动态基线报警线控制图法及其在出生缺陷监测中的应用
作者：王春平 康春阳
单位：深圳市罗湖医院，广东 深圳 518001
关键词：报警线控制图； 动态基线；出生缺陷监测
中国地方病学杂志000520 [摘要] 目的 研究动态基线的报警线 控制图法，并用于出生缺陷监测。方法 根据基线数据制定报警线和警告线，然后判断出生 缺陷的发生是否有增加或降低。结果 根据动态基线的报警线控制图法，未发现畸形E的 发生有增加。结论 忽略基线的平稳性将得出错误的结论。
[中图分类号] R715.9 [文献标识码] A [文章编号]1000-4955(2000)05-373-02
Control charts with warning lines for dynamic baseline and its appll ication in birth defects monitoring.
, 百拇医药
WANG Chun-ping，KANG Chun-yang
(Luohu People's Hospital，Shenzhen，Guangdong 518001，China)
Abstract： Objective To study the control charts with w arning lines for dynamic baseline and to apply it in birth defects monitoring.Methods The authers computed the alarming lines and war ning lines according to the baseline and judged the change of the birth defects.Results The incidence of birth defect E had no increase compared with former three years.Conclusions It will obtain error result if ignored the stability of the baseline.
, 百拇医药
Key words： Warning lines of control charts; Dynamic bas eline; Birth defects monitoring
出生缺陷监测的主要目的是及时发现出生缺陷率的动态变化，为探索病 因提供线索，为预防决策提供依据。因此，需求敏感的统计方法十分必要。本文介绍的非平 稳 基线的报警线控制图法是在报警线控制图法的基础上提出的一种监测方法，它是根据多个观 察数的信息来判断出生缺陷的消长，因而较以单个观察值的信息来判断的单样本法(Single sample scheme)准确。
1 原理与方法
1.1 基本原理 根据基线数据制定两种界线(如图1)── 警告线(Warning Lines，包括 上警告线k1和下警告线k3)和警报线(Alarming Lines，包括上警报线k2和下警报线k 4)，按 国际出生缺陷监测信息交换所采用的Bjerkedall和 Bakkteig[1]的规则进行判定 ：①若有一个观察数高于上警报线或连续两个观察数落入上警报线与上警告线之间，则认为 有统计学增加而报警；②若有一个观察数低于下警报线或连续两个观察数落入下警报线与下 警告线之间，则认为有统计学减少而报警；③除上述情况外，均认为观察数的变化无统计学 意义，不报警。
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图1 报警线控制图
λ0为基线的月(或季)平均发生数
1.2 参数确定 制定参数的方法已作过详细讨论[2]。参数的确定依赖于平均链长 (average run length，ARL),即平均发生一次报警的时间。平均链长分为基线时的平均链 长ARL0和“流行”时的平均链长ARL1，它们与Ⅰ、Ⅱ型错误有极密切的关系。表1给出 了监测增加和减少时的若干参数便查表。
1.3 动态基线的报警线控制图法 报警线控制图法使用一个λ0，其前提是基线平稳，数据变异表现为随机 误差。若基线不平稳，各月的发生数不尽相同，则使用动态报警线控制图法是必要的。
动态基线的报警线控制图法的核心是在建立动态基线的基础上，再根据表1给定的参数确定 上(或下)报警线和上(或下)警告线,然后根据报警规则进行统计推断。特别强调指出,动 态基线的报警线控制图法除基线外,上 (下)报警线和警告线均是动态的,不是直线是折线 。
, 百拇医药
表1 ARL0＝230、ARL1＝3时,不同λ0相 应的k1 、k2 λ0
k1
k2
γ
λ0
k1
k2
γ
0.2926
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2
6.24
8.3599
13
17
1.76
0.4025
1
3
5.52
8.6537
14
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1.76
0.6253
2
3
4.37
9.0856
14
18
1.73
1.0262
3
4
, 百拇医药 3.55
9.3695
14
19
1.72
1.3316
3
5
3.12
9.8161
15
19
1.70
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1.4702
4
5
3.09
10.1251
16
20
1.69
2.0574
4
7
2.68
10.8840
, 百拇医药
16
21
1.66
2.3997
5
7
2.53
11.2909
17
21
1.65
2.6653
5
, 百拇医药
8
2.44
11.6462
17
22
1.64
2.9695
6
8
2.36
12.0347
18
22
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1.63
3.2887
6
9
2.27
12.6575
18
24
1.61
3.5590
7
9
2.24
, http://www.100md.com
13.1798
19
24
1.60
3.9252
7
10
2.15
13.4453
19
25
1.59
4.1661
, 百拇医药
8
10
2.14
