第一部分  癥候群監測繫統
第1章  傳染病信息學概述
第2章  公眾衛生癥候群監測繫統
第3章  癥候群監測數據源和數據收集策略
第4章  數據分析和暴發監測
第5章  數據的可視化、疫情通報及預警
第6章  繫統評估與評價
第二部分  癥候群監測繫統案例研究
第7章  BioSense
第8章  RODS
第9章  BioPortal
第10章  EssENCE
第11章  紐約市癥候群監測繫統
第12章  EARS
第13章  ARGUS
第14章  HEALTHMAP
第15章  挑戰和未來發展方向
參考文獻
彩圖

第 一 部 分 癥 候 群 監 測 繫 統
第 1 ～ 6 章主要從繫統 、算法設計角度來詳細討論癥候群監測繫統 。 第 1 章總結了
癥候群監測的基本概念和主要目標 ，同時討論了癥候群監測繫統開發和應用中面臨的
一些挑戰 。 第 2 章提出了一個統一的概念性框架 ，用來對現有癥候群監測繫統的數據
源 、采集策略 、數據分析 、疫情監測 、數據可視化 、疫情通報和預警等重要環節進行分析
和總結 。 第 3 ～ 5 章則分別介紹了癥候群監測繫統中的各個組成部分 。 第 6 章根據癥
候群監測繫統的相關文獻 ，對各個繫統進行了評價 ，並闡述了相關的政策性問題 。
第 1 章 傳染病信息學概述
癥候群監測是指對公共衛生相關信息進行連續監測 ，以盡可能快速和準確地發現傳染
病暴發 。 癥候群監測繫統在實踐中正得到越來越廣泛的應用 ，以滿足對自然發生或生物恐
怖襲擊造成的傳染病疫情的有效預防 、發現和管理的迫切需要 。 癥候群監測研究是多學科
交叉融合的產物 ，近幾年已引起廣泛關注 。 本專著從信息科學和技術的角度 ，全面展示了癥
候群監測繫統研究的現狀和繫統開發的應用效果 。 我們詳細調研了 50 個在各個國家和地
方部門實施的癥候群監測繫統 ，同時對 200 多篇該領域的學術出版物進行了綜合分析 ，為讀
者介紹癥候群監測繫統中的技術挑戰 、適用方法或解決方案 ，並詳細闡述了繫統在實踐運用
中的現狀及軟件繫統架構 、數據收集和共享 、數據分析 、數據訪問和可視化等關鍵環節 。 此
外 ，基於案例研究 ，本書對幾個已得到實際應用的癥候群監測繫統進行了詳細而深入的比較
分析 。 基於案例研究的目的是希望在實際應用背景下綜合討論癥候群監測繫統中的關鍵要
素及其內涵 。 本書還簡要介紹了一些非技術性的關鍵問題 ，包括數據共享政策 、繫統評估和
應用策略 。
導言這一章主要介紹癥候群監測的重要性 。
當前 ，人們對由於自然災害和生物恐怖襲擊所引發的傳染病威脅越來越關注 ，傳染病一
旦流行 ，將造成重大人員傷亡和巨大經濟損失 。 傳染病和流行病暴發的準備 、早期發現和及
時響應是公共衛生領域的頭等大事 ，這些研究能夠推動新興的多學科交叉研究 。 最近幾年 ，
連續暴發多起災難性的公共衛生事件 ，對人類健康安全造成了巨大威脅 。 例如 ，起源於亞洲
（Li 等 ，2004）並引發全球流行的嚴重急性呼吸繫統綜合征（SARS） ，東亞國家暴發的禽流感
（NBII 2006 ；USDA 2006） 。 另外自 2001 年 10 月炭疽事件以來 ，便在全球各地不斷出現生
物恐怖主義威脅（Buehler 等 ，2003 ；Cronin ，2005 ；Siegrist ，1999） 。
公共衛生監測已經實施了幾十年 ，一直以來 ，它都是發現新發突發傳染病暴發流行的不
可或缺的重要方法 ，對傳染病暴發的征兆信息的早期發現在提高疫情應急反應方面發揮了
重要作用（Pinner 等 ，2003） 。 傳統的傳染病監測通常依賴於實驗室診斷 ，比較耗時 ，費力 ，
而法定傳染病的報告往往遲緩且不完整 ，於是人們發展出了一種新的公共衛生監測繫統 ，其
具有顯著提高傳染病暴發監測能力的巨大潛能 。 這些新的計算機化的監測繫統能夠給醫院
及國家和地方衛生官員提供及時 、有效的疫情監測信息（Dembek 等 ，2005 ；Pavlin ，2003） ，
