手足口病流行规律的贝叶斯多水平时空建模关键技术研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81872713
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    57.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H3011.流行病学方法与卫生统计
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Hand, foot, and mouth disease (HFMD) was associated with a lot of complicated natural and social factors. Using multi-discipline and cross-discipline knowledge, we suppose to build Bayesian multilevel spatio-temporal models to investigate epidemiological characteristics, spatial-temporal patterns and the potential risk factors of HFMD. The data included in our research will be collected from the national web-based reporting system of communicable diseases,GIS, Meteorological station, and remote sensor, etc. Based on our previous studies, we aim to investigate some key points in the process of model building: ①The HFMD cases and related data have the properties of multi-scale, complicated spatio-temporal effects. In order to explore the spatial pattern of lag and non-linear effects, we intend to apply the theory of space varying coefficient model and Gaussian Markov random field to the multilevel spatio-temporal modelling. ②One of the key challenges when building a prior for a Bayesian spatio-temporal model is controlling against over-fitting. We intend to adopt the recently proposed framework of penalised complexity (PC) priors to construction priors. We suppose to optimize the algorithm, realize the procedure and evaluate model. ③The standard solutions to obtain estimates of the posterior marginals of the unknown parameters are the Markov Chain Monte Carlo (MCMC) methods, which are very time-consuming. We intend to adopt the recently proposed approach that combines integrated nested Laplace approximations (INLA) and MCMC to improve the Bayesian inference. We suppose to optimize the algorithm, realize the procedure and evaluate the accuracy and efficiency of the algorithm. Our research will contribute to provide scientific information for public health decision making, responses and interventions of HFMD. As an essential aspect of statistical surveillance and spatial-temporal analysis, Bayesian multilevel spatio-temporal modelling will undoubtedly be the important theoretical and technological foundations of spatio-temporal epidemiological characteristics investigation of HFMD and similar infectious diseases, which possess brilliant prospect both in scientific research and application domain.
手足口病传播和流行是一系列自然和社会多源复杂因子综合作用的结果,反映手足口病时间和空间传播过程的规律就蕴含在手足口病时空数据中。本项目拟在前期研究基础之上,基于手足口病监测数据、GIS及气象、遥感等自然和社会因素数据,对贝叶斯多水平时空模型进行深入研究,着力解决以下关键技术问题:①针对手足口病及相关因素数据的复杂时空效应,将空间变系数模型的思想引入贝叶斯多水平时空建模,基于高斯马尔科夫随机场的图式建模理论,对非线性滞后效应的空间模式进行研究;②针对贝叶斯时空模型的过度拟合问题,基于国际上新近提出的PC先验框架改进模型先验分布的构建并评价其性能;③针对经典MCMC方法运算效率低下的问题,基于国际上新近提出的INLA与MCMC相结合的方法,改进模型的后验推断并评价其效率和准确性。在此基础上同时从时空两个维度深入研究手足口病在不同空间尺度和时间长度上的分布特征、传播过程及与之关联的自然和社会因素

结项摘要

手足口病传播和流行是一系列自然和社会多源复杂因子综合作用的结果,反映手足口病时间和空间传播过程的规律就蕴含在手足口病时空数据中。本项目在前期研究基础之上,基于手足口病监测数据、GIS及气象、遥感等自然和社会因素数据,对贝叶斯多水平时空模型进行深入研究,着力解决以下关键技术问题:①针对手足口病及相关因素数据的复杂时空效应,将空间变系数模型的思想引入贝叶斯多水平时空建模,基于高斯马尔科夫随机场的图式建模理论,对非线性滞后效应的空间模式进行研究;②针对贝叶斯时空模型的过度拟合问题,基于国际上新近提出的PC先验框架改进模型先验分布的构建并评价其性能;③针对经典MCMC方法运算效率低下的问题,基于国际上新近提出的INLA与MCMC相结合的方法,改进模型的后验推断并评价其效率和准确性。.对上述问题进行深入研究后发现,非线性滞后效应的空间模式的引入,可以更好地在时空模型中拟合气象、空气污染等变量的非线性滞后效应。PC先验能避免过拟合,并增强参数的可解释性。在INLA+MCMC中,仅少数参数估计采用MCMC法实现,绝大多数的参数估计采用INLA法实现,因此在保证估计结果准确的同时,可大幅度提高运算速度。且这些方法的应用具有普适性,能够方便的迁移到其它类似疾病与类似研究领域中,具有重要的学术与应用价值。.对上述关键技术进行程序化实现之后,本项目获得了四川省手足口病在不同空间尺度和时间长度上时空变化规律及影响手足口病发生和传播的重要自然和社会因素,可以为确定手足口病防控重点、调整或完善防控策略和政策制定提供参考。此外,本项目还将相关方法用于其他类似疾病,拓宽了相关方法的应用范畴,具有重要的应用价值。.

