人數(shù)實際值與預(yù)測值曲線圖,Lo

24、gistic回歸分析應(yīng)用步驟（分析軟件：SPSS）①選取疫情數(shù)據(jù)②函數(shù)擬合,④進(jìn)行預(yù)測,③建立模型,30,,②人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型：是近十年來迅速發(fā)展起來的一門集神經(jīng)科學(xué)、計算機(jī)科學(xué)、信息科學(xué)、工程科學(xué)為一體的邊緣交叉學(xué)科，已應(yīng)用于信號處理、模型識別、綜合評價、預(yù)測分析等領(lǐng)域。常用的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型有BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型（誤差逆向傳播模型）、線性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型、Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型和Kohonen自組織模型四種。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型用于預(yù)測的

25、指標(biāo)和被預(yù)測指標(biāo)間是一種復(fù)雜的多元非線性關(guān)系，要注意數(shù)據(jù)格式的整理，其運算復(fù)雜，一般用MATLAB進(jìn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測分析。,31,,一個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)劃分為輸入層、輸出層和隱含層。輸入層的每個節(jié)點對應(yīng)一個個的預(yù)測變量。輸出層的節(jié)點對應(yīng)目標(biāo)變量，可有多個。在輸入層和輸出層之間是隱含層（對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)使用者來說不可見），隱含層的層數(shù)和每層節(jié)點的個數(shù)決定了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜度。 分析軟件：MATLAB,32,,3、綜合預(yù)測法綜合預(yù)測又稱組合預(yù)測，是現(xiàn)代統(tǒng)

26、計預(yù)測方法發(fā)展的必然結(jié)果。單個預(yù)測模型進(jìn)行預(yù)測時會存在一些缺陷，如信息源的不廣泛性、對模型設(shè)定形式敏感等。自Bates和Granger首次提出組合預(yù)測方法以來，因其能有效地提高預(yù)測精度，受到國內(nèi)外預(yù)測工作者的重視，一直是國內(nèi)外預(yù)測界研究的熱點課題。綜合預(yù)測是指應(yīng)用兩種或兩種以上的預(yù)測模型對某種傳染病進(jìn)行預(yù)測，綜合利用各種單個預(yù)測模型所提供的信息，以其適當(dāng)?shù)募訖?quán)平均形式得出組合預(yù)測模型。它可以綜合利用各種方法所提供的信息，盡可能地提高預(yù)

27、測精度。在實際運用中最多的是把定性預(yù)測與定量預(yù)測相結(jié)合的方法，還可用不同定量預(yù)測方法結(jié)合起來。這種方法常常是將專家們評議的意見集中起來綜合評價、建模和分析，克服了過去預(yù)測方法的籠統(tǒng)性，提高了預(yù)測結(jié)果的準(zhǔn)確性。,33,,總之，目前傳染病預(yù)測的方法很多，但因為所用資料和選擇的病種不同，各種方法相互之間的可比性不強(qiáng)。定性預(yù)測方法簡單、易懂，主要對流行趨勢預(yù)測，而定量預(yù)測方法復(fù)雜，預(yù)測精度高，越是精度高的方法，對資料的要求越高，計算越復(fù)雜。,3

28、4,,三、傳染病預(yù)測方法新進(jìn)展,35,,三、傳染病預(yù)測方法新進(jìn)展（傳播機(jī)理）對傳染病的描述和預(yù)測，通常采用經(jīng)驗型的統(tǒng)計方法，通過以往的發(fā)病資料收集，用單純的統(tǒng)計預(yù)測模型進(jìn)行疾病發(fā)病趨勢研究。近年來隨著數(shù)學(xué)和物理成果不斷引入，探討傳染病傳播機(jī)理的模型為傳染病預(yù)測理論研究提供了許多強(qiáng)有力的理論基礎(chǔ)，這類模型強(qiáng)調(diào)解釋性和研究性，比統(tǒng)計預(yù)測模型復(fù)雜得多。1、傳播動力學(xué)模型（房室模型）2、復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)模型3、時空交互模型：時空掃描模型,36

