ค่าการแพร่เชื้อพื้นฐานและค่าเกณฑ์

ค่าการแพร่เชื้อพื้นฐาน (basic reproduction number) ซึ่งเขียนแทนด้วย R0 คือจำนวนเฉลี่ยของการติดเชื้อทุติยภูมิที่บุคคลที่ติดเชื้อทั่วไปหนึ่งคนสร้างขึ้นในประชากรที่มีความอ่อนแอต่อโรคอย่างเต็มที่ คุณลักษณะที่สำคัญคือค่าเกณฑ์ที่หนึ่ง: เมื่อ R0 เกินหนึ่ง เชื้อโรคที่เข้าสู่ประชากรสามารถแพร่กระจายได้ ในขณะที่เมื่อ R0 ต่ำกว่าหนึ่ง ห่วงโซ่การแพร่เชื้อมีแนวโน้มที่จะหยุดลง ปริมาณเดียวนี้เป็นตัวจัดระเบียบแนวคิดส่วนใหญ่ที่นักระบาดวิทยาใช้ในการพิจารณาว่าโรคจะแพร่กระจายหรือไม่และเร็วเพียงใด

Definition

ค่าการแพร่เชื้อพื้นฐาน (R0) คือจำนวนผู้ป่วยทุติยภูมิที่คาดว่าจะเกิดขึ้นจากผู้ป่วยติดเชื้อรายเดียวที่เข้าสู่ประชากรที่มีความอ่อนแอต่อโรคอย่างสมบูรณ์ การระบาดจะเติบโตได้ก็ต่อเมื่อ R0 มากกว่าหนึ่งเท่านั้น

Scope

บทความนี้ครอบคลุมคำจำกัดความของ R0 ทฤษฎีเกณฑ์ที่ให้ความหมาย ความแตกต่างระหว่างค่าการแพร่เชื้อพื้นฐานและค่าการแพร่เชื้อที่มีประสิทธิภาพซึ่งเปลี่ยนแปลงไปเมื่อความอ่อนแอต่อโรคลดลง และแนวทางรุ่นถัดไปที่ใช้ในการคำนวณ R0 ในประชากรที่มีโครงสร้าง นี่เป็นหัวข้อเชิงระเบียบวิธีและแนวคิด ไม่ใช่คำแนะนำทางคลินิก

Core questions

• R0 นับอะไรอย่างแม่นยำ และภายใต้สมมติฐานใดบ้าง?
• เหตุใดค่าหนึ่งจึงทำหน้าที่เป็นเกณฑ์การระบาด?
• ค่าการแพร่เชื้อที่มีประสิทธิภาพแตกต่างจาก R0 อย่างไรเมื่อประชากรได้รับภูมิคุ้มกัน?
• R0 คำนวณอย่างไรเมื่อโฮสต์มีความแตกต่างกันในอัตราการสัมผัสหรือการแพร่เชื้อ?

Key concepts

• ค่าการแพร่เชื้อพื้นฐาน (R0)
• ค่าการแพร่เชื้อที่มีประสิทธิภาพ (Rt)
• เกณฑ์การระบาด (R = 1)
• เกณฑ์ภูมิคุ้มกันหมู่
• เมทริกซ์รุ่นถัดไป
• การลดลงของผู้ที่มีความอ่อนแอต่อโรค

Key theories

ทฤษฎีเกณฑ์

Kermack และ McKendrick แสดงให้เห็นว่าการระบาดต้องอาศัยความหนาแน่นของผู้ที่มีความอ่อนแอต่อโรคให้เกินค่าวิกฤต ซึ่งเป็นการสร้างหลักการเกณฑ์ที่ว่าการติดเชื้อที่เข้าสู่ระบบจะเติบโตได้ก็ต่อเมื่อแต่ละกรณีสามารถแพร่เชื้อให้ผู้อื่นได้มากกว่าหนึ่งคน

คำจำกัดความของตัวดำเนินการรุ่นถัดไป

Diekmann และคณะได้กำหนด R0 เป็นค่าลักษณะเฉพาะที่เด่นของตัวดำเนินการรุ่นถัดไป ซึ่งให้ความหมายที่แม่นยำและสามารถคำนวณได้สำหรับค่าการแพร่เชื้อในประชากรที่มีความหลากหลายและมีโครงสร้างเป็นส่วนๆ

