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基于贝叶斯变点模型的COVID-19发病与死亡序列趋势

贺娜娜 赵航 孙金芳 余小金

贺娜娜, 赵航, 孙金芳, 余小金. 基于贝叶斯变点模型的COVID-19发病与死亡序列趋势[J]. 中华疾病控制杂志, 2022, 26(12): 1402-1406. doi: 10.16462/j.cnki.zhjbkz.2022.12.007
引用本文: 贺娜娜, 赵航, 孙金芳, 余小金. 基于贝叶斯变点模型的COVID-19发病与死亡序列趋势[J]. 中华疾病控制杂志, 2022, 26(12): 1402-1406. doi: 10.16462/j.cnki.zhjbkz.2022.12.007
HE Na-na, ZHAO Hang, SUN Jin-fang, YU Xiao-jin. Trend analysis of COVID-19 incidence and death series based on Bayesian change point model[J]. CHINESE JOURNAL OF DISEASE CONTROL & PREVENTION, 2022, 26(12): 1402-1406. doi: 10.16462/j.cnki.zhjbkz.2022.12.007
Citation: HE Na-na, ZHAO Hang, SUN Jin-fang, YU Xiao-jin. Trend analysis of COVID-19 incidence and death series based on Bayesian change point model[J]. CHINESE JOURNAL OF DISEASE CONTROL & PREVENTION, 2022, 26(12): 1402-1406. doi: 10.16462/j.cnki.zhjbkz.2022.12.007

基于贝叶斯变点模型的COVID-19发病与死亡序列趋势

doi: 10.16462/j.cnki.zhjbkz.2022.12.007
基金项目: 

江苏省研究生科研与实践创新计划项目 SJCX20_0064

中央高校基本科研业务费专项资金 3225002110D

详细信息
    通讯作者:

    余小金,E-mail: xiaojinyu@seu.edu.cn

  • 中图分类号: R195.1

Trend analysis of COVID-19 incidence and death series based on Bayesian change point model

Funds: 

Postgraduate Research & Practice Innovation Program of Jiangsu Province SJCX20_0064

The Fundamental Research Funds for the Central Universities 3225002110D

More Information
  • 摘要:   目的  基于COVID-19发病和死亡序列趋势分析,探讨评价传染病发病或死亡变化趋势的方法,为同类流行病学研究数据的分析提供可能的分析策略。  方法  提取中国31个省(自治区、直辖市)2020年1月23日至2020年3月18日的COVID-19累计确诊病例和累计死亡病例数据,基于贝叶斯变点分析模型确定时间序列变点,并应用间断时间序列(interrupted time series,ITS)构建分段线性回归(segmented linear regression,SLR)模型,评价序列变化趋势与干预措施、政策的一致性。  结果  武汉市累计确诊病例和累计死亡病例数据各有3次变点,湖北省(除武汉市)和除湖北省以外的30个省(自治区、直辖市)的确诊病例数、死亡病例数各有4次变点。武汉市累计确诊病例数3次变点后改变量分别为1 493.885(P<0.001)、2 444.913(P<0.001)、-4 061.038(P<0.001);累计死亡病例数第2次、第3次变点后改变量分别为-66.917(P<0.001)、-19.845(P=0.034)。湖北省(除武汉市)累计确诊病例数第3次变点出现增幅降低且差异有统计学意义,改变量为-845.244(P<0.001);累计死亡病例数增幅降低出现在第3次、第4次变点,斜率改变量分别为-10.062(P<0.001)、-12.245(P<0.001)。除湖北省以外的30个省(自治区、直辖市)累计确诊病例数第2次变点后开始出现增幅降低,改变量分别为-281.494(P<0.001)、-295.080(P<0.001)、-145.054(P<0.001);累计死亡病例数差异有统计学意义的增幅降低出现在第3次、第4次变点,斜率改变量分别为-3.199(P<0.001)、-1.706(P<0.001)。  结论  结合贝叶斯变点分析和ITS分析可充分考虑时间序列趋势变化的不确定性,为传染病疫情分析和防控措施评价提供依据。
  • 表  1  贝叶斯变点分析后验概率