13.9508
20
25
1.58
4.5730
8
11
2.06
14.2901
21
, 百拇医药
25
1.58
4.8147
8
12
1.04
14.7247
21
26
1.56
5.2313
9
12
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1.98
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22
26
1.56
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9
13
1.96
15.5011
22
27
1.55
, 百拇医药
5.8991
10
13
1.92
15.8220
22
28
1.54
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10
14
1.90
16.2802
, 百拇医药
23
28
1.53
6.5757
11
14
1.87
16.6183
23
29
1.53
6.9239
11
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15
1.84
17.0618
24
29
1.52
7.2607
12
15
1.83
17.4165
24
30
, 百拇医药
1.51
7.6392
12
16
1.80
17.8458
25
30
1.51
7.9535
13
16
1.79
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2 实例分析
例1 某地根据前3年1—9月的数据得畸形E的逐月平均发生数为4，3,3,4,9 ,5,4,3,3。基线的平稳性检验结果，基线不平稳。试用报警线控制图法和动态报警线控制图 法分别分析该地畸形E的发生数是否有增加。本年逐月发生数分别为,7,5,3,11,4,9,5,4。若不考虑基线不平稳这一重要特征，使用统一的基线，其λ0＝4.2222(见图2)。
图2 畸形E报警线控制图(监测增加)
由图2看出,第5个月的发生数为11,超过了上警报线，按报警规则应与报 警。我们认为这种报警是值得怀疑的,因为本年第5个月的发生数略大于基线期相应月平均发 生数。其错误根源在于忽略了基线不平稳这一重要特点,误用了基线。
, 百拇医药
图3 畸形E的动态基线报警线控制图
图3示动态基线报警线控制图法，上报警线k2及上警告线k1均不是 一条直线，而是随着t的变化而改变。使用动态基线的报警线控制图法不报警。
3 讨论
1955年,Page[3]讨论了本法的基本原理：按基线数据制定警 报线和警告线，然后根据观察值落入上下界值的情况来判断出生缺陷的发生是否有统计学意 义的升高或降低。 Page同时给出了5种判断规则。1975年，Bjerkedall和Bakkteig[ 1]将此法应用于出生缺陷的监测中。康春阳等[2]讨论了该法的一个重要参数 —平均链长的导出及警告线警报线的计算。该方法及实例分析表明：①动态基线的报警线 控制图法直观明了，易于实际应用。②忽略基线的非平稳性将得出错误结论。
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[基金来源]广东省卫生厅科研基 金资助项目(A1998559)
[作者简介]王春平(1965-)，女 ，主治医师。
[参考文献]
[1] Bjerkedal T， Bakkteige LS. Surveillance of congenital malform ations and other condtions of the newborn[J]. International J Epidemiology， 1975，4(1):31.
[2] 康春阳,杨树勤,包广泽,等. 报警线控制图的原理在出生缺陷监测中的 应用探讨[J]. 数理医药学杂志，1994，7(3):203-205.
[3] Page ES. Control charts with warning lines[J]. Biometrics， 1955，42(2):243-251.
[收稿日期]2000-05-24
[修订日期]2000-07-10, 百拇医药
单位：深圳市罗湖医院，广东 深圳 518001
关键词：报警线控制图； 动态基线；出生缺陷监测
中国地方病学杂志000520 [摘要] 目的 研究动态基线的报警线 控制图法，并用于出生缺陷监测。方法 根据基线数据制定报警线和警告线，然后判断出生 缺陷的发生是否有增加或降低。结果 根据动态基线的报警线控制图法，未发现畸形E的 发生有增加。结论 忽略基线的平稳性将得出错误的结论。
[中图分类号] R715.9 [文献标识码] A [文章编号]1000-4955(2000)05-373-02
Control charts with warning lines for dynamic baseline and its appll ication in birth defects monitoring.
, 百拇医药
WANG Chun-ping，KANG Chun-yang
(Luohu People's Hospital，Shenzhen，Guangdong 518001，China)
Abstract： Objective To study the control charts with w arning lines for dynamic baseline and to apply it in birth defects monitoring.Methods The authers computed the alarming lines and war ning lines according to the baseline and judged the change of the birth defects.Results The incidence of birth defect E had no increase compared with former three years.Conclusions It will obtain error result if ignored the stability of the baseline.
