科學家如何量化冠狀病毒等爆發的強度及其大流行潛力

科學家如何量化冠狀病毒等爆發的強度及其大流行潛力 一個感染者會將感染傳播給多少其他人? Bim / E +通過Getty Images

如果您看過2011年的電影,傳染性”,關於全球範圍內一種新病毒的大流行,那麼您已經聽說過“ R0”一詞。

發音為“ R naught”,這不只是好萊塢的專業術語。 它代表了流行病學中的一個重要概念,並且是疫情暴發期間公共衛生計劃的重要組成部分,例如當前的冠狀病毒大流行(自從在中國首次發現以來就已在全球傳播)。

科學家使用R0 – 複製編號 –描述傳染病爆發的強度。 R0估計值是表徵流行病或大規模爆發疫情的重要部分,包括 2003年SARS大流行中, 2009年H1N1流感大流行2014年西非埃博拉疫情。 流行病學家正在爭相確定導致SAV-CoV-2(可導致COVID-19的病毒)的疾病。

疾病會傳播多少?

疾病的R0的正式定義是感染者在感染期間平均引起的病例數。


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科學家如何量化冠狀病毒等爆發的強度及其大流行潛力 R0描述了感染者將繼續導致多少疾病病例–在這種設想的情況下,R0 = 2。 談話, CC BY-ND

該術語以兩種不同的方式使用。

基本繁殖數代表病原體的最大流行潛力。 它描述瞭如果感染者進入一個完全易感的社區會發生什麼,因此是基於理想情況的估計。

有效繁殖數量取決於種群當前的易感性。 基於諸如某些人是否已接種該疾病的疫苗或某些人是否由於事先接觸病原體而具有免疫力等因素,這種傳播潛力的測量可能低於基本繁殖數。 因此,有效R0隨時間而變化,並且是基於總體內部更實際情況的估計。

重要的是要意識到 基本有效R0取決於情況。 它受病原體特性(例如傳染性)的影響。 它受到寄主人口的影響,例如,人們由於營養狀況或其他可能損害人體免疫系統的疾病而易感。 而且它受到環境的影響,包括人口統計,社會經濟和氣候因素。

例如, 麻疹的R0為12至18,具體取決於人口密度和預期壽命。 R0很大,主要是因為麻疹病毒具有高度傳染性。

另一方面,流感病毒的傳染性較低, 其R0從2到3。 因此,流感不會引起與麻疹相同的爆炸性爆發,但由於其具有突變和逃避人類免疫系統的能力而持續存在。

是什麼使R0對公共衛生有用?

人口統計學家阿爾弗雷德·洛特卡(Alfred Lotka)提出了1920年代的生殖數量,以衡量特定人口的生殖率。

在1950中, 流行病學家喬治·麥克唐納(George MacDonald)建議 用它來描述瘧疾的傳播潛力。 他建議,如果R0小於1,則該疾病將在人群中消亡,因為平均而言,感染者會傳染給少於一個其他易感者。 另一方面,如果R0大於1,則疾病會傳播。

當公共衛生機構想出如何應對疾病暴發時,他們正試圖將R0降至1以下。這對於R0較高的麻疹等疾病來說很難。 它是 對於人口稠密地區的麻疹尤其具有挑戰性 例如印度和中國,那裡的R0較高,而人們分佈的地區更多。

對於 2003年SARS大流行,科學家估計原始R0約為2.75。 一兩個月後,由於乾預策略(包括隔離和隔離活動)的巨大努力,有效R0降至1以下。

但是,大流行仍在繼續。 平均而言,感染者傳播給少於一個易感個體的機會,偶爾一個人傳播給數十甚至數百個其他病例。 這個現象 被稱為超級傳播。 在新加坡,香港和北京的SARS流行期間,官員多次記錄了超級吊具事件。

科學家如何量化冠狀病毒等爆發的強度及其大流行潛力 擔心冠狀病毒從中國大陸蔓延的香港人於2020年XNUMX月戴上口罩。 美聯社照片/ Vincent Yu

冠狀病毒SARS-CoV-0的R2

許多小組已經估計了這種新的冠狀病毒的R0。 帝國學院小組估計R0為 在1.5到3.5之間。 預測未來情況的大多數建模仿真都使用該範圍內的R0。

這些差異不足為奇。 估算R0的許多因素尚不確定,例如估算病例數時,尤其是在爆發初期。

根據目前的估計,對未來冠狀病毒病例數的預測充滿不確定性,可能會有些不准確。

出現這些困難的原因很多。

首先,這種病毒病原體的基本特性(如傳染期)尚不清楚。

其次,研究人員不知道有多少輕度病例或感染不會導致症狀,但監測並未發現這些病例或感染正在蔓延。

第三,大多數患有這種新的冠狀病毒的人的確會康復,因此很可能會再次免疫。 目前尚不清楚人口易感性的變化將如何影響感染的未來傳播。 隨著病毒進入新的地區和社區,它會遇到各種健康狀況不同的疾病,這些疾病會影響他們對疾病的敏感性,以及不同的社會結構,這都會影響其傳播。

最後,可能是最重要的原因,沒人知道當前疾病控制措施的未來影響。 流行病學家當前對R0的估計並沒有說明諸如 旅行限制, 社會疏遠自我檢疫工作 將影響病毒的持續傳播。

關於作者

流行病學教授兼主席約瑟夫·艾森伯格(Joseph Eisenberg) 密歇根大學

本文重新發表 談話 根據知識共享許可。 閱讀 原創文章.

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