科学家如何量化冠状病毒等爆发的强度及其大流行潜力

科学家如何量化冠状病毒等爆发的强度及其大流行潜力 一个感染者会将感染传播给多少其他人? Bim / E +通过Getty Images

如果您看过2011年的电影,传染性”,关于全球范围内一种新病毒的大流行,那么您已经听说过“ R0”一词。

发音为“ R naught”,这不只是好莱坞的专业术语。 它代表了流行病学中的一个重要概念,并且是疫情暴发期间公共卫生计划的重要组成部分,例如当前的冠状病毒大流行(自从在中国首次发现以来就已在全球传播)。

科学家使用R0 – 复制编号 –描述传染病爆发的强度。 R0估计值是表征流行病或大规模爆发疫情的重要部分,包括 2003年SARS大流行中, 2009年H1N1流感大流行 以及 2014年西非埃博拉疫情。 流行病学家正在争相确定有关SARS-CoV-2(引起COVID-19的病毒)的信息。

疾病会传播多少?

疾病的R0的正式定义是感染者在其感染期间平均引起的病例数。

科学家如何量化冠状病毒等爆发的强度及其大流行潜力 R0描述了感染者将继续导致多少疾病病例–在这种设想的情况下,R0 = 2。 谈话, CC BY-ND

该术语以两种不同的方式使用。

基本繁殖数代表病原体的最大流行潜力。 它描述了如果感染者进入一个完全易感的社区会发生什么,因此是基于理想情况的估计。


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有效繁殖数量取决于种群当前的易感性。 基于诸如某些人是否已接种该疾病的疫苗或某些人是否由于事先接触病原体而具有免疫力等因素,这种传播潜力的测量可能低于基本繁殖数。 因此,有效R0随时间而变化,并且是基于总体内部更实际情况的估计。

重要的是要意识到 基本有效R0取决于情况。 它受病原体特性(例如传染性)的影响。 它受到寄主人口的影响-例如,人们由于营养状况或其他可能损害人体免疫系统的疾病而易感。 而且它受到环境的影响,包括人口统计,社会经济和气候因素。

例如, 麻疹的R0为12至18,具体取决于人口密度和预期寿命。 R0很大,主要是因为麻疹病毒具有高度传染性。

另一方面,流感病毒的传染性较低, 其R0从2到3。 因此,流感不会引起与麻疹相同的爆炸性爆发,但由于其具有突变和逃避人类免疫系统的能力而持续存在。

是什么使R0对公共卫生有用?

人口统计学家阿尔弗雷德·洛特卡(Alfred Lotka)提出了1920年代的生殖数量,以衡量特定人口的生殖率。

在1950s, 流行病学家乔治·麦克唐纳(George MacDonald)建议 用它来描述疟疾的传播潜力。 他建议,如果R0小于1,则该疾病将在人群中消亡,因为平均而言,感染者会传染给少于一个其他易感者。 另一方面,如果R0大于1,则疾病会传播。

当公共卫生机构想出如何应对疾病暴发时,他们正试图将R0降至1以下。这对于R0较高的麻疹等疾病来说很难。 它是 对于人口稠密地区的麻疹尤其具有挑战性 例如印度和中国,那里的R0较高,而人们分布的地区更多。

对于 2003年SARS大流行,科学家估计原始R0约为2.75。 一两个月后,由于干预策略(包括隔离和隔离活动)的巨大努力,有效R0降至1以下。

但是,大流行仍在继续。 平均而言,感染者仅传播给少于一个易感人群,有时一个人传播给数十甚至数百个其他病例。 这个现象 被称为超级传播。 在新加坡,香港和北京的SARS流行期间,官员多次记录了超级吊具事件。

科学家如何量化冠状病毒等爆发的强度及其大流行潜力 担心冠状病毒从中国大陆蔓延的香港人于2020年XNUMX月戴上口罩。 美联社照片/ Vincent Yu

冠状病毒SARS-CoV-0的R2

许多小组已经估计了这种新的冠状病毒的R0。 帝国学院小组估计R0为 在1.5到3.5之间。 预测未来情况的大多数建模仿真都使用该范围内的R0。

这些差异不足为奇。 估算R0的许多因素尚不确定,例如估算病例数时,尤其是在爆发初期。

根据目前的估计,对未来冠状病毒病例数的预测充满不确定性,可能会有些不准确。

出现这些困难的原因很多。

首先,这种病毒病原体的基本特性(如传染期)尚不清楚。

其次,研究人员不知道有多少轻度病例或感染没有导致症状,但通过监测却没有漏掉,但仍在传播这种疾病。

第三,大多数患有这种新的冠状病毒的人的确会康复,因此很可能会再次免疫。 目前尚不清楚人口易感性的变化将如何影响感染的未来传播。 随着病毒进入新的地区和社区,它会遇到各种健康状况不同的疾病,这些疾病会影响他们对疾病的敏感性,以及不同的社会结构,这都会影响其传播。

最后,可能是最重要的原因,没人知道当前疾病控制措施的未来影响。 流行病学家目前对R0的估计并没有说明诸如 旅行限制, 社会疏远自我检疫工作 将影响病毒的持续传播。

关于作者

流行病学教授兼主席约瑟夫·艾森伯格(Joseph Eisenberg) 密歇根大学

本文重新发表 谈话 根据知识共享许可。 阅读 原创文章.


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