, 百拇医药
Key words： Warning lines of control charts; Dynamic bas eline; Birth defects monitoring
出生缺陷监测的主要目的是及时发现出生缺陷率的动态变化，为探索病 因提供线索，为预防决策提供依据。因此，需求敏感的统计方法十分必要。本文介绍的非平 稳 基线的报警线控制图法是在报警线控制图法的基础上提出的一种监测方法，它是根据多个观 察数的信息来判断出生缺陷的消长，因而较以单个观察值的信息来判断的单样本法(Single sample scheme)准确。
1 原理与方法
1.1 基本原理 根据基线数据制定两种界线(如图1)── 警告线(Warning Lines，包括 上警告线k1和下警告线k3)和警报线(Alarming Lines，包括上警报线k2和下警报线k 4)，按 国际出生缺陷监测信息交换所采用的Bjerkedall和 Bakkteig[1]的规则进行判定 ：①若有一个观察数高于上警报线或连续两个观察数落入上警报线与上警告线之间，则认为 有统计学增加而报警；②若有一个观察数低于下警报线或连续两个观察数落入下警报线与下 警告线之间，则认为有统计学减少而报警；③除上述情况外，均认为观察数的变化无统计学 意义，不报警。
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图1 报警线控制图
λ0为基线的月(或季)平均发生数
1.2 参数确定 制定参数的方法已作过详细讨论[2]。参数的确定依赖于平均链长 (average run length，ARL),即平均发生一次报警的时间。平均链长分为基线时的平均链 长ARL0和“流行”时的平均链长ARL1，它们与Ⅰ、Ⅱ型错误有极密切的关系。表1给出 了监测增加和减少时的若干参数便查表。
1.3 动态基线的报警线控制图法 报警线控制图法使用一个λ0，其前提是基线平稳，数据变异表现为随机 误差。若基线不平稳，各月的发生数不尽相同，则使用动态报警线控制图法是必要的。
动态基线的报警线控制图法的核心是在建立动态基线的基础上，再根据表1给定的参数确定 上(或下)报警线和上(或下)警告线,然后根据报警规则进行统计推断。特别强调指出,动 态基线的报警线控制图法除基线外,上 (下)报警线和警告线均是动态的,不是直线是折线 。
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表1 ARL0＝230、ARL1＝3时,不同λ0相 应的k1 、k2 λ0
k1
k2
γ
λ0
k1
k2
γ
0.2926
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2
6.24
8.3599
13
17
1.76
0.4025
1
3
5.52
8.6537
14
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1.76
0.6253
2
3
4.37
9.0856
14
18
1.73
1.0262
3
4
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9.3695
14
19
1.72
1.3316
3
5
3.12
9.8161
15
19
1.70
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1.4702
4
5
3.09
10.1251
16
20
1.69
2.0574
4
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2.68
10.8840
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2.6653
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11.6462
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1.59
4.1661
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8
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12
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7.9535
13
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2 实例分析
例1 某地根据前3年1—9月的数据得畸形E的逐月平均发生数为4，3,3,4,9 ,5,4,3,3。基线的平稳性检验结果，基线不平稳。试用报警线控制图法和动态报警线控制图 法分别分析该地畸形E的发生数是否有增加。本年逐月发生数分别为,7,5,3,11,4,9,5,4。若不考虑基线不平稳这一重要特征，使用统一的基线，其λ0＝4.2222(见图2)。
图2 畸形E报警线控制图(监测增加)
由图2看出,第5个月的发生数为11,超过了上警报线，按报警规则应与报 警。我们认为这种报警是值得怀疑的,因为本年第5个月的发生数略大于基线期相应月平均发 生数。其错误根源在于忽略了基线不平稳这一重要特点,误用了基线。
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图3 畸形E的动态基线报警线控制图
图3示动态基线报警线控制图法，上报警线k2及上警告线k1均不是 一条直线，而是随着t的变化而改变。使用动态基线的报警线控制图法不报警。
3 讨论
1955年,Page[3]讨论了本法的基本原理：按基线数据制定警 报线和警告线，然后根据观察值落入上下界值的情况来判断出生缺陷的发生是否有统计学意 义的升高或降低。 Page同时给出了5种判断规则。1975年，Bjerkedall和Bakkteig[ 1]将此法应用于出生缺陷的监测中。康春阳等[2]讨论了该法的一个重要参数 —平均链长的导出及警告线警报线的计算。该方法及实例分析表明：①动态基线的报警线 控制图法直观明了，易于实际应用。②忽略基线的非平稳性将得出错误结论。
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[基金来源]广东省卫生厅科研基 金资助项目(A1998559)
[作者简介]王春平(1965-)，女 ，主治医师。
[参考文献]
[1] Bjerkedal T， Bakkteige LS. Surveillance of congenital malform ations and other condtions of the newborn[J]. International J Epidemiology， 1975，4(1):31.
[2] 康春阳,杨树勤,包广泽,等. 报警线控制图的原理在出生缺陷监测中的 应用探讨[J]. 数理医药学杂志，1994，7(3):203-205.
[3] Page ES. Control charts with warning lines[J]. Biometrics， 1955，42(2):243-251.
[收稿日期]2000-05-24
[修订日期]2000-07-10, 百拇医药