抽象性

自2001年恐怖袭击和炭疽释放以来,近320亿美元被分配用于单美生物防御和生物监视保健监督指持续系统收集、分析、解释和传播数据试图检测生物恐怖主义代理时,监视可有几种方式发生合成学监控某些疾病的临床表现实验室监控通过查找某些标志或实验室数据实现,环境监控过程持续采样环境空气或环境以发现生物物剂本文侧重于我们检测生物恐怖主义物剂的方法和这些系统的有效性

开工导 言

自2001年9月11日恐怖袭击和下一月炭疽释放以来,生物恐怖主义监视兴趣提高。紧接这些攻击后几年,联邦政府提高了认识并提供资金论文将侧重于方法 我们能使用 准备并检测这些生物剂攻击

炭疽攻击2001年、SARS暴发2004年和最近的H1N1流感暴发提醒我们,生物恐怖主义准备的重要组成部分包括监视方法,这些方法可检测并监控暴发过程并从而尽量减少相关发病和死亡率[一号..可以通过几种方式监视人口合成学监控某些疾病的临床表现健康相关数据时会发生这类监视活动,例如疾病国际分类九修订版ICD-9代码分析信号爆发的可能性实验室监控通过查找某些标志或实验室数据实现实验室响应网络是美国检测、确认和报告生物恐怖代理物的实验室系统LRN内部,哨点实验室负责点出可疑标本供更高层实验室进一步测试环境监视过程环境空气或环境持续采样以发现生物物剂2..

不幸的是,生物恐怖主义监视实践研究不足最近对29个生物监视系统进行系统审查后得出结论,没有充分证据确定哪些系统最优一号..有一件事已知或复杂化工实验室技术检测鼠疫, 我们必须保持识别和响应生物恐怖攻击的能力。

二叉后台

监控被公认为唯一最重要的公共卫生工具,用以识别引起全球关注的公共卫生事件,特别是正在冒出[3..使用监视帮助生物恐怖攻击,监视系统生成的信息也有助于识别和应对新发传染病这些流行病与传统生物战剂无关,但其公共卫生意义同样令人震惊。最近的H1N1流感暴发就是这方面的最优例子

基本监控的四个功能包括:(1) 检测特定人群中的疾病案例并报告信息;(2) 分析和确认报告案例信息以检测突发事件;(3) 在地方/区域层面提供及时和适当的响应以允许适当的国家一级预防和控制突发事件;(4) 提供流行病学情报信息以协助长期管理公共卫生和保健政策和方案[3..

保健监督指持续系统收集、分析、解释和传播数据4..早期公共卫生监控方法是被动和自愿的过程发生时诊断出可报告传染病,地方卫生局通知临床医生、医院或实验室时间流传为信息通过地方和州卫生局监督的许多关键构件都发生在地方一级,但需要许多工作构件才能及时实现。

被动监控是全球生物监视的重要组成部分其长处是廉价、易实现和免技术屏障光靠它还不足以应付生物恐怖袭击被动监控与其他方法最有效使用,以快速识别治疗并实行公共卫生保护措施,如免疫、防疫和检疫等

主动监控法跟踪新出现的传染病威胁主动监控包括主动收集特定群体如监控医疗提供者或医院的疾病信息通常主动监控查找特定疾病主动监控比被动监控需要更多公共卫生资源5..

生物恐怖监视系统促进公众健康需要3个关键特征:即及时性、高度敏感度和特性,并例行分析数据一号..及时诊断至关重要,因为大多数处理的有效性取决于早期检测为此目的,电子收集报告监视数据比人工方法改进检测一号..高度敏感是必要的,因为没有敏感度,系统可能无法检测可能导致延迟检测的生物恐怖主义相关疾病反端系统特征不足可能频繁产生假报警,结果将产生代价高昂的公共卫生响应以食物传播疾病暴发为例,低敏感度系统可能误发监控例,直到暴发已广度前无法识别趋势损及监控系统对突发事件有效公众健康响应的能力使用同样例子,低特性系统可识别那些不真正与突发事件相关并导致不必要的公共卫生响应并转移资源从其他真正突发事件流出的案例。感知度和特性通常反向相关,优化一种特征会损及另一种特征很难在这两个特征间为任何特定监视系统实现最优平衡一号..

