عدد تکثیر پایه (R₀) و نرخ‌های حمله

عدد تکثیر پایه، که با R₀ نمایش داده می‌شود، میانگین تعداد عفونت‌های ثانویه تولید شده توسط یک مورد عفونی منفرد است که وارد جمعیتی کاملاً مستعد می‌شود. این عدد، همراه با نرخ‌های حمله که نسبت جمعیت در معرض خطر را که آلوده می‌شوند شمارش می‌کند، معیارهای فشرده‌ای را به اپیدمیولوژیست‌ها ارائه می‌دهد که نشان می‌دهد یک ویروس چقدر قابل انتقال است و آیا یک شیوع رشد خواهد کرد یا از بین خواهد رفت.

Definition

عدد تکثیر پایه (R₀) تعداد مورد انتظار موارد ثانویه تولید شده توسط یک فرد عفونی معمولی در یک جمعیت کاملاً مستعد است؛ نرخ حمله نسبت جمعیتی تعریف شده در معرض خطر است که در یک دوره زمانی مشخص دچار عفونت می‌شود.

Scope

این موضوع R₀ و عدد تکثیر مؤثر مرتبط (Rt) را تعریف می‌کند، وضعیت آستانه‌ای را که رشد را از کاهش جدا می‌کند توضیح می‌دهد، و نرخ‌های حمله و نرخ‌های حمله ثانویه را به عنوان معیارهای تجمعی گسترش معرفی می‌کند. این مفاهیم به عنوان مفاهیم کمی اپیدمیولوژیک مورد بررسی قرار می‌گیرند، تفسیر و محدودیت‌های آن‌ها توضیح داده می‌شود، و آستانه‌هایی برای اقدام در هیچ شیوع خاصی ارائه نمی‌شود.

Core questions

• R₀ چه چیزی را اندازه‌گیری می‌کند و آستانه در R₀ = 1 چیست؟
• عدد تکثیر مؤثر (Rt) چگونه با R₀ تفاوت دارد؟
• چه عواملی مقدار R₀ را برای یک ویروس و محیط معین تعیین می‌کنند؟
• نرخ حمله چیست و نرخ حمله ثانویه چگونه با آن تفاوت دارد؟
• چرا مقادیر R₀ گزارش شده برای یک ویروس می‌تواند تا این حد متفاوت باشد؟

Key concepts

• عدد تکثیر پایه (R0)
• عدد تکثیر مؤثر (Rt)
• قضیه آستانه (R = 1)
• نرخ حمله
• نرخ حمله ثانویه
• نرخ تماس، احتمال انتقال، و مدت زمان عفونت‌زایی
• وابستگی R0 به زمینه

Mechanisms

R₀ را می‌توان به عنوان حاصل‌ضرب نرخ تماس بین میزبان‌ها، احتمال انتقال به ازای هر تماس، و میانگین مدت زمان عفونت‌زایی درک کرد. هنگامی که R₀ از یک فراتر رود، هر مورد بیش از خود را جایگزین می‌کند و عفونت گسترش می‌یابد؛ هنگامی که کمتر از یک باشد، زنجیره‌های انتقال از بین می‌روند. با کاهش افراد مستعد به دلیل عفونت یا واکسیناسیون، عدد تکثیر مؤثر Rt به زیر R₀ کاهش می‌یابد، و اپیدمی پس از عبور Rt از یک، تغییر مسیر می‌دهد. از آنجا که نرخ‌های تماس و احتمالات انتقال به رفتار جمعیت و محیط بستگی دارد، R₀ یک ثابت بیولوژیکی ثابت نیست بلکه ویژگی یک ویروس در یک زمینه خاص است، به همین دلیل تخمین‌های منتشر شده متفاوت است. نرخ حمله نتیجه تجمعی این دینامیک‌ها را در یک گروه در معرض خطر اندازه‌گیری می‌کند، و نرخ حمله ثانویه انتقال را به تماس‌های موارد شناخته شده، به عنوان مثال در داخل خانوارها، محدود می‌کند.

