Basisreproduktionszahl (R₀) und Erkrankungsraten

Die Basisreproduktionszahl, geschrieben R₀, ist die durchschnittliche Anzahl von Sekundärinfektionen, die von einem einzelnen infektiösen Fall in einer vollständig anfälligen Population erzeugt werden. Zusammen mit den Erkrankungsraten, die den Anteil einer exponierten Population zählen, der infiziert wird, geben sie Epidemiologen kompakte Maße dafür, wie übertragbar ein Virus ist und ob ein Ausbruch wachsen oder abklingen wird.

Definition

Die Basisreproduktionszahl (R₀) ist die erwartete Anzahl von Sekundärfällen, die von einer typischen infektiösen Person in einer vollständig anfälligen Population erzeugt werden; die Erkrankungsrate ist der Anteil einer definierten Risikopopulation, der über einen bestimmten Zeitraum eine Infektion entwickelt.

Scope

Dieses Thema definiert R₀ und die verwandte effektive Reproduktionszahl (Rt), erklärt die Schwellenbedingung, die Wachstum von Rückgang trennt, und führt Erkrankungsraten und sekundäre Erkrankungsraten als kumulative Maße der Ausbreitung ein. Es behandelt diese als quantitative epidemiologische Konzepte, adressiert ihre Interpretation und Einschränkungen und liefert keine Schwellenwerte für Maßnahmen in einem spezifischen Ausbruch.

Core questions

• Was misst R₀, und was ist der Schwellenwert bei R₀ = 1?
• Wie unterscheidet sich die effektive Reproduktionszahl (Rt) von R₀?
• Was bestimmt den Wert von R₀ für ein bestimmtes Virus und eine bestimmte Umgebung?
• Was ist eine Erkrankungsrate, und wie unterscheidet sich eine sekundäre Erkrankungsrate davon?
• Warum können die gemeldeten R₀-Werte für dasselbe Virus so stark variieren?

Key concepts

• Basisreproduktionszahl (R0)
• Effektive Reproduktionszahl (Rt)
• Schwellenwerttheorem (R = 1)
• Erkrankungsrate
• Sekundäre Erkrankungsrate
• Kontaktrate, Übertragungswahrscheinlichkeit und Infektionsdauer
• Kontextabhängigkeit von R0

Mechanisms

R₀ kann als das Produkt aus der Kontaktrate zwischen Wirten, der Übertragungswahrscheinlichkeit pro Kontakt und der durchschnittlichen Dauer der Infektiosität verstanden werden. Wenn R₀ eins überschreitet, ersetzt sich jeder Fall mehr als selbst, und die Infektion breitet sich aus; wenn sie unter eins liegt, sterben Übertragungsketten aus. Wenn anfällige Personen durch Infektion oder Impfung dezimiert werden, fällt die effektive Reproduktionszahl Rt unter R₀, und die Epidemie kehrt sich um, sobald Rt eins überschreitet. Da Kontaktraten und Übertragungswahrscheinlichkeiten vom Populationsverhalten und der Umgebung abhängen, ist R₀ keine feste biologische Konstante, sondern eine Eigenschaft eines Virus in einem bestimmten Kontext, weshalb veröffentlichte Schätzungen variieren. Die Erkrankungsrate misst das kumulative Ergebnis dieser Dynamik in einer exponierten Gruppe, und die sekundäre Erkrankungsrate isoliert die Übertragung auf Kontakte bekannter Fälle, zum Beispiel innerhalb von Haushalten.

Clinical relevance

Reproduktionszahlen und Erkrankungsraten sind die zusammenfassenden Statistiken, durch die die Bedrohung durch ein Virus kommuniziert wird und durch die die Auswirkungen von Interventionen auf Populationsebene beurteilt werden. Sie werden hier vorgestellt, um zu erklären, wie Übertragbarkeit quantifiziert und interpretiert wird; sie sind keine klinischen Entscheidungsregeln und beschreiben weder individuelles Risiko noch Management.

Epidemiology

Schätzungen von R₀ variieren je nach Viren und Umgebungen, und dasselbe Virus kann in verschiedenen Populationen unterschiedliche Werte aufweisen, ein Punkt, der in kritischen Überprüfungen der Schätzung und Berichterstattung von R₀ betont wird. Zeitlich variierende Reproduktionszahlmethoden ermöglichen es, Rt während einer Epidemie zu verfolgen, und Haushaltsstudien liefern sekundäre Erkrankungsraten, die die Übertragung in einer definierten Kontaktgruppe quantifizieren, wie in der Metaanalyse der SARS-CoV-2-Haushaltsübertragung.

History

Das Konzept der Reproduktionszahl entstand aus der mathematischen Epidemiologie des frühen 20. Jahrhunderts und dem Schwellenwerttheorem von Epidemiemodellen und wurde in der Synthese von Anderson und May aus dem Jahr 1991 als zentrale organisierende Größe konsolidiert. Methoden zur Schätzung der zeitlich variierenden Reproduktionszahl während laufender Epidemien, wie der von Cori und Kollegen 2013 eingeführte Rahmen, erweiterten das Konzept zu einem praktischen Echtzeit-Werkzeug, während spätere Kommentare die Sorgfalt betonten, die bei der Interpretation von R₀-Werten erforderlich ist.

Debates

Wie vergleichbar sind die gemeldeten R₀-Werte?

Da R₀ von Kontaktmustern, Populationsstruktur und Schätzungsmethode sowie vom Virus abhängt, können die für denselben Erreger gemeldeten Werte erheblich voneinander abweichen; Kommentatoren argumentieren, dass R₀ oft als feste biologische Konstante behandelt wird, obwohl sie tatsächlich kontextabhängig ist.

Key figures

• Roy Anderson
• Robert May
• Anne Cori
• Christophe Fraser

Seminal works

• anderson-may-1991
• cori-2013

Frequently asked questions

Was bedeutet es, wenn R₀ über oder unter 1 liegt?

Wenn R₀ größer als 1 ist, erzeugt jeder Fall im Durchschnitt mehr als einen weiteren Fall, und die Infektion kann sich in einer anfälligen Population ausbreiten; wenn sie unter 1 liegt, schrumpfen die Übertragungsketten, und der Ausbruch klingt ab. Die effektive Reproduktionszahl Rt wendet denselben Schwellenwert an, sobald Immunität aufgebaut wurde.

Warum geben Quellen unterschiedliche R₀-Werte für dasselbe Virus an?

R₀ hängt nicht nur vom Virus ab, sondern auch von Kontaktmustern, der Populationsstruktur und der zur Schätzung verwendeten Methode, daher variiert sie je nach Umgebung und Studie; sie sollte am besten als kontextabhängige Zusammenfassung und nicht als einzelne feste Zahl gelesen werden.