3级合成监视

识别潜在生物恐怖事件的第一个关键是保持强信索引西尼罗热病毒1999年初步病例和炭疽2001年故意释放病例最终由与实验室技术员并发的神道临床师诊断,而不是由公共卫生监视系统诊断。合成数据在实验室结果报告前收集因此,卫生局可能能够在正式诊断前识别发病率增加,并及早对突发事件作出反应正因如此,疾病控制中心、州和地方公共卫生机构以及美国政府和军方都为综合症监控投入了大量资金。

语法监控方法包括许多线索和数据点,公共卫生人员可用以识别模式数据源如护士热线电话、场外药采购和紧急部门访问的主要投诉可监控疾病聚类6..其他一些可疑事件线索包括传染性疾病频率或严重程度剧增,包括动物中的传染性疾病。附加红色标志包括异常集群或年龄分布、稀有疾病的发生、接触历史的存在或缺失、前往局部性地点、不明死亡或异常抗菌病原体[7..

响应2001年事件开发出新式监视系统,通过基于人口的按时间和区跟踪症状报告检测流行病8..美国许多城市和州使用综合症监测非专用预诊断指标近实时突发疾病,以提供社区传染病突发预警合成监视系统监控临床诊断描述数据、主控和行为(例如校工缺勤、与疾病有关的911电话、急救室接收指示传染病)以推导突发模式[九九..语法监视与传统临床识别比较见表一号[10..

方法评审对自动SSS检测暴发的35项评价进行了分析[11..这些决定因素是取一个或多个高容量数据反馈并区分突发案例或信号与基准案例或噪声的关键 。 决定因素被分解成系统特征和正在监测的突发特征使用自然突发事件评价最适于回答定性问题,模拟突发事件也有助于提高弹性并增加量化结果11..

所识别的有影响的系统特征包括系统代表性或采样方法、突发检测算法和算法特性举例说,监控较大比例人口的系统对检测突发事件敏感度更高类似地,只监控一种临床环境的系统-例如只访问ED-不敏感此外,依赖模拟暴发研究显示,当算法考虑每个决策点多日数据时,时间监控比逐日数据敏感与突发事件有关的重要决定因素包括信号的大小和形状以及突发时间直觉上,信号短短时间快速上升 改善突发检测 相对慢增理想信号大小一致性检测并不清楚研究显示值从10%到60%不等类似地,信号定时的影响并不一致,尽管在下基活动背景下暴发时检测得更好11..基于这些特征,人们可以设想理想的SSS实时监控多临床场多日大数并标注信号并快速上升低基线至至少10%级

几乎紧接2001年9月11日恐怖袭击后,纽约市卫生与精神卫生局与CDC协作启动基于急救分区对代理器综合监视12..系统查找可能与生物剂释放相联的症状,如呼吸求解、拉皮斯、胃肠症症、神经缺陷和败塞症提供方填表由流行病学家分析的病人数据系统自受孕后2天内建立并运行 纽约15ED

合成监视系统使用实时收集的数据监测保健利用模式,通常通过电子方式收集SSS实例之一是电子监视系统及早通知社区流行病,自动从美国下载ICD-9代码国防部保健设施一号..ICD-9代码新用法是组合病人访问综合症的一种方式万多ICD-9代码可用13..病人访问按ESSEGE算法归为八大综合症之一,这些综合症基于选定的ICD-9编码列表访问综合症数目增加后,可联系诊所获取更多信息并启动调查

BioSense于2003年11月启动,这是一个CDC互联网综合症监视应用程序,设计用于及早检测故意和自然传染疾病突发12..BioSense电子接收数源数据退伍军人事务部和国防部提供ICD-9代码访问他们的设施零售药店提供场外药店销售信息,美国实验室公司提供实验室定购测试信息由CDC分析师检查后,公共卫生官员可访问他们的汇总报告

目前的SSS监控向初级护理医生或急救部门报告病人的平均模式,并当模式改变时信号报警报表来源包括急救部门、重症护理单元、医院入院和排泄系统以及实验室[8..快速综合症验证项目依赖医生向计算机输入显示感兴趣综合症病人数据,计算机与RSVP有触屏接口14..

急救局是最常用监视数据临床源,尽管其他数据源已被证明有用实时突发疾病监控实验室宾夕法尼亚州是宾夕法尼亚州生物监视系统自1999年以来制作中,它每年监测137个急救部的300万次急诊室访问,并同时监测宾夕法尼亚州1262家零售店突发疾病通过使用国家零售数据监控程序,发现购买场外药和急救室检查合宪性疾病之间存在强连通信息对预测未来流行病有用,因为流感和季节性肠道疾病跟踪模式往往先于医院数据趋势15..一项研究显示OTC电解售前医院检查胃肠道和呼吸道疾病2.4周16..

