捕获再捕获方法的原理及其在兽医流行病学中的应用

（中国动物卫生与流行病学中心，山东青岛 266032）

捕获再捕获方法的原理及其在兽医流行病学中的应用

张 毅，王幼明，康京丽，刘 平，徐全刚，李金花，黄保续，沈朝建

（中国动物卫生与流行病学中心，山东青岛 266032）

捕获再捕获法是一种估算生物群体量或率的方法，由Peterson在1896年首次提出，目前被广泛应用于人类学、野生动物学、流行病学等领域。近年来，国外兽医工作者已将捕获再捕获法应用于痒病、口蹄疫等动物疫病暴发数及流行率的估算，并通过漏报率等指标的计算来评价疫病报告系统。在我国兽医流行病学领域，该方法还未被推广和应用，也缺少这方面的相关研究。根据捕获再捕获法的特点，结合我国兽医工作现状及遇到的问题，认为该法可应用于动物疫病报告参数矫正及系统评价、兽药滥用率和无害化处理率的估算等，依此抛砖引玉，使其在更广泛的领域得到研究和应用。

捕获再捕获法；兽医流行病学；报告系统评价

捕获再捕获方法是根据两个或两个以上独立样本，来估计生物群体大小的一种方法。1896年Peterson首先提出了捕获再捕获抽样方法，并应用于水域中鱼类数量的计算[1]，从此对它的研究不断深入，应用领域也不断扩展。在野外生物学和生态学领域，除了估计水域中鱼的数目以外，还用来估计其它集群性野生动物的数目[2]。在人类学中，它有悠久的应用历史，已应用于人口数、死亡数或出生数等的估计[3-4]。在流行病学领域，捕获再捕获方法应用的领域比较广泛，如在传染性疾病、非传染性疾病及药物滥用等的人群基数及流行率的估算方面。

捕获再捕获法原理简单，获取样本数据来源广泛，一般不需要进行大规模的调查或监测，无需大量人力无力，而且在某些条件下，是难以替代的研究方法，因此在流行病学领域应用前景广泛。目前英国、法国、德国等兽医工作者已将本方法应用于口蹄疫、痒病等动物疫病的监测和数据分析。我国的兽医流行病学起步较晚，该方法还未在兽医流行病学领域得到应用。本文对捕获再捕获方法作简要介绍，并对其在兽医流行病学领域的应用进行简单探讨。

1 捕获再捕获方法的原理及计算公式

捕获再捕获方法的基本原理是：从总体为N的生物群体中，随机捕获第1个样本，然后对其进行标记并释放到原生物群体中去，随后再从该生物群体中随机捕获第2个样本，其中第2次捕获的样本中含有第1次捕获的个体，最后用第1个、第2个样本的个数及第2个样本中含第1次捕获的个体数，来估计该生物群体的大小[5]。

应用两样本捕获再捕获法时，需要满足4个条件[1]：（1）总体是封闭的，在调查期间没有增多或减少；（2）标记没有丢失，个体在捕获和再捕获间，能够相互匹配；（3）各样本相互独立；（4）个体被各样本捕获的概率相同，个体被一个样本捕获后不影响被另一个样本捕获。

1.1 Petersen-Lincoln模型[1]

Petersen与Lincoln等于19世纪末20世纪初将这种方法用于野生动物研究。它是一个两样本模型，通过两个样本共同捕获的个体数量，再结合两样本的数据，就可以得到未知的总体数的估计值。第1次取样中，有n1只动物被捕获，然后将其做好标记并放回到野外动物群体中；第2次取样中，有n2只动物被捕获，其中带有标记的动物有m只。第2次样本中带标记动物的比例为m/n2，近似等于整个群体中标记动物的比例n1/N，故群体总数N可以用公式1来估计，该估计量的方差可以用公式2 来计算。