    Table  1.   Posterior probability of Bayesian change point analysis

    组别 武汉市 湖北省(除武汉市) 除湖北省以外的30个省(自治区、直辖市)
    日期(节点) P 日期(节点) P 日期(节点) P
    确诊病例数 2.11(19)a 1.000 2.20(28)a 0.976 2.06(14)a 0.974
    2.01(9)a 0.687 2.11(19)a 0.540 1.27(4)a 0.876
    2.12(20)a 0.651 2.15(23)a 0.519 2.12(20)a 0.726
    2.17(25)a 0.649 2.06(14)a 0.512 2.19(27)a 0.587
    3.01(38) 0.383 1.27(4) 0.426 2.13(21) 0.211
    死亡病例数 2.11(19)a 1.000 2.16(24)a 0.727 2.11(19)a 0.994
    2.13(21)a 0.643 1.28(5)a 0.704 2.05(13)a 0.765
    2.23(31)a 0.538 2.23(31)a 0.560 2.18(26)a 0.733
    3.05(42)a 0.509 2.08(16)a 0.512 2.27(35)a 0.554
    2.22(30) 0.464 3.06(43) 0.485 2.28(36) 0.271
    注:a变点,设定1月23日的节点为0,1月24日为1,依次类推。
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    表  2  分段条件检验结果

    Table  2.   Conditional test results of segmented data

    组别 第一段 第二段 第三段 第四段 第五段
    Z χ2 DW Z χ2 DW Z χ2 DW Z χ2 DW Z χ2 DW
    武汉市
      确诊病例数 0.403 0.150 0.984 0.621 1.110 1.959 -0.443 1.640 1.458 1.140 0.480 0.060
      死亡病例数 1.614 0.053 0.120 1.912 a 5.420 a 1.648 0.721 0.150 1.744 0.474 1.420 0.591
    湖北省(除武汉市)
      确诊病例数 1.004 0.340 0.208 0.434 0.460 1.559 1.404 0.020 2.008 1.233 0.240 2.760 4.530 a 26.970 a 1.961
      死亡病例数 -1.043 1.230 2.598 0.998 0.710 1.646 1.069 1.060 2.285 -0.161 0.070 1.701 0.965 0.010 0.124
    除湖北省以外的30个省(自治区、直辖市)
      确诊病例数 0.544 0.050 1.424 0.092 0.830 1.424 1.164 0.000 1.213 0.246 0.240 0.835 -2.145 0.280 0.636
      死亡病例数 2.395 a 2.080 1.155 -0.577 0.030 1.300 -1.095 0.000 1.415 -0.088 0.990 1.945 -0.473 0.010 1.662
    注:a P<0.05。
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    表  3  中国确诊与死亡序列不同变点即刻改变量和转折后斜率改变量估计

    Table  3.   The estimation of level change and slope change at different change points in the incidence and mortality series in China

    组别 β0 β1 β2 β3 β4 β5 β6 β7 β8 β9 DW R2
    武汉市
      确诊病例数 263.683 312.275 252.238 1 493.885 a 1 676.628 2 444.913 a -3 001.610 -4 061.038 a 1.4840 b 0.9849
      死亡病例数 -45.334 41.111 a 48.720 57.623 a 33.040 -66.917 a -8.276 -19.845 a 0.8839 b 0.9778
    湖北省(除武汉市)
      确诊病例数 -321.995 735.230 a 243.904 -11.136 -164.362 193.091 -602.376 a -845.244 a 255.734 -52.994 0.5660 b 0.6949
      死亡病例数 3.135 3.585 2.508 9.838 a 4.720 14.050 a -3.243 -10.062 a 0.850 -12.245 a 0.3333 b 0.8525
    除湖北省以外的30个省(自治区、直辖市)
      确诊病例数 280.696 a 351.713 a 113.702 382.756 a -8.556 -281.494 a -146.379 -295.080 a -52.547 -145.054 a 1.2365 b 0.9993
      死亡病例数 1.060 0.954 a -0.270 4.988 a 0.188 -0.642 0.897 -3.199 1.803 -1.706 a 1.6918 c 0.9990
    注:a P<0.05; b存在一阶自相关性; c不确定是否存在自相关。
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-01-20
  • 修回日期:  2022-04-20
  • 网络出版日期:  2022-12-30
  • 刊出日期:  2022-12-10

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