康涅狄格公共卫生局自2001年以来一直有效使用基于非定期住院的SS医院收治合成监视系统监控康涅狄格州32所急症医院并按需报告11类综合症每日监测数据并每周综合分析可识别疾病集群并例行跟踪公众健康以采取进一步行动或响应17..

合成监控工作已扩展,还包含门诊监控系统利用流动护理医生的经验,这些医生也可能是最早在生物恐怖主义相关疾病前台与病人相遇者之一。东马萨诸塞州大型移动多特殊类实践开发的一个系统证明监控覆盖5-10%区域人口可能足以检测重大兴趣集群数大理想系统组件包括自动化信息收集,使用标准保健数据库原存数据,最小成本实施和持续管理18号..

虽然大多数合成监视系统持续收集、分析和报告数据,但有些系统设计成短期用于大规模采集被视为恐怖目标sss指事件监控或投送监控一号..生物恐怖准备响应程序所研究的i发现显示使用排出诊断可提高监控有效性19号..据认为合成监视系统最好协同使用实验室监视

4级替代监视系统

疾病控制预防中心率先建立监视系统,除用于临床和综合症监测的传统症状诊断数据外监测其他疾病指标系统之一是早期异常报告系统免费工具已在两个城市使用和修改(波士顿市、纽约市市、洛杉矶市)和州公共卫生机构使用和修改(格鲁吉亚州、佛罗里达州、田纳西州、北卡罗来纳州和密西西比州)。使用非传统公共卫生数据源包括缺课率、场外药销售、911调用、兽医资料和救护车运算数据20码..

Google公司和CDC在2007-08年流感季节开发出一种新奇流行病学监控方法系统以在线搜索引擎查询形式监控数以百万计用户每日求医行为Ginsberg等显示使用模型估计美国中大西洋区域85-96%的CDC报告实际患病率互联网系统的好处是,提供疾病统计时差仅为一天,而CDC监视报告时差为7至14天21号..

Google监视系统专为监测类似流感疾病设计,但概念更广泛地适用于生物战剂等其他传染性病原体除早期检测暴发外,其他优势包括公众和政府官员可免费获取信息,自动化处理近实时传播,相对廉价操作网基监控特性尚不清楚, 并可能造成更多问题与高假阳性率相关系统也需要大量人口,并有跨区域和社会经济类的适当互联网接入22号..

网络监控系统的另一个新例子就是HealthMap项目协同作业执行提取、分类、过滤和整合多流实时互联网监视数据汇总报告23号..24小时进程涉及自动化数据挖掘,由分析员审查和重新分类辅助系统专注识别即时新闻趋势以避免公共卫生官员产生压倒性低效问题23号..HEDMap系统应用到2009年H1N1暴发并产生令人印象深刻的结果疑似病例报告与确认H1N1流感病例之间的时间差逐国跟踪,总中值延时12天24码..时间段能够而且将显著改变随后公共卫生响应的影响进一步整合这些类型创新系统并增加传统监控为未来监控新出现疾病提供最大希望24码..

sss的真正实用性是传播和整合它的主输出:监控数据CDC关键信息整合交换局于2007年创建DCDC创建Biophusion中心,其任务是提供CDC全局资源,促进从各种源头交换、整合和可视化相关信息,提高机构和程序对决策和早期事件检测的了解目标是向国家、州、地方、部落和全球各级公共卫生项目和领导人及时分享可操作信息用户使用政府、私人和其他来源各种数据制作综合每日报告,通过公众健康信息综合门户提供潜在事件25码..公开存取的其他CDC信息交流资源包括Pi-X和PHIN公共卫生信息网络

5级实验室监视

临床实验室一直是诊断具有公共卫生重要性的传染性疾病的基石药管局、联邦调查局和公共卫生实验室协会于1999年建立实验室响应网约120个实验室26..ROD实验室就是用于主动监视和生物监视领域研究努力的系统实例15..LRN的任务是维护综合实验室网络,这些实验室设备齐全,可应对化学或生物恐怖主义行为、新发传染病和其他公共卫生突发事件[26,27号..除识别代理物外,LRN还负责开发协议处理、识别和向其他国家安全机关报告潜在生物代理物2..

LRN包括联邦实验室、州和地方公共卫生实验室、军事实验室(美军传染病医学研究所)、食品测试(FDA)、环境实验室、兽医实验室(美国农业部)和国际实验室(加拿大、联合王国和澳大利亚)[2..实验室LRN根据容量和功能划分为A级至D级表22描述实验层次和函数2,26,27号..

