เกณฑ์ภูมิคุ้มกันหมู่

เกณฑ์ภูมิคุ้มกันหมู่คือสัดส่วนของประชากรที่ต้องมีภูมิคุ้มกันเพื่อให้การแพร่เชื้อของเชื้อโรคมีแนวโน้มลดลงแทนที่จะเพิ่มขึ้น เมื่อเกินเกณฑ์นี้ โดยเฉลี่ยแล้วผู้ติดเชื้อแต่ละคนจะแพร่เชื้อไปยังบุคคลอื่นน้อยกว่าหนึ่งคน ดังนั้นห่วงโซ่การแพร่เชื้อจึงยุติลง และแม้แต่บุคคลที่อ่อนแอต่อโรคก็ยังได้รับการป้องกันทางอ้อม

Definition

เกณฑ์ภูมิคุ้มกันหมู่คือสัดส่วนขั้นต่ำของประชากรที่ต้องมีภูมิคุ้มกัน ในประชากรที่มีการผสมผสานกันอย่างเป็นเนื้อเดียวกัน เพื่อให้ค่าการแพร่กระจายที่มีประสิทธิภาพลดลงเหลือหนึ่ง โดยทั่วไปแสดงเป็น 1 ลบด้วยส่วนกลับของค่าการแพร่กระจายพื้นฐาน (1 - 1/R0)

Scope

บทความนี้ครอบคลุมคำจำกัดความของเกณฑ์ การได้มาซึ่งเกณฑ์จากค่าการแพร่กระจายพื้นฐาน (basic reproduction number) ความครอบคลุมของการฉีดวัคซีนวิกฤต (critical vaccination coverage) ที่เกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิด รวมถึงข้อสมมติฐานและข้อจำกัดของสูตรอย่างง่าย บทความนี้ถือว่าเกณฑ์ดังกล่าวเป็นหัวข้อทางระเบียบวิธีและแนวคิดในระบาดวิทยาของโรคติดเชื้อ ไม่ใช่เป้าหมายที่จะนำไปใช้กับโครงการใดโครงการหนึ่งโดยเฉพาะ

Core questions

• ประชากรสัดส่วนเท่าใดที่ต้องมีภูมิคุ้มกันเพื่อให้การแพร่เชื้อลดลง?
• เกณฑ์ขึ้นอยู่กับค่าการแพร่กระจายพื้นฐานของเชื้อโรคอย่างไร?
• เหตุใดความครอบคลุมของการฉีดวัคซีนวิกฤตจึงอาจเกินเกณฑ์ภูมิคุ้มกันหมู่?
• ข้อสมมติฐานใดของสูตรอย่างง่ายที่ไม่เป็นจริงในประชากรจริงที่มีความหลากหลาย?

Key concepts

• ค่าการแพร่กระจายพื้นฐาน (R0)
• ค่าการแพร่กระจายที่มีประสิทธิภาพ
• ความครอบคลุมของการฉีดวัคซีนวิกฤต
• การป้องกันทางอ้อม
• ข้อสมมติฐานการผสมผสานอย่างเป็นเนื้อเดียวกัน
• ความหลากหลายและการรวมกลุ่ม
• การปรับวัคซีนที่ไม่สมบูรณ์

Key theories

เกณฑ์จากค่าการแพร่กระจายพื้นฐาน

เมื่อประชากรที่มีการผสมผสานกันอย่างเป็นเนื้อเดียวกันมีสัดส่วนของผู้มีภูมิคุ้มกันเท่ากับ 1 - 1/R0 ค่าการแพร่กระจายที่มีประสิทธิภาพจะลดลงเหลือหนึ่ง และการแพร่เชื้อจะไม่สามารถคงอยู่ได้อีกต่อไป ยิ่ง R0 สูงเท่าใด สัดส่วนของผู้มีภูมิคุ้มกันที่จำเป็นก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น

Mechanisms

ในแบบจำลองอย่างง่ายที่บุคคลมีการผสมผสานกันแบบสุ่ม การระบาดจะเพิ่มขึ้นเมื่อจำนวนผู้ป่วยทุติยภูมิเฉลี่ยต่อการติดเชื้อเกินหนึ่ง การสร้างภูมิคุ้มกันให้กับประชากรบางส่วนจะช่วยลดจำนวนผู้สัมผัสที่อ่อนแอต่อโรคที่ผู้ป่วยแต่ละรายสามารถแพร่เชื้อได้ เมื่อสัดส่วนของผู้มีภูมิคุ้มกันถึง 1 - 1/R0 ค่าการแพร่กระจายที่มีประสิทธิภาพจะเท่ากับหนึ่ง และการแพร่เชื้อจะอยู่ที่จุดเปลี่ยน; หากเกินกว่านั้น การแพร่เชื้อจะลดลง เนื่องจากวัคซีนไม่มีประสิทธิภาพสมบูรณ์ ความครอบคลุมที่จำเป็นในการเข้าถึงสัดส่วนของผู้มีภูมิคุ้มกันนี้ (ความครอบคลุมของการฉีดวัคซีนวิกฤต) คือเกณฑ์หารด้วยประสิทธิภาพของวัคซีน ดังนั้นจึงเกินกว่าเกณฑ์นั้นเอง สูตรอย่างง่ายนี้ตั้งสมมติฐานว่ามีการผสมผสานกันอย่างเป็นเนื้อเดียวกันและมีภูมิคุ้มกันที่สม่ำเสมอ ประชากรจริงมีโครงสร้างอายุ ความแตกต่างในการสัมผัส และการรวมกลุ่มของผู้ที่อ่อนแอต่อโรค ซึ่งอาจทำให้เกิดการระบาดในท้องถิ่นได้ แม้ว่าภูมิคุ้มกันทั่วทั้งประชากรจะสูงกว่าเกณฑ์แล้วก็ตาม