29、,,1、傳播動力學(xué)模型（房室模型）假設(shè)在時刻t總?cè)丝跀?shù)為N(t),易感者類、染病者類和恢復(fù)者類的數(shù)量分別為S(t)，I(t)，R(t)。即N(t) = S(t)+I(t)+R(t).設(shè)單位時間內(nèi)人口的輸入為常數(shù)r,易感者類和恢復(fù)者類的自然死亡率為d,染病者類死亡率為μ(包括自然死亡率和因病死亡率,顯然),移出染病者類的比例為γ,傳染者的非線性接觸率為，a, b為參數(shù),這些參數(shù)均為正常數(shù).從而得模型。,易感者,移出者,感染者,,,,37

30、,,2、復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)模型復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)作為研究系統(tǒng)復(fù)雜性的一項重要工具，是近十幾年來研究的新熱點，與疾病傳播密切相關(guān)的人群社會接觸網(wǎng)絡(luò)在個體的微觀行為與人群的傳播型態(tài)之間建立起一座橋梁。,38,,近年來，研究者在刻畫復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的統(tǒng)計特性上提出了許多概念和方法，其中有三個基本的靜態(tài)幾何量：網(wǎng)絡(luò)聚集系數(shù)、平均路徑長度、度及其分布特征。 聚集系數(shù)（clustering coefficient；C），也可稱為聚類系數(shù)，用來描述網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點的聚集情

31、況，即網(wǎng)絡(luò)的緊密程度。其計算方法為：假設(shè)節(jié)點i有ki條邊把它與其它ki個節(jié)點相連，這ki個節(jié)點之間最多可能存在ki(ki-1)/2條邊，而這ki個節(jié)點之間存在的邊數(shù)Ei與總的可能的邊數(shù)ki(ki-1)/2之比定義為節(jié)點i的聚集系數(shù)Ci，用算式表示就是Ci=2Ei/ki(ki-1)。網(wǎng)絡(luò)的聚集系數(shù)就是整個網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點的聚集系數(shù)的平均。平均路徑長度(average path length；L)，又稱為網(wǎng)絡(luò)的特征路徑長度，是描述網(wǎng)絡(luò)分離程

32、度的指標(biāo)。度（degree；D）是用來描述單個節(jié)點屬性的重要概念。網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點i的度ki為該節(jié)點連接的邊的總數(shù)目，所有節(jié)點i的度ki的平均值稱為網(wǎng)絡(luò)的平均度，記作。網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點的度分布(degree distribution)用分布函數(shù)P(k)來描述，其含義為一個隨機(jī)選定的節(jié)點恰好有k條邊的概率，也等于網(wǎng)絡(luò)中度為k的結(jié)點數(shù)占網(wǎng)絡(luò)結(jié)點總數(shù)的比值。度分布函數(shù)對于傳染病傳播機(jī)理研究具有重要作用。,39,,應(yīng)用步驟復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論的應(yīng)用研究可以簡單

33、概括為緊密相關(guān)且逐漸深入的以下四方面內(nèi)容：通過實證方法構(gòu)建相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)模型；測定網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的統(tǒng)計性質(zhì)；在已知網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)屬性及其形成規(guī)則的基礎(chǔ)上，預(yù)測網(wǎng)絡(luò)中的行為規(guī)范；在預(yù)測網(wǎng)絡(luò)行為規(guī)范的基礎(chǔ)上探討網(wǎng)絡(luò)控制策略。前兩方面是基礎(chǔ)，后兩方面是應(yīng)用。,40,,利用網(wǎng)絡(luò)模型預(yù)測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)行為，主要是找出關(guān)鍵性節(jié)點，這些節(jié)點是連接內(nèi)部小團(tuán)體的連通點，如果這些節(jié)點受到感染，那么疾病傳播將會很迅速。從另一角度來說，這些節(jié)點感染后，又能很容易被發(fā)現(xiàn)，加速了就醫(yī)的