表中描述2监控实验室位居LRN第一层并负责整理日常例行临床测试查找可疑生物威胁标本响应局部暴发哨点实验室必须使用生物安全二级程序操作并拥有二级认证生物安全柜27号..实验室由工人们组成 工人们只接受基本监控实验室训练疑似生物威胁代理物由其中一名工人识别后,寄送至组成LRN二级的地方和州公共卫生实验室参考实验室随后快速验证测试,同时保持生物安全水平(BSL-3)设施7..威胁确认后传递到LRN三级即国家实验室国家实验室配有最安全封闭实验室(BSL-4),如果代理需要可用。

实验室分支间有效通信对准备至关重要临床医生、监控实验室和LRN参考实验室持续对话对快速确认诊断至关重要在美国,如果哨点实验室无法排除生物恐怖代理物,则必须提交LRN参考实验室7..案件引起高度猜疑时,通常会联系州政府官员,标本由执法管辖下运输

Pien等人描述的下列原则指导临床师监控实验室评价潜在生物恐怖物剂7..(1) 初始评价医生从监控实验室获取最优样本采集指令并提醒他们可能有危险病原体(2) 为了最大速度、精度和安全性,监控实验室应限制文化操作到LRN参考实验室的要求实验室不注射高度疑似天花、出血热病毒、甲型病毒或任何未知病毒代理物进入细胞培养收集前应联系地方公共卫生机构或CDC(4)实验室指令不向哨点实验室发送环境标本(如包件、粉末、字母、土壤或水)、食品、动物或植物标本分析反之,这些应直接提交LRN参考实验室(5) 最后,为减少实验室获取感染风险,限制某些潜在物剂的操纵弗朗西斯拉图拉西斯生物种类Coxielabletii,Burkdesia商场并Burkdesia伪阴性环境二类生物安全柜或BSL-3条件7..

CDC负责通过定期熟练训练监控参考实验室30码..光靠它无法完成全部工作,而把部分工作委托州市LRN引出一些陷阱和前后不一多州和本地有不同法例规范报告此外,由于部分监控实验室为私有,在这一级只能有中度监督最近的一项调查显示,只有73.8%的报告实验室表示有足够的人员、设备和培训应对生物恐怖事件27号..另一项研究用三种A类生物生物(Anthrax、Plague和Tulalemi在这次研究中,哨点实验室仅正确识别84%生物恐怖代理物26..研究显示监控实验室性能正在提高,但仍不太可能实现最优目标

6级环境监视

目前有两类环境检测系统,即悬浮云远程检测和点检测系统环境2..

6.1.远程检测系统

远程检测系统监测远程潜在生物威胁的方法之一是观察喷雾化团或云查找并评价云内内容称为“对接检测[28码..基本水平上,这些检测器旨在提醒军职或民职公共卫生人员发现接近云层开始识别云后,对内装物进行更详细的评估,如水滴、惰性无机材料、死生微粒或非病原微生物28码..远程或对接检测系统包括云识别多普勒电台和雷达,这是陆军长短距离生物对接检测系统陆军对接检测系统能够探测长距离喷雾云并使用紫外线反射确定组成2..

6.2点检测系统

点检测系统采样环境源,试图检测并识别代理物使用免疫学解析法、遗传学解析法和质谱法[2..可按采样类型和位置进一步划分这些系统举例说,临时生物代理检测器用于美国海军舰船监测空气以增加粒子富集度一号..生物观察实例显示环境检测系统从机场或公共楼等固定点采样

6.3生物观察

国土安全部、环境保护局和CDC于2003年7月推出生物观察程序-联邦监测系统,旨在加速检测生物攻击时可喷雾形式释放的具体生物物剂生物观察空气采样设备部署于31大美城市空气样本通常每天测试受监控的具体生物物剂[2,29..

生物观察核心目的和意图是加速公众健康响应隐式生物攻击这将使医疗对策快速分布,如抗生素或防疫注射,从而拯救生命30码..为此,这31个城区有500个空气滤波器作为生物监视传感器工作传感器还被用于选择室内场地并用于监控大规模采集事件,如超级碗全国性监控系统使用分布式浮质采集器捕捉空纸并脱机干滤波,每日传送至LRN实验室分析30码..同项技术2005年扩大部署被称为2代生物监视2代生物观察报告可采样并报告检测时间从10小时到36小时31号..生物观察传感器拟整合入复杂网络环境监测、医疗监视活动和公众健康响应据认为,将公众意识信息以及合成学、实验室和环境监视技术与系统综合起来最能防生物恐怖攻击2,31号..