並能實時或近乎實時地監測嚴重傳染病流行和潛在生物恐怖襲擊的相關因子的暴露情況 ，
根據這些情況 ，警示人們是否應采取公共衛生的應急響應措施以應對有可能暴發的疫情流
行 ，此類公共衛生監測方法通常被稱為癥候群監測 ，它主要通過持續 、繫統地收集 、分析和解
譯“癥候群”特征數據 ，從而達到盡可能早期和準確地發現公共衛生異常事件的目的 。
癥候群監測的基本設想在於特定的傳染病一般具有特定的癥候群 ，這些癥候群可以通
過某些方式被及時收集到 ，如護理記錄 、藥品銷售 、學校曠課 、公司缺勤記錄等 ，除了及早發
現 、報告疾病外 ，癥候群監測還提供了豐富的數據倉庫 ，以及高度靈活的關於疫情態勢和事
件特征的信息交流繫統 ，多個參與者還可以在癥候群監測繫統中同時提供不同地域 、不同來
源的相互之間有關聯的各類信息 ，以便對不斷變化的疫情狀況有一個更全面和清晰的認識 ，
這對事件報告 、制定戰略應對計劃以及追蹤事件受害者具有重大意義 。 從癥候群監測數據
獲得的信息 ，還可以用於對分發藥品 、疫苗接種計劃和資源分配等疾病預防控制長期項目的
規劃 、實施和評估（Mostashari 和 Hartman ，2003） 。
近年來 ，人們提出了多種癥候群監測方法 。 根據美國 CDC 在 2003 年進行的研究
（Buehler等 ，2003） ，在全美各地約有 100 多個部門已部署實施了癥候群監測繫統 ，盡管這些
繫統目標相似 ，但在繫統架構 、信息處理和管理技術及異常檢測算法方面均有所不同 ，並且
其覆蓋地域 、監測病種也不盡相同 。 我們認為目前迫切需要在統一的框架下 ，對現有的這些
繫統及相關疫情建模和監測數據的分析及評價進行深入研究 。 在當前這種情況下 ，提出此
項研究作為最先進的癥候群監測研究和實踐 ，無疑將對正在從事癥候群監測或對癥候群監
測感興趣的研究和從業人員有所幫助 ；同時還將為公共衛生部門提供癥候群監測繫統的比
較研究 ，並提供一些具體的見解和經驗 ，這些對將來的癥候群監測繫統研發和實施都會有所
幫助 。
編寫本書的目的旨在通過對現有的癥候群監測繫統的監測能力和有效性進行調查分
析 ，對癥候群監測研究現狀與實踐進行綜述 ，為未來研究和具體的繫統開發和實施提供意見
和指導 。 本書內容在我們近期發表的綜述論文（Yan 等 ，2008）基礎上進行了大規模拓展 ，並
與這一領域出版的一些綜述性文獻進行比較研究 （Bravata 等 ，2004 ； Lober 等 ，2002 ；
Mandl 等 ，2004 ；Yan 等 ，2006） ，更加側重於對癥候群監測繫統的技術構成進行論述 ，更加
注重從信息科學和技術的角度提出相關的科學問題和解決之道 。
撰寫本書有以下幾個目的 ：① 對現有繫統實施效果和癥候群監測技術的最新進展進行
綜述 ；② 明確新的需求及面臨的挑戰 ；③ 以綜合的方式 ，從公共衛生行政業務 、公共衛生研究
及信息科學三個方面評價繫統及其實施效果 ；④ 為那些對癥候群監測和傳染病信息學這一
新領域感興趣的信息科學研究人員提供資訊 。 此書旨在幫助回答下列問題 ：
（1） 癥候群監測對公共衛生監測問題是否是一種有效方法 ？ 現有繫統在多大程度上實
現了早期預警 、疫情態勢判斷以及靈活應對 ？ 怎樣纔能對可用性和有效性進行驗證 ？
（2） 什麼樣的信息共享 、疫情監測 、信息訪問和可視化技術已得到實施 ？ 這些技術是如
何實現的 ？ 這些方法在公共衛生領域的應用有何技術障礙 ？
（3） 世界各國和地區對癥候群監測繫統的部署現狀怎樣 ？ 是否存在法律或行政方面的
因素阻礙了它們的廣泛應用 ？
本書分析了公共衛生癥候群監測繫統及相關疫情建模和監測方面的研究工作 ，著重介
紹了將先進的信息技術應用到公共衛生監測方面的一些方法 ，主要集中於對美國公共衛生
行政機構 、研究機構及相關產業在癥候群監測方面所做的主要工作的調研 ，還包括其他具備
較成熟的癥候群監測實踐的國家如加拿大 、英國 、澳大利亞 、日本和韓國等 。
在撰寫此書的過程中 ，我們檢索了大約 250 本 1997 ～ 2008 年期間的出版物 。 為了明確