Clinical relevance

เกณฑ์นี้อธิบายว่าเหตุใดโรคที่แพร่เชื้อได้สูงบางโรค เช่น โรคหัด จึงต้องมีความครอบคลุมสูงมากในการควบคุม และเหตุใดพื้นที่ที่มีความครอบคลุมต่ำจึงสามารถคงการระบาดไว้ได้ แม้จะมีภูมิคุ้มกันระดับชาติสูงก็ตาม เป็นแนวคิดอ้างอิงสำหรับการตีความความเสี่ยงของการระบาดและเป้าหมายของโครงการ อธิบายพลวัตของประชากรและไม่ใช่พื้นฐานสำหรับการตัดสินใจฉีดวัคซีนรายบุคคล

Epidemiology

เกณฑ์ที่ประมาณการไว้จะปรับตามความสามารถในการแพร่เชื้อ: เชื้อโรคที่มีค่าการแพร่กระจายพื้นฐานสูง เช่น โรคหัด บ่งชี้ถึงสัดส่วนของผู้มีภูมิคุ้มกันที่มักอ้างถึงในช่วงประมาณ 90 เปอร์เซ็นต์หรือมากกว่า ในขณะที่การติดเชื้อที่แพร่เชื้อได้น้อยกว่าจะบ่งชี้ถึงเกณฑ์ที่ต่ำกว่า เนื่องจาก R0 เองแตกต่างกันไปตามสภาพแวดล้อมและโครงสร้างประชากร เกณฑ์ที่เผยแพร่จึงเป็นค่าประมาณและขึ้นอยู่กับบริบท

History

การสังเกตว่าการระบาดของโรคหัดลดลงเมื่อเด็กจำนวนเพียงพอติดเชื้อมาตั้งแต่ช่วงต้นศตวรรษที่ 20 และคำว่าภูมิคุ้มกันหมู่ได้เข้าสู่ระบาดวิทยาในช่วงเวลานั้น ความเชื่อมโยงเชิงปริมาณระหว่างเกณฑ์และค่าการแพร่กระจายพื้นฐานได้รับการกำหนดอย่างเป็นทางการในวรรณกรรมพลวัตการแพร่เชื้อ โดยเฉพาะอย่างยิ่งโดย Anderson และ May ในทศวรรษ 1980 และการทบทวนของ Fine ได้รวบรวมประวัติ ทฤษฎี และข้อควรระวังเชิงปฏิบัติของแนวคิดนี้

Debates

เกณฑ์เดียวทั่วทั้งประชากรมีความหมายหรือไม่?

เนื่องจากประชากรจริงมีการผสมผสานกันอย่างหลากหลายและภูมิคุ้มกันมีการรวมกลุ่ม นักวิจารณ์โต้แย้งว่าเกณฑ์ 1 - 1/R0 อย่างง่ายอาจทำให้เข้าใจผิดได้: การระบาดอาจเกิดขึ้นต่ำกว่าเป้าหมายที่ชัดเจนในกลุ่มที่ได้รับวัคซีนไม่เพียงพอ และเกณฑ์ที่เกี่ยวข้องจะแตกต่างกันไปตามกลุ่มย่อยและโครงสร้างการสัมผัส

Key figures

• Roy Anderson
• Robert May
• Paul Fine
• David Heymann

Seminal works

• anderson-may-1985
• fine-1993

Frequently asked questions

เหตุใดเกณฑ์ภูมิคุ้มกันหมู่สำหรับโรคหัดจึงสูงกว่าโรคอื่น ๆ หลายโรค?

โรคหัดเป็นโรคที่แพร่เชื้อได้สูงมาก ดังนั้นค่าการแพร่กระจายพื้นฐานจึงสูง เนื่องจากเกณฑ์คือ 1 ลบด้วยส่วนกลับของค่านั้น ค่าการแพร่กระจายที่สูงขึ้นจึงต้องการสัดส่วนของผู้มีภูมิคุ้มกันที่มากขึ้นเพื่อหยุดยั้งการแพร่เชื้อ

เหตุใดความครอบคลุมของการฉีดวัคซีนที่จำเป็นมักจะสูงกว่าเกณฑ์นั้นเอง?

วัคซีนไม่ได้ให้การป้องกันที่สมบูรณ์ ดังนั้นไม่ใช่ทุกคนที่ฉีดวัคซีนแล้วจะมีภูมิคุ้มกัน ความครอบคลุมที่จำเป็นเท่ากับเกณฑ์สัดส่วนของผู้มีภูมิคุ้มกันหารด้วยประสิทธิภาพของวัคซีน ซึ่งทำให้สูงกว่าเกณฑ์