生物监视不完全生物观察滤波按当前操作方式每24小时收集并发至本地实验室,并按规定程序分析如果分析识别系统设计检测的五种生物威胁物剂中的一种,则称为生物观察可操作效果实验室向当地公共卫生官员报告BARs,然后由他们决定如何响应这一决定不是轻率作出的将BAR作为生物攻击证据的决定,如果是假报警,可能产生巨大后果,包括破坏社区对公共卫生系统的信心自2003年以来,虽然没有生物攻击结果,但已有数家BARs在某些BAR实例中,生物观察样本含有与生物观察目标生物体相似的基因素材案例证明来自环境环境中的微生物,但并不威胁人类。开发实验室测试工作已取得进展,辨别生物武器近亲并正在进行更具体的实验剖析31号..

生物观察警告只比当前保健系统在特定情况下更及时即大规模喷雾攻击使用某些生物物剂并发生生物监视部署和生物监视成功检测生物物剂29..

3代生物观察目前正在开发中环境传感器技术的下一个进化被称为abb31号..Gen 3生物监视比当前生物监视传感器复杂得多,有能力自动采集室外空气样本、对样本进行分子分析并以电子方式报告结果以提供近实时报告第3代目标需求是将诊断时间减为4小时,增加目标生物威胁物剂监测,单位采购成本降低至80 000美元/每检测器单元,检测敏感度和假阳率与当前系统性能保持一致31号..

7成本/福利

生物恐怖事件被视为概率低但代价高事件成本高,因为多物剂不被发现直到症状发作时处理效果低和费用高32码..虽说如此,政府全面部署生物传感器在经济上不可行2..国会继续通过立法, 通过增加联邦和州生物监控资金来加强国家生物监控一份2007年DHS报告记录自2001年事件以来近320亿美元拨用于单美生物防御和生物监视3..

截止2005年生物观察费用约为每年13 672 096美元这一数字包括人工成本、网站升级、用品、差旅、培训以及其他操作和维护费用32码..多数人都同意,如果生物恐怖事件概率随生物观察效益提高而保持高位,这一代价是合情合理的

生物观察网络目前计划以更高能力扩展,这将增加生物观察生成3系统的成本,而目前部署的一代和二系统则将增加成本。考虑到当前美国生物监视系统操作复杂性,当务之急是仔细评价拟议系统运行优劣和可行性,在大技术获取投资前实地测试第三代实际性能国土安全部将继续协同进行并监督生物监视3开发操作测试31号..

八点八分约束/当前挑战

过去十年来,尽管资金和资源大增激发了我们提高生物监视能力,无论是在美国还是国外,但仍有一些挑战必须解决。数个系统并用时,疾病监控系统对公共卫生官员的价值最大疾病监控目前的主要限制是各种私营和联邦监控系统之间协调有限和互操作性缺失

作为911委法的一部分,国土安全部内创建了国家生物监视综合中心,整合信息并支助机构间生物监视社区美国政府问责局2009年一份关于生物监控和资源使用状况的报告总结道,对于跨社区的价值以及NBIC在该社区内的任务与宗旨存在混淆、不确定和怀疑。此外,对跨机构运营作用、职责、联合战略、政策和程序缺乏清晰度三十三..

单系统提供有用信息,但没有单系统完备5..多传染性疾病可短时间前往世界大多数地方,因此必须扩展网络以允许全球监控九九..世界卫生组织于2005年对其国际卫生条例大修,特别注重协调全球公共卫生应对自然灾害、意外释放或故意使用生物和化学物剂,这些都可能影响全球公众健康[3..但这种合作必须存在于地方、州、联邦和国际各级,以最大限度地提高监控效果

当前监控方法的另一个挑战是假阳性激活的后果鉴于常见病原体与潜在生物战剂重叠,这些系统必须设计高敏感度不幸的是,这可能常常牺牲系统特性假报警可能出自技术故障或自然事件,如在牛群聚居区检测炭疽32码..其后调动大量资源不仅代价高昂,而且会非常分散注意力并引起压倒性公众危难

获取数据辅助监视系统,特别是综合症和临床监视系统,可能会因对受保护健康信息隐私的关切而受挑战(PHI)。保私法隐私规则允许在公共卫生紧急情况下基本交换卫生数据,但PHI流可能因误解隐私规则会计要求而减慢HIPAA例外设置的这一障碍要求在生物恐怖袭击事件前向必要方提供教育34号..

9.结论

停止生物恐怖攻击需要综合上文所述监视系统只有通过主动学习、适当供资和创造性发明,我们才能改善这些系统。