相關的工作 ，搜索了《生物醫學信息雜志》 、《美國醫學信息協會雜志》 、《傳染病監測進展雜
志》 、《城市健康雜志》 、《人工智能的醫學應用雜志》以及年度信息科學技術進展報告等期刊 、
雜志及檔案數據 ，這些雜志文章主要來自包括 PubMed 、Medline 、ScienceDirect 及Springer-
Link 等網絡數據庫 。 檢索時 ，不僅使用了常用的癥候群監測關鍵詞搜索詞條如“癥候群監
測”和“生物監控” ，還使用了與癥候群監測有關的各個技術方面的關鍵詞詞條 ，例如“疾病暴
發識別” 、“空間監測”和“生物恐怖應急準備” 。 此外 ，我們還調研了其他研究網點 ，包括各種
學會和研究小組的介紹材料和會議材料（例如 ，2006 年 、2007 年和 2008 年的亞利桑那生物
監控研討會 ，羅格斯 DIMACS 生物監控數據監測和信息交流工作組） ，並對從互聯網上（例
如 ，從國家／州衛生部門的網站）獲取的應用繫統的用戶手冊和繫統手冊進行了分析研究 。
在此書中 ，我們主要對 50 多個癥候群監測繫統進行繫統性研究 ，以使大家對癥候群監
測有一個較為全面的了解（編者注 ：我們所做的調研沒有重復計算一個繫統在多個站點的應
用） 。 我們調查的這些繫統代表了大部分已知的癥候群監測繫統 ，這些繫統的各種不同詳盡
程度的技術細節都是從開源渠道獲得 。 每個繫統的技術方法或解決方案都根據其應用目
的 、輸入假設及輸出結果進行了詳細分類和分析 ，這些技術之間的異同之處也都在本書中被
指出和呈現 ，同時 ，還對它們之間的優缺點進行了總結 。 此外 ，本書還進行了一項跨繫統的
分析 ，它主要通過評估某一項特定技術在何種程度上可滿足特定的癥候群監測功能需求來
實現 。
我們對公共衛生癥候群監測繫統的論述主要基於一個概念框架（圖 1-1） 。 一般而言 ，
癥候群監測由三個主要功能區組成 ：數據源和數據收集 、數據分析和暴發發現 ，以及數據可
視化和疫情通報 。 大多數目前正在實施的癥候群監測繫統均可囊括在下面這個框架體繫
裡面 。
圖 1-1 癥候群監測繫統的體繫結構
書中首先關注的是在何處及如何收集數據 ，相關問題包括數據輸入方法 、數據共享協議
和傳輸技術 ；第二步涉及計算建模 、分析及用來監測數據異常和發現這些異常數據是否由疾
病真實的內在變化引起的數據挖掘技術 ，癥候群的分類過程是出現在數據收集和異常識別
之間的關鍵步驟 ，其重點是對原始數據進行分類 ，將觀測數據歸入不同的癥候群組 ，以便提
煉一個衡量是否存在傳染病暴發的適當尺度 ，為此尺度提供一種有意義的說明 ，並通過這一
尺度判別任何目標疾病的異常情況 ；第三步包括數據可視化 、用戶界面和信息發布功能 。 公
共衛生官員 、流行病學家 、應急響應人員和國土安全部人員在需要時均可利用癥候群監測繫
統實現互通和交流 ，通過癥候群監測繫統的某些功能獲取詳細信息 ，用於更進一步的調查 、
情況預測分析及做出預警等級和傳播 、擴散程度的判定 ，相關人員能夠獲取應急響應計劃制
定和事件管理所需的各類信息 。
全書由兩大部分組成 。 第一部分 ，從第 2 章到第 6 章 ，按照上述框架主要討論癥候群監
測繫統和技術的各項組成部分 ；第二部分 ，從第 7 章到第 14 章 ，主要基於代表性的繫統和典
型的應用場景綜合介紹和對比案例應用情況 。
最後一章是總結 ，概要介紹每個章節的主要功能並進行總結 。 在第 2 章 ，概要介紹了我
們調查研究的癥候群監測繫統 ，其中大多數繫統已在實際工作中應用 ；第 3 、4 和第 5 章分別
討論了有關數據收集 、數據分析 、疫情識別 、數據可視化和信息傳遞的技術方法 ；繫統評估以
及其他政策相關事宜主要在第 6 章討論 。
在從第 7 章到第 14 章的每一章中 ，我們分別展示了一個特定的癥候群監測繫統的案例
研究 ，包括 BioSense 、RODS 、BioPortal 、ESSENCE 、NYC SS 、EARS 、Argus 和HealthMap
繫統 ；