34、速度，縮短了病程，減少單個傳染源傳播疾病的時間，從而控制疾病的傳播規(guī)模。因此，關(guān)鍵性節(jié)點對控制傳染病在人群中傳播起到重要作用。度較大的節(jié)點被感染后將會快速傳播疾病，因此，防止度較大的節(jié)點成為傳染源是防止疾病快速傳播的第一步。另外，利用被感染節(jié)點周圍的局部信息，控制被感染節(jié)點周圍的部分節(jié)點，從而達(dá)到控制傳染病在整個網(wǎng)絡(luò)大范圍傳播的目的。,41,,利用社會接觸網(wǎng)絡(luò)（SCN）理論分析疾病在人群中的傳播，客觀基礎(chǔ)和前提是構(gòu)建人群接觸網(wǎng)絡(luò)。人群接

35、觸網(wǎng)絡(luò)有兩種分析模式，一種是自我中心分析，一種是整體網(wǎng)絡(luò)分析。前者只需選取一定規(guī)模的人群進(jìn)行調(diào)查研究，分析人群中社會接觸網(wǎng)絡(luò)的特征，進(jìn)而分析疾病在人群接觸網(wǎng)絡(luò)中的傳播特征。后者需選取假定封閉的特定人群作為研究主體，通過調(diào)查該人群中的每一位成員，了解人與人之間的接觸情況，構(gòu)建一個完整的人群接觸網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行計算機(jī)錄入分析，得到一些網(wǎng)絡(luò)特征參數(shù)。社會接觸網(wǎng)絡(luò)常用的軟件是UCINET網(wǎng)絡(luò)分析集成軟件，其中嵌入了NetDraw和 Pajek應(yīng)用軟件

36、程序，依據(jù)構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)特征分析。在了解網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和傳播規(guī)則的基礎(chǔ)上，分析傳染病傳播過程及特征，預(yù)測接觸網(wǎng)絡(luò)中的傳播行為，繼而探討合適的防控措施。,42,,,圖6 某個學(xué)生的社會接觸網(wǎng)絡(luò)（SCN）（每個群組中的大圓圈代表同一個人）,43,,圖7 某團(tuán)體內(nèi)部社會社會接觸網(wǎng)絡(luò)圖,44,,3、時空交互模型：時空掃描模型,圖8 Snow醫(yī)生繪制的1854年倫敦霍亂爆發(fā)地點,45,,四、傳染病預(yù)測預(yù)警體系發(fā)展方向探討,46,,

37、1、新的理念不斷充實疾病監(jiān)測2、加強(qiáng)數(shù)據(jù)資料收集標(biāo)準(zhǔn)化和分析方法的合理化3、預(yù)警工作要注重整合系統(tǒng)資源，規(guī)范預(yù)警決策,47,,1、新的理念不斷充實疾病監(jiān)測具體而言，傳染病預(yù)測預(yù)警體系一方面應(yīng)充分利用現(xiàn)有的衛(wèi)生監(jiān)測資源和有關(guān)疾病報告體系，新的理念不斷充實疾病監(jiān)測，利用飛速發(fā)展的信息技術(shù)，重點掌握重大傳染病疫情、群體性不明原因疾病、重大食物中毒和職業(yè)中毒及其他嚴(yán)重影響公眾健康事件的相關(guān)疾病監(jiān)測。,48,,2、加強(qiáng)數(shù)據(jù)資料收集標(biāo)準(zhǔn)化和分

38、析方法的合理化加強(qiáng)數(shù)據(jù)資料收集標(biāo)準(zhǔn)化和分析方法的合理化，保證預(yù)測結(jié)果的效果，增強(qiáng)實際性。其中對數(shù)據(jù)分析人員的素質(zhì)要有一定的要求，只有這樣才能充分發(fā)揮監(jiān)測信息的作用。3、預(yù)警工作要注重整合系統(tǒng)資源規(guī)范預(yù)警決策最后，預(yù)警工作環(huán)節(jié)不僅要注重整合系統(tǒng)資源，規(guī)范預(yù)警決策，為政府提供決策信息，還要保證公眾對于預(yù)警警示的可接受性，向公眾發(fā)布信息，旨在使公眾能夠看得明白，所以需要將數(shù)字語言轉(zhuǎn)變?yōu)橥ㄋ滓锥拇蟊娬Z言，使公眾能夠積極配合傳染病預(yù)防控制