手足口病流行規律的貝葉斯多水平時空建模研究

《手足口病流行規律的貝葉斯多水平時空建模研究》是依託四川大學，由殷菲擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：手足口病流行規律的貝葉斯多水平時空建模研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：殷菲
• 依託單位：四川大學

項目摘要

手足口病傳播和流行是一系列自然和社會多源複雜因子綜合作用的結果，反映手足口病時間和空間傳播過程的規律就蘊含在手足口病時空數據中。本項目擬在多學科交叉基礎上，基於手足口病網路直報數據、GIS及氣象、遙感等自然和社會因素數據，針對數據中多層次、複雜的時空效應、線性和非線性效應及滯後效應等特點，建立Bayes多水平時空模型，探討其構建策略和建模過程中的若干關鍵技術問題。此外，針對經典MCMC法在時空建模中運算效率低下的問題，採用國際上新近提出的INLA法改進模型後驗推斷，進行算法最佳化與程式實現並評估其效率和準確性。在此基礎上，同時從時空兩個維度深入研究手足口病在不同空間尺度和時間長度上的分布特徵、傳播過程和變化規律及與之相關聯的各種自然和社會因素。這對確定手足口病防控重點、調整或完善防控策略和政策制定具有潛在的重要公共衛生學意義，同時可為手足口病及類似傳染病時空流行規律的研究奠定理論與技術基礎。

結題摘要

手足口病傳播和流行是一系列自然和社會多源複雜因子綜合作用的結果，反映手足口病時間和空間傳播過程的規律就蘊含在手足口病時空數據中。本項目在網路直報的手足口病數據和GIS基礎上，收集大量影響因素數據(包括氣象因素和社會經濟因素等相關因素)，基於貝葉斯層次模型的理論框架，引入解釋發病的時間、空間相關性的時間、空間效應，構建貝葉斯時空模型，對各類相關因素對手足口病發病的影響進行了研究。本項目對貝葉斯多水平時空建模過程中的若干關鍵技術問題進行了研究，包括時間效應、空間效應和時空互動效應等的擬合形式; 各類相關因素對手足口病的效應的擬合。同時，本項目採用INLA方法，改進貝葉斯多水平時空模型的後驗推斷過程，進行算法最佳化與程式實現，並通過統計模擬和實證研究，對算法的效率和準確性進行了評估。研究結果表明，INLA法與MCMC法相比，運算時間可大幅度縮短，且參數的精確程度與MCMC法非常接近。INLA的三種不同的估計方法的比較結果表明，全拉普拉斯估計法可以提高估計準確性，然而運行速度較慢。高斯估計法最為快速，然而準確度最低。簡化的拉普拉斯估計法，估計準確性和運行速度均居中。時空建模分析結果表明，手足口發病存在明顯的時間和空間聚集性；氣象因素和社會經濟因素對手足口病的發病存在影響，氣象因素對手足口病的影響具有非線性效應和滯後效應；手足口病與氣象因素的時序關聯在不同地區間呈現出明顯的空間異質性。本項目運用貝葉斯統計理論建立時空模型，深入挖掘蘊含於手足口病數據及其相關數據中的豐富的時空信息，探索手足口病的分布特徵、傳播模式及其變化，實現時間-空間及協變數的多維度分析。同時從時空兩個維度深入研究手足口病在不同空間和時間上的分布特徵、傳播過程和變化規律及與之相關聯的各種自然和社會因素。研究結果有助於加深對手足口病傳播流行規律的認識與理解並為其防控提供參考，研究方法及相關程式實現可為手足口病及類似傳染病時空流行病學研究奠定理論與技術基礎。