重庆市手足口病的流行特征探讨及其预警模型的构建研究

发布时间：2020-10-30 19:04

　　 目的通过对2009~2015年重庆市手足口病(hand-foot-mouth disease,HFMD)疫情的全面分析,掌握重庆市HFMD的流行规律,为制定疾病相关防控策略提供科学依据;同时,构建重庆市HFMD疫情单一和组合预警模型,评价并筛选疾病疫情最优预警模型,为重庆市HFMD发病的科学预测,为相关卫生行业部门关于疾病疫情的准确预警,也为其他传染病预警模型的构建提供一套可行的思路与框架。方法收集整理重庆市2009~2015年HFMD疫情监测资料和同期人口学数据,采用描述性流行病学方法分析重庆市HFMD疫情概况、三间分布、普通发病病例、重症及死亡病例、病原学特征等流行特征;用圆形分布法探讨HFMD发病的季节性分布;应用Arcgis10.2和OpenGeoDa软件实验平台对HFMD进行时空聚集性分析;同时基于重庆市2009~2014年HFMD月发病率资料(训练样本)分别建立三种单一预警模型(SARIMA、BPNN和Elman神经网络)和三种组合预警模型(SARIMA-BPNN、SARIMA-Elman、BPNN-Elman),并对2015年HFMD月发病率资料(测试样本)进行上述模型拟合,采用平均绝对误差(mean absolute error,MAE)、平均误差率(mean error rate,MPAE)、预测准确度(prediction accuracy,P)、非线性相关系数(non-linear correlation coefficient,RNL)和平均相对误差(mean relative error,MRE)等指标评价与筛选最优预警模型,预测2016~2017年重庆市HFMD发病率。结果1、2009年~2015年重庆市共报告211416例HFMD病例,平均每年发病30202例(9559~55338),平均发病率为90.51/100000(29.18/100000~163.96/100000)。七年共报吿死亡病例128例、重症病例546例。重症病例病程为0~182天(中位数为2天)。死亡病例病程为0~22天(中位数为3天)。重症和死亡患者中,均以男性占比更高。重症患者年龄以1岁~2岁为主,死亡患者则以2~3岁居多。2、2009~2015年重庆市共报告实验室检测病例11545例,其中EV71阳性3540例,CoxA16阳性3604例,其他肠道病毒阳性4401例。经实验室检测的重症和死亡病例均以EV71病原体为主。病原体构成差异具有统计学意义(~(?2)=510.697,P0.001)。3、2009~2015年重庆市HFMD呈现季节趋势(ZZ_(0.05,12),P0.001),2009年和2010年只有一个流行高峰,为4~7月。2011年~2015年有2个流行高峰,分别为4~7月和10~12月。4、HFMD报告病例以5岁及以下儿童为主,占总发病例数的91.71%。其中3岁及以下儿童病例共175240例,占报告病例总数的82.89%。职业分布中,发病人群主要以散居儿童为主,占总发病人数的63%。5、2009~2015年重庆市39个区县每年均有发病,发病呈空间正相关性分布,高发地区主要聚集在重庆市主城区和其邻近区县。6、本文构建HFMD单一预警模型和组合预警模型分别为:SARIMA模型(1,0,0)(0,1,0)_(12)、BPNN模型(4-7-1)、Elman模型(4-18-1-1)、SARIMA-BPNN(1-5-1)、SARIMA-Elman(1-6-1-1)、BPNN-Elman组合模型(1-9-1-1)。六个模型拟合及预测的平均绝对误差(MAE)、平均误差率(MPAE)、预测准确度(P)、非线性相关系数(RNL)和平均相对误差(MRE)分别为0.595、0.515、0.485、0.551、0.493;0.265、0.229、0.771、0.673、0.029;0.234、0.202、0.798、0.737、0.142;0.248、0.215、0.785、0.714、0.101;0.328、0.284、0.716、0.620、0.103;0.229、0.198、0.802、0.745、0.071。7、综合各项评价指标,筛选出本次研究最优预警模型为BPNN-Elman组合模型。采用该模型预测重庆市2016~2017年月发病率,与实际月发病率进行比较,得到模型预测的MPAE=0.319,MRE=0.328,效果较好。模型预测发病高峰期为4~7月和10~12月,与实际流行情况吻合。结论2009?2015年重庆市HFMD疫情形势较为严峻,卫生行业相关部门应加强对HFMD的防控,在发病早期开展病原学检测和识别重症病例,降低病死率。将防控重点放到发病高峰期(4~7月和10~12月),合理配置卫生资源。并重点关注高危人群(五岁及以下儿童、散居、男童),将主城九区及其邻近区县作为主要监测地区,防止疾病的传播和扩散。此外,组合预警模型预测效果优于单一预警模型。BPNN-Elman组合模型在六种预测模型中预测效果最优,能较好预测重庆市HFMD发病情况,为HFMD防控提供科学依据。
【学位单位】：重庆医科大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：R512.5;R181.3
【部分图文】：

