نماذج القابلية-التعرض-العدوى-الشفاء (SEIR)

نماذج SEIR هي نماذج مقصورة لانتقال الأمراض تقسم السكان إلى أشخاص قابلين للإصابة، ومعرضين (مصابين ولكن ليسوا معديين بعد)، ومعديين، ومتعافين، ثم تصف تدفق الأفراد بين هذه المقصورات بمرور الوقت. من خلال إضافة مرحلة التعرض (الكامنة) إلى بنية SIR الأبسط، يلتقط نموذج SEIR التأخير بين الإصابة والعدوى الذي يميز العديد من الأمراض، وهو أحد الأطر الأساسية في وبائيات الأمراض المعدية.

Definition

نموذج SEIR هو نموذج انتقال مقصوري يقسم السكان إلى فئات قابلة للإصابة، ومعرضة (كامنة)، ومعدية، ومتعافية، ويستخدم معدلات الانتقال بين هذه الفئات لوصف كيفية تطور الوباء بمرور الوقت.

Scope

يشرح هذا المدخل فكرة النمذجة المقصورة، ومعنى مقصورات S و E و I و R والانتقالات بينها، وعلاقة هذه النماذج بعدد التكاثر، والافتراضات التبسيطية التي تفترضها. إنه موضوع مرجعي منهجي، وليس إرشادات سريرية.

Core questions

• ماذا تمثل مقصورات S و E و I و R، وكيف ينتقل الأفراد بينها؟
• لماذا يهم إضافة مقصورة التعرض، وكيف يختلف SEIR عن SIR؟
• كيف ترتبط بنية النموذج بعدد التكاثر الأساسي؟
• ما هي الافتراضات، مثل الخلط المتجانس، التي تفترضها هذه النماذج؟

Key concepts

• مقصورة القابلية للإصابة (S)
• مقصورة التعرض / الكمون (E)
• مقصورة العدوى (I)
• مقصورة الشفاء / الإزالة (R)
• معدلات الانتقال (العدوى، التقدم، الشفاء)
• افتراض الخلط المتجانس
• العلاقة بـ R0 والعتبة

Key theories

النمذجة الوبائية المقصورة

قدم كيرماك وماكيندريك النهج المقصوري الذي يمثل الوباء كتدفقات بين فئات القابلين للإصابة والمعديين والمتعافين، وهو الإطار الذي توسعته نماذج SEIR بإدخال مقصورة كامنة (معرضة).

اشتقاق الجيل التالي لـ R0 في النماذج المقصورة

أظهر ديكمان وزملاؤه كيفية اشتقاق عدد التكاثر الأساسي مباشرة من بنية النموذج المقصوري عبر مصفوفة الجيل التالي، وربط معدلات انتقال SEIR بسلوك عتبة النموذج.

Mechanisms

في نموذج SEIR، يصبح الأفراد المعرضون للإصابة معرضين بمعدل يعتمد على الاتصال بالأفراد المعديين؛ يتقدم الأفراد المعرضون إلى فئة المعديين بعد فترة كمون؛ يتعافى الأفراد المعديون (أو يتم إزالتهم) بعد فترة العدوى؛ ويُفترض عادةً أن الأفراد المتعافين محصنون. تُكتب هذه التدفقات كمعدلات انتقال، وينشأ عدد التكاثر الأساسي من مجموعها. تفترض الأشكال الأبسط خلطًا متجانسًا، ومعدلات ثابتة، وسكانًا مغلقين، ويمكن تخفيف هذه الافتراضات عن طريق إضافة مقصورات للعمر، أو الهيكل المكاني، أو تضاؤل المناعة. تحذف الحالة الخاصة SIR المقصورة المعرضة عندما تكون فترة الكمون ضئيلة.

Clinical relevance

تعتبر النماذج المقصورة مثل SEIR أساسًا لكيفية قيام المحللين بتوقع مسارات الأوبئة واستكشاف، على مستوى السكان، كيف يمكن أن تؤدي التغيرات في الاتصال أو المناعة إلى تغيير الانتشار. إنها إطار نمذجة مرجعي يصف ديناميكيات السكان وليست أساسًا لقرارات التشخيص أو العلاج الفردية.

Epidemiology

استُخدمت نماذج SEIR والنماذج المقصورة ذات الصلة لدراسة مجموعة واسعة من العدوى ذات المرحلة الكامنة ولتفسير بيانات التفشي؛ تعتمد توقعاتها بشكل كبير على المعلمات والبنية المفترضة، لذا يُفضل قراءة المخرجات على أنها تعتمد على السيناريو بدلاً من كونها تنبؤات دقيقة.

History

نشأ الإطار المقصوري مع كيرماك وماكيندريك في عام 1927. وعلى مدى العقود التالية، تم تطويره إلى عائلتي SIR و SEIR وتم تجميعه بواسطة أندرسون وماي، بينما أوضحت طرق الجيل التالي لديكمان وزملاؤه كيف يتبع عدد التكاثر من الهيكل المقصوري.

Debates

ما مدى واقعية بنية النموذج؟

نماذج SEIR البسيطة ذات الخلط المتجانس شفافة ولكنها قد تسيء تقدير الديناميكيات عندما تكون السكان منظمة بقوة حسب العمر أو الاتصال؛ فكمية عدم التجانس التي يجب بناؤها توازن بين الواقعية وسهولة المعالجة وقابلية التحديد، وهو حكم نمذجة متكرر.

Key figures

• William Ogilvy Kermack
• Anderson Gray McKendrick
• Roy Anderson
• Robert May
• Odo Diekmann
• Matt Keeling

Seminal works

• kermack-mckendrick-1927
• diekmann-1990
• anderson-may-1991

Frequently asked questions

ما الفرق بين نماذج SIR و SEIR؟

يضيف نموذج SEIR مقصورة تعرض (كامنة) للأفراد المصابين ولكن ليسوا معديين بعد، بينما يحذف نموذج SIR هذه المرحلة ويفترض أن الأفراد يصبحون معديين بمجرد إصابتهم.

ماذا تعني مقصورة 'التعرض'؟

إنها تمثل الأشخاص الذين أصيبوا ولكنهم ما زالوا في فترة الكمون ولا يمكنهم نقل العامل الممرض بعد؛ ثم يتقدمون لاحقًا إلى مقصورة العدوى.