基于PYMC的手足口病例建模分析开题报告

1. 研究目的与意义

手足口病(hand footand mouth disease, hfmd)是由多种肠道病毒(enteroviruses, ev)引起的一种常见传染病，引发手足口病的肠道病毒有20多种（型），其中以柯萨奇病毒a16型（cox a16）和肠道病毒71型（ev 71）最为常见。多发生于5岁以下儿童，表现口痛、厌食、低热、手、足、口腔等部位出现小疱疹或小溃疡，多数患儿一周左右自愈，少数患儿可引起心肌炎、肺水肿、无菌性脑膜脑炎等并发症。个别重症患儿病情发展快，导致死亡。目前缺乏有效治疗药物主要对症治疗。

pymc3是一个用python编写的开源的概率编程框架，使用theano通过变分推理进行梯度计算，并使用了c实现加速运算。不同于其他概率编程语言，pymc3允许使用python代码来定义模型。这种没有作用域限制的语言极大的方便了模型定义和直接交互。

利用pymc3模型对前期数据进行分析，以获得接下来发病的预测数据，对后续的发病数量和情况做出合理预测。

2. 课题关键问题和重难点

根据国家疾控中心的手足口历史病例数据，通过pymc实现模型定义，模型拟合，生成观测数据（采样功能），后验分析；最终给出预测预判的统计分析与结果输出；

优秀的疾病风险预测模型,不只是简单因变量和自变量的数学组合,它背后的实际临床意义才是所要把握的重点,这就要求预测模型不仅要有好的区分度,同时还要具备良好的校准度,所以需要改进程序对于数据的处理以得到更加准确的结论,以及修改参数加快程序的运行速度

1. 改进数据预处理，提供更利于学习的抽象轨迹

3. 国内外研究现状（文献综述）

传染病预测是对疾病未来的发生、发展和流行情况张开分析,传染病预警测试利用预警的方法,及早发现传染病变化的征兆,并发出警报,提醒流行病学专家和工作人员及时调查核实,以达到早发现早处理的目的。传染病的预警不仅要掌握疾病的发生发展趋势,更要求研究系统能及时识别早起异常情况并发出警报,启动应急反应。[1]

以重大传染病疫情为主的突发公共卫生事件不仅严重危害人民的生命财产安全,还极易造成恐慌,引起社会动荡,影响社会生活的方方面面,甚至阻滞经济的发展。建立和发展传染病预测预警技术,提高预测预警的及时性和准确性,对于传染病控制工作意义重大。实践证明,开展预测预警研究在传染病防制中具有良好的卫生经济学指标,具有低投入、高回报的特征。良好的预测是制定预防和控制传染病的近期或长远应对策略的前提。疾病的预测可以及早发现疾病的发展趋势,为深入开展疾病的预警奠定基础,也为制定防制策略及措施提供理论依据。

目前，传染病预测方法种类繁多。按预测时限长短可以分为短期预测（月、季、半年、1年）、中期预测（1-3年）和长期预测（大于3年），按预测方法可以分为定性预测、定量预测和综合预测。

4. 研究方案

1.加载所需要的软件包，主要有pymc3,seadorn等。

pymc3可以提供多种方法拟合概率模型，对于数据的处理更加精细。

seadorn是在matplotlib基础上进行了更高级的api封装，能使得作图更加容易。

5. 工作计划

1-2周：查看并初步理解毕业设计任务，如题目背景、工作需求等； 通过查阅文献、资料，了解任务的大体研究方向，确定文献的选择3-4周:完成外文翻译、开题报告； 通过网络对外文文献中出现的各种专业术语进行理解，并以此为依据搜索后面所需要的国内有关文章,为论文的撰写提供保障，详细了解课题任务内容,对课题需求做出判断。完成开题报告，并对后面的任务进行规划。5-6周:进行需求分析、功能模块设计；7-8周:完成预测模型的大致设计,可以顺利运行并得到结论，中期检查；9-11周:优化模型中的参数,使得到的数据更加精确,符合实验要求；撰写论文；12-13周: 总体的完成实验，最后重新检查实验中存在的细节问题，保证数据的准确性和真实性14-15周:完成毕业设计论文和成果总结，整理所有阶段之间出现问题以及解决的方法。准备答辩前所需要的资料与展示的素材。