1.2 Chapman模型[6]

1948年Chapman对Petersen-Lincoln公式进行了完善，提出了估计量计算的修正公式（公式3）。此公式的偏差较小，当n1+n2≥N时是无偏的，且不存在分母等于零的问题。其方差可以用公式4计算，其95%可信区间为N±1.96Var（N）。

2 捕获再捕获方法在流行病学领域的应用

捕获再捕获法获取数据途径广泛，通常只需要利用已有的调查统计数据及医疗档案等，因此在流行病学领域应用广泛。它既可以作为独立的疾病监测手段，也可以作为其他监测手段的补充，或者对已有的疾病监测体系或疫病报告系统进行评价。对捕获再捕获法在流行病学领域的应用进行归纳和整理，有助于启发该方法在兽医流行病学领域的应用探索。

2.1 出生缺陷及慢性非传染性疾病的监测

唇裂、腭裂、脊柱裂、Down综合征、先天性风疹综合征等出生缺陷症以及糖尿病等非传染性疾病，均可用样本量来估算总体数量及疾病发生率，并对已有的监测数据进行矫正和评价[7-8]。其中捕获再捕获法已在世界卫生组织的糖尿病多国计划中得到成功应用[9-10]。世界卫生组织为了促进糖尿病研究等方面的国际合作和交流，发起了糖尿病多国计划。1型糖尿病是重要的儿童慢性病之一，各国报道的发病率差异很大。为了便于比较不同国家和地区间1型糖尿病发病率，建立标准化的病例登记方法，在多国计划框架下，80多个国家和地区收集分别来自医院以及中小学校、托儿所、卫计委等机构的数据，利用捕获再捕获的原理，测算经校准和标准化的发病率数据。该方法的应用方便了国家间发病数据的比较，有力促进了国际间的交流和合作。目前，捕获再捕获法已成为世界上监测1型糖尿病发病率的标准方法。

2.2 法定传染病报告系统的评价及传染病发病数据的估算

法定传染病报告系统是最基本、最重要的常规疫情收集系统，但对大多数传染病而言，传统的被动监测报告系统很难得到准确的发病率资料，或得到的发病率变异较大。捕获再捕获法可用来估计人群中未被报告的病例，从而对常规资料的发病率进行校正。沈靖等[11]对某省几种主要传染病进行漏报调查，并进行捕获-再捕获分析，结果表明，几种主要传染病的调整发病率上升幅度不大，但漏报病例的绝对数相当大，总数约为4 000例。李群等[12]对1999年5月1日至6月30日期间7个乡镇44 451人腹泻病发病情况进行调查，分别利用在乡镇卫生院、村卫生室门诊获得的数据作为第一数据来源，在自然村召开座谈会获得的腹泻病人名单作为第二数据来源，利用捕获再捕获方法，计算出腹泻发病人数和罹患率。

2.3 药物滥用情况的监测

利用捕获再捕获方法可以对药物滥用情况进行监测，并估算当地系统人群的基数。对于吸食海洛因、鸦片及滥用药物人员，可以利用戒毒所、医院、社区等不同的报告和记录系统，来获取相关人员人数的数据，并通过捕获再捕获模型来估算人群中药物滥用情况及流行率[13-14]。

