監(jiān)測預警基礎(chǔ)25-告別黑箱操作！手把手用Excel先理解MEM的核心計算過程

系列簡介

這是我們一系列原創(chuàng)技術(shù)貼，從易到難，每天學習一點。所有內(nèi)容均為疾控數(shù)據(jù)分析、科研論文相關(guān)，或者說很多和現(xiàn)在的熱門監(jiān)測預警相關(guān)，所以我們這個系列就叫“監(jiān)測預警基礎(chǔ)”。

今天是第25節(jié)，再詳細講一下MEM的核心計算過程。

首先需要說明的是，一般情況下MEM的操作我們都是采用R或者類似軟件工具實現(xiàn)的，但是對于傳染病監(jiān)測人員來說，直接使用R或在線工具雖然方便，但容易變成"黑箱操作"，就是不理解過程和原理，結(jié)果就出來了。

我們首先教大家用Excel手動計算，有三大好處：

1. 深入理解原理：每個計算步驟都親手完成，真正掌握MAP函數(shù)的內(nèi)涵

2. 數(shù)據(jù)質(zhì)量把控：在計算過程中能及時發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)問題，確保結(jié)果可靠性

3. 理解參數(shù)調(diào)整：便于理解δ參數(shù)等關(guān)鍵設(shè)置對結(jié)果的影響

今天，我們就以某區(qū)縣流感每周病例數(shù)為例，完整重現(xiàn)MAP函數(shù)的計算流程。

MAP函數(shù)的全稱是"最大累積和百分比"，它的作用是自動找出一個流行季中，病例數(shù)最集中的連續(xù)周次，從而確定流行期的長度和位置。

計算公式如下：

p_j^r = t_j^r ÷ t_j^S

其中：p_j^r就是MAP函數(shù)值；分子t_j^r是連續(xù)r周的最大發(fā)病數(shù)累積和；分母t_j^S是整個流行季發(fā)病數(shù)總累積和。

這個公式的意義在于通過計算不同r值對應的累積和占比，找到病例數(shù)增長最集中的時段。

一、第一步：準備基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

比如有一個52周每一周的流感病例數(shù)這樣的數(shù)據(jù)

二、第二步：計算不同r值的累積和（分子t_j^r）

這是最關(guān)鍵的一步，我們需要計算連續(xù)1周、2周、3周...直到52周的最大發(fā)病數(shù)累積和。記住，是最大發(fā)病數(shù)累計和，不是第1周、第2周的累計和，而是連續(xù)r周，r是連續(xù)的周次，以1周、2周作為連續(xù)幾周算最大發(fā)病數(shù)累計和。

r=1，就是52周中某連續(xù)1周最大的發(fā)病數(shù)的累計和，其實就是最大發(fā)病數(shù)那一周，

r=2，就是52周中某連續(xù)2周最大的發(fā)病數(shù)的累計和，其實就是最大發(fā)病數(shù)那一周和它上下某一周的累計和，上下周中哪一周大就加那一周。

理解還是比較好理解的，但是操作起來很難，有什么便捷的操作技巧嗎？

當然有！使用下面這個公式即可

=MAX(SUBTOTAL(9, OFFSET($B$2, ROW($1:$52) - 1, 0, D2, 1)))

我們對公式說明解釋一下：

OFFSET($B$2, ROW($1:$52)-1, 0, D2, 1)：生成從每個起始周開始的連續(xù) r周的數(shù)據(jù)范圍。

SUBTOTAL(9, ...)：計算每個范圍的求和（9表示求和功能）。

MAX(...)：取所有窗口累積和的最大值。

重要提示：此公式為數(shù)組公式，輸入后需按Ctrl+Shift+Enter確認（Excel會添加{}括號）。如果使用Excel 365或2021版，直接按Enter即可。

三、第三步：計算總累積和（分母t_j^S）

這是MAP函數(shù)的分母，總累計和其實就是1-52周病例數(shù)的和。

四、第四步：計算MAP函數(shù)值（p_j^r）

現(xiàn)在我們可以計算每個r值對應的MAP函數(shù)值了，其實就是分子除以分母。

五、第五步：計算P值斜率（Δp_j^r）

斜率計算是確定流行期長度的關(guān)鍵。

1.操作：

1. 在H列計算斜率

2. 在H2單元格輸入公式：=(H3-H2)*100（轉(zhuǎn)換為百分比）

3. 拖動填充柄完成計算

4. 注意最后一個r值（52）沒有斜率值

2.斜率的流行病學意義：

• 斜率代表病例數(shù)累積速度的變化

• 隨著r增大，斜率會逐漸減小

• 當斜率首次低于某個閾值（δ）時，就找到了最優(yōu)流行期長度

δ參數(shù)是MEM模型的"調(diào)節(jié)器"，通常取值在2.0%-4.0%之間。初次計算可使用推薦值2.8%，如需優(yōu)化，可在2.0%-4.0%間以0.1%為間隔測試，選擇靈敏度與特異度最均衡的值（約登指數(shù)最大）。

目前舉的例子中其實就是在H列（斜率列）中查找，找到第一個小于δ值的斜率對應的r值，本例中，當δ=2.8%時，r=14的斜率2.46%首次小于2.8%，因此確定流行期長度為14周。

七、第七步：確定流行開始和結(jié)束時間

找到流行期長度后，最后一步是確定具體的流行時間范圍，回到原始數(shù)據(jù)中第14周累積和的計算結(jié)果，找到累積和最大的連續(xù)14周時段究竟是哪個時段，這個時段就是流行期。

本例中，第19-32周的累積和3721為最大值，因此流行開始周為第19周，流行結(jié)束周為第32周；流行前期為第1-18周，流行后期為第33-52周。

好的，MEM的核心MAP函數(shù)我們就已經(jīng)學會了，下一節(jié)我們講一講目標數(shù)據(jù)流行期閾值的設(shè)置。

編輯：普通疾控人 | 審核：詩酒趁年華

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