عدد تکثیر پایه و آستانه

عدد تکثیر پایه، که با R0 نشان داده می‌شود، میانگین تعداد عفونت‌های ثانویه است که یک فرد عفونی معمولی در یک جمعیت کاملاً مستعد ایجاد می‌کند. ویژگی اصلی آن یک آستانه در عدد یک است: هنگامی که R0 از یک فراتر رود، یک عامل بیماری‌زا که وارد جمعیت شده می‌تواند گسترش یابد، در حالی که وقتی R0 کمتر از یک باشد، زنجیره‌های انتقال تمایل به از بین رفتن دارند. این کمیت واحد، بخش عمده‌ای از نحوه استدلال اپیدمیولوژیست‌ها در مورد اینکه آیا یک بیماری گسترش خواهد یافت و با چه سرعتی، را سازماندهی می‌کند.

Definition

عدد تکثیر پایه (R0) تعداد مورد انتظار موارد ثانویه تولید شده توسط یک مورد عفونی منفرد است که وارد یک جمعیت کاملاً مستعد می‌شود؛ یک اپیدمی تنها زمانی می‌تواند رشد کند که R0 بزرگتر از یک باشد.

Scope

این مدخل تعریف R0، قضیه آستانه که به آن معنا می‌بخشد، تمایز بین عدد تکثیر پایه و عدد تکثیر مؤثر که با کاهش حساسیت تغییر می‌کند، و رویکرد نسل بعدی که برای محاسبه R0 در جمعیت‌های ساختاریافته استفاده می‌شود را پوشش می‌دهد. این یک موضوع روش‌شناختی و مفهومی است، نه راهنمایی بالینی.

Core questions

• R0 دقیقاً چه چیزی را می‌شمارد و تحت چه مفروضاتی؟
• چرا مقدار یک به عنوان یک آستانه اپیدمی عمل می‌کند؟
• چگونه عدد تکثیر مؤثر با R0 متفاوت است، زمانی که یک جمعیت ایمنی کسب می‌کند؟
• چگونه R0 محاسبه می‌شود وقتی میزبان‌ها در نرخ تماس یا انتقال خود متفاوت هستند؟

Key concepts

• عدد تکثیر پایه (R0)
• عدد تکثیر مؤثر (Rt)
• آستانه اپیدمی (R = 1)
• آستانه ایمنی گله
• ماتریس نسل بعدی
• کاهش افراد مستعد

Key theories

قضیه آستانه

کرمک و مک‌کندریک نشان دادند که یک اپیدمی نیاز دارد که چگالی افراد مستعد از یک مقدار بحرانی فراتر رود، و اصل آستانه را برقرار کردند که یک عفونت معرفی شده تنها زمانی رشد می‌کند که هر مورد بیش از خود را جایگزین کند.

تعریف عملگر نسل بعدی

دیکمن و همکاران R0 را به عنوان مقدار ویژه غالب عملگر نسل بعدی تعریف کردند و معنایی دقیق و قابل محاسبه به عدد تکثیر در جمعیت‌های ناهمگن و دارای ساختار بخش‌بندی شده دادند.

Mechanisms

R0 را می‌توان به عنوان حاصل‌ضرب نرخ تماس، احتمال انتقال در هر تماس، و مدت زمان عفونت‌زایی در یک جمعیت کاملاً مستعد در نظر گرفت. با پیشرفت اپیدمی، افراد مستعد کاهش می‌یابند و عدد تکثیر واقعی به زیر R0 می‌رسد؛ عدد تکثیر مؤثر این روند را دنبال می‌کند و اپیدمی زمانی به اوج خود می‌رسد که از یک عبور کند. در جمعیت‌هایی که افراد در تماس یا قابلیت انتقال متفاوت هستند، R0 به عنوان مقدار ویژه غالب یک ماتریس نسل بعدی به دست می‌آید که نشان می‌دهد هر نوع چند عفونت در هر نوع دیگر تولید می‌کند. رابطه آستانه همچنین کسر ایمنی گله را نشان می‌دهد، یعنی سهمی از جمعیت که باید ایمن باشد تا تکثیر مؤثر به زیر یک برسد.

Clinical relevance

عدد تکثیر چارچوبی را برای تحلیلگران بهداشت عمومی فراهم می‌کند تا ارزیابی کنند که آیا یک شیوع در حال رشد است و چه مقدار ایمنی یا کاهش تماس برای متوقف کردن آن لازم است. این یک مفهوم مرجع است که گسترش جمعیت را توصیف می‌کند و مبنایی برای تصمیم‌گیری‌های تشخیصی یا درمانی فردی نیست.

Epidemiology

مقادیر تخمینی R0 در بین عوامل بیماری‌زا و محیط‌ها به طور گسترده‌ای متفاوت است و به ساختار تماس و روش‌های مورد استفاده بستگی دارد، بنابراین ارقام منتشر شده بهتر است به عنوان تخمین‌های خاص محیطی خوانده شوند تا ثابت‌های جهانی. این چارچوب از تحلیل‌های کلاسیک عفونت‌های دوران کودکی تا ارزیابی‌های شیوع‌های نوظهور به کار گرفته شده است.

History

ایده آستانه به نظریه اپیدمی کرمک و مک‌کندریک در سال ۱۹۲۷ بازمی‌گردد. اصطلاح و نمادگذاری برای عدد تکثیر پایه در اواخر قرن بیستم تثبیت شد، با آندرسون و می که R0 را در اکولوژی بیماری‌های عفونی رایج کردند و دیکمن و همکاران که تعریف دقیق نسل بعدی را ارائه دادند که آن را در جمعیت‌های ساختاریافته قابل محاسبه کرد.

Debates

آیا R0 یک عدد واحد و به خوبی تعریف شده است؟

از آنجا که R0 به ساختار مدل، ناهمگونی میزبان فرض شده، و روش محاسبه بستگی دارد، یک شیوع مشابه می‌تواند تخمین‌های R0 متفاوتی را به همراه داشته باشد؛ تعریف نسل بعدی این ابهام را کاهش می‌دهد اما آن را از بین نمی‌برد، بنابراین مقادیر گزارش شده باید با مفروضات آنها خوانده شوند.

Key figures

• William Ogilvy Kermack
• Anderson Gray McKendrick
• Odo Diekmann
• Hans Heesterbeek
• Roy Anderson
• Robert May

Seminal works

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

Frequently asked questions

تفاوت بین R0 و عدد تکثیر مؤثر چیست؟

R0 فرض می‌کند که همه مستعد هستند، در حالی که عدد تکثیر مؤثر سطح فعلی حساسیت و کنترل را منعکس می‌کند؛ عدد مؤثر با افزایش ایمنی و اعمال مداخلات به زیر R0 کاهش می‌یابد.

آیا R0 بالاتر همیشه به معنای بیماری خطرناک‌تر است؟

لزوماً خیر. R0 قابلیت انتقال را اندازه‌گیری می‌کند، نه شدت؛ یک عفونت بسیار قابل انتقال ممکن است خفیف باشد، در حالی که یک عفونت کمتر قابل انتقال ممکن است نتایج شدیدی ایجاد کند.