Clinical relevance

اعداد تکثیر و نرخ‌های حمله، آمارهای خلاصه‌ای هستند که از طریق آن‌ها تهدید ناشی از یک ویروس منتقل می‌شود و از طریق آن‌ها تأثیر مداخلات در سطح جمعیت سنجیده می‌شود. آن‌ها در اینجا برای توضیح چگونگی کمی‌سازی و تفسیر قابلیت انتقال ارائه شده‌اند؛ آن‌ها قوانین تصمیم‌گیری بالینی نیستند و خطر یا مدیریت فردی را توصیف نمی‌کنند.

Epidemiology

تخمین‌های R₀ در بین ویروس‌ها و محیط‌ها متفاوت است، و یک ویروس می‌تواند مقادیر متفاوتی را در جمعیت‌های مختلف نشان دهد، نکته‌ای که در بررسی‌های انتقادی نحوه تخمین و گزارش R₀ تأکید شده است. روش‌های عدد تکثیر متغیر با زمان امکان ردیابی Rt را در طول یک اپیدمی فراهم می‌کنند، و مطالعات خانوار نرخ‌های حمله ثانویه را ارائه می‌دهند که انتقال را در یک گروه تماس تعریف شده کمی‌سازی می‌کند، مانند متاآنالیز انتقال SARS-CoV-2 در خانوار.

History

مفهوم عدد تکثیر از اپیدمیولوژی ریاضی اوایل قرن بیستم و قضیه آستانه مدل‌های اپیدمی رشد کرد و در سنتز سال 1991 اندرسون و می به عنوان یک کمیت سازمان‌دهنده مرکزی تثبیت شد. روش‌های تخمین عدد تکثیر متغیر با زمان در طول اپیدمی‌های جاری، مانند چارچوبی که توسط کوری و همکاران در سال 2013 معرفی شد، این مفهوم را به یک ابزار عملی در زمان واقعی گسترش داد، در حالی که تفسیرهای بعدی بر دقت لازم در تفسیر مقادیر R₀ تأکید کردند.

Debates

مقادیر R₀ گزارش شده چقدر قابل مقایسه هستند؟

از آنجا که R₀ به الگوهای تماس، ساختار جمعیت، و روش تخمین و همچنین به ویروس بستگی دارد، مقادیر گزارش شده برای یک پاتوژن می‌تواند به طور قابل توجهی متفاوت باشد؛ مفسران استدلال می‌کنند که R₀ اغلب به عنوان یک ثابت بیولوژیکی ثابت در نظر گرفته می‌شود در حالی که در واقع وابسته به زمینه است.

Key figures

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

Seminal works

• anderson-may-1991
• cori-2013

Frequently asked questions

وقتی R₀ بالاتر یا پایین‌تر از 1 باشد به چه معناست؟

اگر R₀ بزرگتر از 1 باشد، هر مورد به طور متوسط بیش از یک مورد دیگر تولید می‌کند و عفونت می‌تواند در یک جمعیت مستعد گسترش یابد؛ اگر کمتر از 1 باشد، زنجیره‌های انتقال کوچک می‌شوند و شیوع از بین می‌رود. عدد تکثیر مؤثر Rt همان آستانه را پس از ایجاد ایمنی اعمال می‌کند.

چرا منابع مختلف مقادیر R₀ متفاوتی را برای یک ویروس ارائه می‌دهند؟

R₀ نه تنها به ویروس بلکه به الگوهای تماس، ساختار جمعیت، و روش مورد استفاده برای تخمین آن بستگی دارد، بنابراین بر اساس محیط و مطالعه متفاوت است؛ بهتر است آن را به عنوان یک خلاصه وابسته به زمینه در نظر گرفت تا یک عدد ثابت و واحد.