图 1 三层 BP 神经网络结构图Fig.1 Three-layer structure of BP neural networkP 神经网络的非线性状态空间表达式为：入层：()0 mjkjkjo fwy， k 1,2,3,,j（6出层：()0 nijijiy fVX， j 1,2,3,,m（7出误差： 112()21kkkedo

n 神经网络模型Elman 网络模型是 JeffreyL.Elman 于 1990 年提出[60]的一种典型的非线性动网络。该模型可以忽略外部噪声对其影响的具体方式，使模型能够在有限内以高精度逼近任意非线性映射。Elman 网络一般分为 4 层网络结构，即输隐含层、承接层和输出层。与 3 层的 BP 神经网络相比，Elman 网络增加了，网络结构见图 2。该模型把前馈型网络隐含层的输出反馈到承接层，通过对隐含层单元的输出值进行记忆，使其既可以储存当前输入的数据，又同输入数据中的信息[61]。因此，Elman 神经网络是在 BP 神经网络的基础上，迟、储存隐藏层的输出，自联到隐藏层的输入，达到记忆的目的。同时，联方式使其对历史数据具有较强的敏感性，使模型具有时变性和动态学习因此，Elman 网络被广泛地应用到数据预测[62]、信号检测[63]等领域。

重庆医科大学硕士研究生学位论文3 结果3.1 重庆市 HFMD 流行特征3.1.1 疫情概况2009 年～2015 年重庆市共报告 211416 例 HFMD 病例，其中男性 125437 例，女性 85979 例。2009 年～2014 年重庆市 HFMD 发病呈上升趋势，2015 年发病率较 2014 年略有下降，但仍高于其余年份，总体处于较高发病水平。发病率最高峰值出现在 2014 年（163.96/10 万）。经趋势2 检验发现近 6 年发病率的变化趋势有统计学意义（Z=203.6503，P<0.001），见图 3。
【参考文献】

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1 单良;;基于时间序列模型的南京市建邺区手足口病发病趋势预测分析[J];实用预防医学;2015年09期

2 唐小静;曾庆;吴田勇;李勤;赵寒;易娟;肖达勇;夏宇;杨荣刚;方明金;;重庆市手足口病2008—2013年流行特征及趋势预测研究[J];上海交通大学学报(医学版);2014年11期

3 曹风华;王建利;;基于ELMAN网络的非线性混沌微弱信号检测[J];计算机测量与控制;2014年11期

4 吴文博;李虹艾;万鹏程;袁秀琴;;利用遗传算法优化的ARIMA-BP组合模型预测手足口病发病趋势[J];中南医学科学杂志;2014年06期

5 胡跃华;肖革新;郭莹;于石成;马家奇;;2008-2011年中国大陆手足口病流行特征分析[J];中华疾病控制杂志;2014年08期

6 肖蕾;李郁侠;;基于自适应Elman神经网络的短期风电功率预测[J];西安理工大学学报;2014年01期

7 魏晓静;刘静;;基于BP神经网络的我国卫生总费用的预测研究[J];中国卫生事业管理;2014年03期

8 李如;杨健平;廖勇;黄仁发;李会鹏;;移动平均数法与泊松分布在手足口病疫情监测预警中的应用[J];实用预防医学;2013年08期

9 董选军;余运贤;叶晓军;朱列波;;义乌市2009-2011年手足口病时空扫描统计分析[J];中国公共卫生管理;2013年03期

10 刘显德;杨婷婷;严胡勇;;基于Elman神经网络和遗传算法的油田指标预测#[J];计算机与现代化;2013年02期

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本文编号：2862876