公共卫生监测内容包括疾病监测、死因监测、环境监测、营养监测等^[6], 这里选择环境监测中公众普遍关心的空气PM_2.5为例。我们从广州市环境保护局获得了广州市2013年1月1日至2014年12月31日的空气PM_2.5监测数据, 分别用线图和日历热图两种方式进行可视化展示。首先, 将监测数据绘制成线图, 以监测时间为横坐标, 以PM_2.5浓度为纵坐标, 如图1所示。

图1

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	图1 广州市2013-2014 年PM2.5日均浓度线图

从线图可以大致看出PM_2.5浓度在同一年里先下降后上升的趋势。然而, 由于跨越时间较长, 时间轴过于密集, 无法从图上看出具体某天的情况, 也不便观察某一个月和某一周的变化情况。此时, 若绘制日历热图, 则可以从更细致的层面来描述空气PM_2.5浓度的情况, 如图2所示。日历热图的上方部分表示2013年的情况, 下方部分表示2014年的情况, 两个部分的图均可按月分为12个区, 各区中的每一列表示某一周的情况, 各列中每1个小方块表示1天, 方块中的颜色表示PM_2.5的浓度, 深红色表示PM_2.5最高浓度水平, 深绿色表示PM_2.5最低浓度水平。

图2

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	图2 广州市2013-2014 年PM2.5日均浓度（μ g/m3）日历热图

从日历热图上, 通过对不同月份的比较, 可以看出1月和12月的PM_2.5浓度明显高于6月和7月; 通过对2013年和2014年的情况进行比较, 可以看到2014年12月明显低于2013年12月, 说明2014年12月的空气情况相较上年有所改善。此外, 还可以清楚地看到同一月份, 甚至同一周里面, 哪几天PM_2.5的浓度更高, 比如2013年4月15日的PM_2.5浓度在同一月份里最高, 2013年12月10日的PM_2.5浓度在同一年里最高等。同样, 我们还可以观察哪些天PM_2.5浓度超标。根据我国《环境空气质量标准》^[7], PM_2.5二级浓度限值为24小时平均75 μ g/m³, 故图上标为橘黄色和红色均表示超标。从图2中可看到, 除了5月至9月, 其他月份空气PM_2.5浓度均出现不少超标天数, 尤其是冬季超标天数最多, 超标情况最严重, 可见广州空气状况并不乐观, 尤以冬季为甚。

然而, 这些信息在线图上均无法直观地获得, 故对公共卫生监测数据进行日历热图的可视化, 比普通线图揭示了更细致的信息。对于科研人员, 可以直观地发现一些规律, 为进一步深入分析提供线索。对于普通大众, 可以基于预测模型形成的预警热图了解某事件风险水平, 提前采取防护措施。

医院每天会对住院患者的体征如血压、脉搏等进行测量, 近些年兴起的便携式监测工具如运动手环、动态血压监测仪等可自动记录人体每天的健康信息。对这些逐日连续监测的健康信息进行可视化, 可帮助医护人员进行诊疗决策, 亦可让普通大众直观地了解自己的健康状况。特别地, 对于慢性病患者, 基于连续监测的医学指标进行直观展示, 可对其病情的控制和管理起到指导作用。

此处以某位服药控制的高血压患者2014年由便携式动态血压监测仪记录的收缩压为例, 绘制日历热图（图3）。收缩压值为24小时收缩压平均值, 如前所述, 图中每个小方块代表一天, 颜色深红代表收缩压最高, 深绿代表收缩压最低。从日历热图可以清楚地看到患者6月、7月、8月、9月的收缩压明显低于其他月份, 而12月、1月、2月、3月的收缩压则较高。对此, 若结合日历所对应的季节来分析, 是比较容易找到其生理学依据的。人体血压存在季节变化性, 呈现夏天低, 秋冬高的规律^[8]。秋冬季节, 尤其是冬季, 气温低, 冷刺激导致交感神经活性增高, 且肾脏排钠负荷增加, 故血压增高。秋季是脑卒中高发季节, 原因确与血压的骤然上升有关^[9]。日历热图上血压较低的6月、7月、8月刚好是炎热的夏季, 从秋季起血压逐渐开始上升, 而血压较高的12月、1月、2月则是寒冷的冬季。

图3

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	图3 某高血压患者2014 年动态收缩压（mmHg）日历热图

进一步观察日历热图可见, 患者血压在1月与2月的交界处出现骤然上升, 尤其是1月30日与1月31日相差较大。结合日历信息分析, 2014年1月30日刚好是传统节日除夕, 之后是春节, 很可能由于患者在除夕夜和春节期间不注意饮食控制, 摄入大量高脂、高能量食物, 导致血压波动。从2月份往后, 血压逐步回落, 在8月份时收缩压基本稳定在130 mmHg左右, 接近24小时动态血压正常标准（收缩压≤ 130 mmHg）^[10], 说明这段时间血压得到有效控制。此外, 仔细观察还可发现, 6月6日和9月 24日患者血压出现了异常的升高, 可能是患者当天外出应酬、饮食过量, 也可能是工作劳累、精神紧张等造成。

高血压患者通过观察到自己血压的日历热图, 可以清楚地看到当前控制措施的效果, 从而为患者的起居、行为提供持续的反馈, 激励患者坚持有效的措施, 减少不良行为。同时, 热图的变化规律也提醒患者, 在夏秋之交应注意控制饮食, 以清补为主, 避免造成血压剧烈波动; 在春节期间更应关心血压情况, 在食物选用方面可多加注意, 多食用低脂食物。对于医护人员来说, 日历热图可为诊疗决策提供重要信息, 比如冬季期间降压药的用量可适当增加^[11]。

总之, 个性化监测数据的可视化日历热图可为个体提供重要信息, 若能将日历热图应用于便携式监测仪或手机APP的动态监测, 对已收集的数据进行可视化, 呈现给患者或医护人员, 在健康管理和慢性病诊疗方面将能起到很好的促进效果。