3 捕获再捕获方法在兽医流行病学领域应用情况及展望

3.1 捕获再捕获方法的国外应用现状

近年来，国外兽医研究人员利用捕获再捕获方法，对某些动物传染病的发病情况进行了估算，对动物传染病报告系统进行了评价。英国流行病学及风险分析中心的Vilas等[15-16]利用捕获再捕获模型，分别对2002年1月至2003年3月和2005年4月至2006年4月间来自法定申报、屠宰场、病死畜禽监测三种来源的数据进行计算和分析，估算出英国痒病的总体感染率，进而对英国痒病监测网络的敏感性进行评价。法国的Vergne等[17]利用捕获再捕获模型对法国痒病监测网络中获得的数据进行总感染数、置信区间及流行率估算，并利用贝叶斯模型对这些获得的数据进行评估。Vergne等[18]对2009年在柬埔寨柴桢省向官方报告的口蹄疫疫情数据进行收集，将其作为第一数据来源，并对发生疫情的13个村庄周边4 km范围内的其他村庄收集到的动物血清进行了回顾性调查，将实验室检测的数据作为第二数据来源；利用这两个来源的数据，通过捕获再捕获方法，计算出这段时间内该省发生口蹄疫的村庄数应为315个（95%CI：117～514），证明该省口蹄疫官方报告系统报告率较低。Gallay等[19]通过捕获再捕获模型对来源于国家公共卫生网络、农业部、国家沙门氏菌和志贺氏菌参考实验室获得的沙门氏菌报告病例进行评估，结果显示这3种来源数据的敏感性分别为15%、10%、50%。

3.2 展望

捕获再捕获法是一种适合广泛推广的研究方法，由于其可获得的数据来源广泛，且无需很多人力无力，因此适宜在兽医流行病学领域推广应用。目前这种方法已被国外一些监测和研究机构应用于发病数据估计等方面，然而在我国该方法还未在兽医流行病学领域得到推广和应用，因此在这里作一展望和探讨。

首先，该法适合应用于我国官方报告的动物疫病暴发数及流行率的估算以及疫病报告和监测网络的评价。从不同监测网络或疫病报告系统获取某一动物传染病的数据，利用捕获及再捕获法，估算未被监测到或报告的病例数，计算监测系统的敏感性或报告系统的报告率，进而评价该监测或报告系统。其次，该法适用于兽药滥用情况的估算。由于真实的养殖场兽药滥用率难以获得，因此需要用一种间接的方法来估算。可以根据官方报告的、实验室监测的或其他来源的数据，利用捕获再捕获模型，对某地兽药滥用率进行估算。最后，可以用此法对病死动物无害化处理率进行估算，并用于政策实施效果的评价。通过调查获取某地病死动物数，结合官方对病死动物无害化处理的统计数，利用捕获再捕获模型，估算该地病死动物无害化处理率，由此来评价某地无害化处理政策实施情况的好坏。

以上只是对捕获再捕获模型在我国兽医流行病学领域应用的一些探讨和想法，而该模型的应用领域远远不止于此。希望各位同行将该模型的特点与优点同本领域的工作相结合，使该方法在兽医流行病学领域得到应用和推广。

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（责任编辑：朱迪国）

Principle of Capture-recapture Method and Its Application in the Field of Veterinary Epidemiology

Zhang Yi，Wang Youming，Kang Jingli，Liu Ping，Xu Quangang，Li Jinhua，Huang Baoxu，Shen Chaojian
（China Animal Health and Epidemiology Center，Qingdao，Shandong 266032）

Capture-recapture（CR）is a method using in quantity and rate estimation of biotic population，firstly proposed by Peterson in 1896，and it has been widely applied in the fi elds of anthropology，wildlife zoology，and epidemiology. Recent years，overseas veterinary researchers have already used CR method to estimate the outbreak numbers and prevalence rates of animal epidemic diseases，such as Scrapie and Foot-and-mouth disease. In addition，by calculating index such as the rate of missing report to evaluate the disease report system. However，CR method has not been applied and popularized in China，related researches were also insuffi cient in veterinary epidemiology area. Combining the characters of CR method with the current status and problems existing in veterinary work in China，CR method could be applied in the area of parameter calibration，assessment towards animal disease report system，as well as the rate estimation for veterinary drug abuse and bio-safety disposal. Beginning with this application，CR method is hoped to attract more attention and be applied in many more wide fi elds.

capture-recapture method；veterinary epidemiology；assessment on report system

S854.4

：A

：1005-944X（2017）05-0077-04

10.3969/j.issn.1005-944X.2017.05.022

国家科技支撑计划“家禽重要传染病防控净化技术集成研究与示范”（2015BAD12B05）

王幼明、沈朝建