项目成果

期刊论文数量(23)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
COVID-19 distributes socially in China: A Bayesian spatial analysis.
COVID-19 在中国的社会分布:贝叶斯空间分析
  • DOI:
    10.1371/journal.pone.0267001
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    PLOS ONE
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Peng, Di;Qian, Jian;Wei, Luyi;Luo, Caiying;Zhang, Tao;Zhou, Lijun;Liu, Yuanyuan;Ma, Yue;Yin, Fei
  • 通讯作者:
    Yin, Fei
空间聚集性数据的空间模式回归研究——以四川手足口病为例
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    现代预防医学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王维;陈诗琪;殷菲;刘雅琼;吕强;马越
  • 通讯作者:
    马越
成都市暴雨洪涝与儿童手足口病关联分析及脆弱人群亚组识别
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    现代预防医学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    蒋培;钱渐;蒋晓红;刘雅琼;吕强;殷菲
  • 通讯作者:
    殷菲
Using the maximum clustering heterogeneous set-proportion to select the maximum window size for the spatial scan statistic
使用最大聚类异构集比例来选择空间扫描统计的最大窗口大小
  • DOI:
    10.1038/s41598-020-61829-y
  • 发表时间:
    2020-03-17
  • 期刊:
    SCIENTIFIC REPORTS
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Wang, Wei;Zhang, Tao;Ma, Yue
  • 通讯作者:
    Ma, Yue
Epidemiological and aetiological characteristics of hand, foot, and mouth disease in Sichuan Province, China, 2011-2017
2011-2017年四川省手足口病流行病学及病原学特征
  • DOI:
    10.1038/s41598-020-63274-3
  • 发表时间:
    2020-04-09
  • 期刊:
    SCIENTIFIC REPORTS
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Peng, Di;Ma, Yue;Yin, Fei
  • 通讯作者:
    Yin, Fei

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其他文献

基于数据驱动思想的空间扫描统计量核心参数组合选择研究-以四川省手足口病为例
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    现代预防医学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈诗琪;王维;殷菲;肖雄;刘雅琼;吕强;马越
  • 通讯作者:
    马越
无线传感器网络安全S-MAC协议研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    武汉理工大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨铭熙;殷菲;李腊元
  • 通讯作者:
    李腊元
SF-12量表评价西部农村青少年生命质量的信度和效度分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    中国公共卫生
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    邓晨卉;刘洋;张宇;吉园依;殷菲;杨淑娟;刘巧兰
  • 通讯作者:
    刘巧兰
基于零膨胀负二项回归的非梗阻性无精症患者细针抽吸术后镜检精子计数预测研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    现代预防医学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李林键;殷菲;伯贞艳;蒋小辉;张韬;马越
  • 通讯作者:
    马越
体育锻炼对资中县农村中学生生活满意度的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    卫生研究
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    徐寰宇;殷菲;杨淑娟;吉园依;姚强;张宇;杨洋;刘巧兰
  • 通讯作者:
    刘巧兰

其他文献

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手足口病流行规律的贝叶斯多水平时空建模研究
  • 批准号:
    81402766
  • 批准年份:
    2014
  • 资助金额:
    23.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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