Mechanisms

R0 สามารถคิดได้ว่าเป็นผลคูณของอัตราการสัมผัส ความน่าจะเป็นของการแพร่เชื้อต่อการสัมผัสหนึ่งครั้ง และระยะเวลาของการติดเชื้อในประชากรที่มีความอ่อนแอต่อโรคอย่างเต็มที่ เมื่อการระบาดดำเนินไป จำนวนผู้ที่มีความอ่อนแอต่อโรคลดลง และค่าการแพร่เชื้อที่เกิดขึ้นจริงจะลดลงต่ำกว่า R0; ค่าการแพร่เชื้อที่มีประสิทธิภาพจะติดตามสิ่งนี้ และการระบาดจะถึงจุดสูงสุดเมื่อค่านี้ข้ามหนึ่ง ในประชากรที่บุคคลมีความแตกต่างกันในการสัมผัสหรือการแพร่เชื้อ R0 จะได้มาเป็นค่าลักษณะเฉพาะที่เด่น (dominant eigenvalue) ของเมทริกซ์รุ่นถัดไป (next-generation matrix) ที่บันทึกว่าแต่ละประเภทสร้างการติดเชื้อในแต่ละประเภทอื่น ๆ ได้เท่าใด ความสัมพันธ์ของค่าเกณฑ์ยังให้สัดส่วนภูมิคุ้มกันหมู่ (herd-immunity fraction) ซึ่งเป็นสัดส่วนของประชากรที่ต้องมีภูมิคุ้มกันเพื่อทำให้ค่าการแพร่เชื้อที่มีประสิทธิภาพต่ำกว่าหนึ่ง

Clinical relevance

ค่าการแพร่เชื้อเป็นกรอบที่นักวิเคราะห์สาธารณสุขใช้ในการตัดสินว่าการระบาดกำลังเติบโตหรือไม่ และต้องใช้ภูมิคุ้มกันหรือการลดการสัมผัสมากน้อยเพียงใดจึงจะหยุดยั้งได้ เป็นแนวคิดอ้างอิงที่อธิบายการแพร่กระจายของประชากร และไม่ใช่พื้นฐานสำหรับการวินิจฉัยหรือการตัดสินใจในการรักษาของแต่ละบุคคล

Epidemiology

ค่า R0 ที่ประมาณการแตกต่างกันอย่างมากในแต่ละเชื้อโรคและสถานการณ์ และขึ้นอยู่กับโครงสร้างการสัมผัสและวิธีการที่ใช้ ดังนั้นตัวเลขที่เผยแพร่จึงควรอ่านเป็นการประมาณการเฉพาะสถานการณ์มากกว่าค่าคงที่สากล กรอบแนวคิดนี้ถูกนำไปใช้ตั้งแต่การวิเคราะห์แบบคลาสสิกของการติดเชื้อในวัยเด็กไปจนถึงการประเมินการระบาดที่เกิดขึ้นใหม่

History

แนวคิดเรื่องค่าเกณฑ์มีมาตั้งแต่ทฤษฎีการระบาดของ Kermack และ McKendrick ในปี 1927 คำศัพท์และสัญกรณ์สำหรับค่าการแพร่เชื้อพื้นฐานได้รับการรวบรวมในช่วงปลายศตวรรษที่ 20 โดย Anderson และ May ทำให้ R0 เป็นที่นิยมในนิเวศวิทยาโรคติดเชื้อ และ Diekmann และคณะได้ให้คำจำกัดความรุ่นถัดไปที่เข้มงวดซึ่งทำให้สามารถคำนวณได้ในประชากรที่มีโครงสร้าง

Debates

R0 เป็นตัวเลขเดียวที่กำหนดไว้อย่างชัดเจนหรือไม่?

เนื่องจาก R0 ขึ้นอยู่กับโครงสร้างของแบบจำลอง ความหลากหลายของโฮสต์ที่สมมติขึ้น และวิธีการคำนวณ การระบาดเดียวกันอาจให้ค่า R0 ที่แตกต่างกันได้ คำจำกัดความของรุ่นถัดไปช่วยลดความกำกวมนี้ได้แต่ไม่สามารถขจัดออกไปได้ทั้งหมด ดังนั้นค่าที่รายงานจึงต้องอ่านโดยคำนึงถึงสมมติฐานของมัน

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

R0 และค่าการแพร่เชื้อที่มีประสิทธิภาพแตกต่างกันอย่างไร?

R0 สมมติว่าทุกคนมีความอ่อนแอต่อโรค ในขณะที่ค่าการแพร่เชื้อที่มีประสิทธิภาพสะท้อนถึงระดับความอ่อนแอต่อโรคและการควบคุมในปัจจุบัน; ค่าที่มีประสิทธิภาพจะลดลงต่ำกว่า R0 เมื่อภูมิคุ้มกันเพิ่มขึ้นและการแทรกแซงมีผล

R0 ที่สูงขึ้นหมายถึงโรคที่อันตรายกว่าเสมอไปหรือไม่?

ไม่จำเป็น R0 วัดความสามารถในการแพร่เชื้อ ไม่ใช่ความรุนแรง; การติดเชื้อที่แพร่เชื้อได้สูงอาจไม่รุนแรง ในขณะที่การติดเชื้อที่แพร่เชื้อได้น้อยกว่าอาจทำให้เกิดผลลัพธ์ที่รุนแรงได้