พลวัตของการแพร่เชื้อและเลขการแพร่พันธุ์
พลวัตของการแพร่เชื้อคือการศึกษาว่าเชื้อโรคแพร่กระจายไปทั่วประชากรอย่างไรเมื่อเวลาผ่านไป และเลขการแพร่พันธุ์เป็นมาตรวัดสรุปส่วนกลาง: จำนวนเฉลี่ยของผู้ป่วยรายรองที่ผู้ป่วยติดเชื้อหนึ่งรายสร้างขึ้นมา ทั้งสองสิ่งนี้อธิบายว่าทำไมการนำเชื้อโรคบางชนิดเข้ามาจึงหมดไปในขณะที่บางชนิดกลับกลายเป็นโรคระบาด และยังให้โครงสร้างเชิงปริมาณเบื้องหลังระบาดวิทยาของโรคติดเชื้อและการควบคุมการระบาด
Definition
พลวัตของการแพร่เชื้ออธิบายกระบวนการระดับประชากรที่เชื้อโรคเคลื่อนที่จากโฮสต์ที่ติดเชื้อไปยังโฮสต์ที่อ่อนแอ โดยมีลักษณะเฉพาะคือเลขการแพร่พันธุ์ โครงสร้างการสัมผัสและการผสม และช่วงเวลาที่แยกการติดเชื้อที่ต่อเนื่องกัน
Scope
ขอบเขตนี้จะช่วยให้ผู้อ่านเข้าใจปริมาณหลักของการแพร่ระบาด: เลขการแพร่พันธุ์พื้นฐานและเลขการแพร่พันธุ์ที่มีผล และพฤติกรรมเกณฑ์ของมัน เส้นทางที่เชื้อโรคแพร่กระจายระหว่างโฮสต์ แบบจำลองการแพร่เชื้อแบบแบ่งส่วน (เช่น SEIR) โครงสร้างการสัมผัสและการผสมที่กำหนดว่าใครติดเชื้อใคร และมาตรวัดเวลา (ช่วงเวลาระหว่างการติดเชื้อ, เวลาการก่อกำเนิด) ที่เชื่อมโยงการแพร่เชื้อกับข้อมูลผู้ป่วยที่สังเกตได้ โดยถือว่าสิ่งเหล่านี้เป็นแนวคิดอ้างอิงในระบาดวิทยา ไม่ใช่คำแนะนำทางคลินิก
Sub-topics
Core questions
- ผู้ป่วยหนึ่งรายทำให้เกิดการติดเชื้อทุติยภูมิได้กี่ราย และเกินเกณฑ์การระบาดหรือไม่?
- เชื้อโรคแพร่กระจายระหว่างโฮสต์ด้วยเส้นทางใด และแต่ละเส้นทางมีผลต่อการแพร่กระจายอย่างไร?
- แบบจำลองแบบแบ่งส่วนแสดงถึงการไหลเวียนของบุคคลจากสถานะอ่อนแอไปสู่ติดเชื้อและหายเป็นปกติได้อย่างไร?
- อัตราการสัมผัสและรูปแบบการผสมผสานกำหนดว่าใครมีความเสี่ยงต่อการติดเชื้อได้อย่างไร?
- การกำหนดเวลาของการติดเชื้อ (ช่วงเวลาระหว่างการติดเชื้อ, เวลาการก่อกำเนิด) ถูกนำมาใช้เพื่อประมาณการแพร่เชื้อได้อย่างไร?
Key concepts
- เลขการแพร่พันธุ์พื้นฐาน (R0)
- เลขการแพร่พันธุ์ที่มีผล (Rt)
- เกณฑ์การระบาด
- เส้นทางการแพร่เชื้อ
- แบบจำลองแบบแบ่งส่วน
- อัตราการสัมผัสและการผสมผสาน
- ช่วงเวลาระหว่างการติดเชื้อและเวลาการก่อกำเนิด
Key theories
- ทฤษฎีการระบาดแบบ Mass-action
- สูตรแบบแบ่งส่วนของ Kermack และ McKendrick แสดงให้เห็นว่ามีเกณฑ์การระบาดอยู่: การแพร่กระจายจะเกิดขึ้นก็ต่อเมื่อความหนาแน่นของผู้ที่อ่อนแอสูงพอที่แต่ละกรณีจะสามารถทดแทนตัวเองได้ ซึ่งก่อให้เกิดแนวคิดเกณฑ์ที่เป็นพื้นฐานของเลขการแพร่พันธุ์
- ทฤษฎีเลขการแพร่พันธุ์รุ่นถัดไป
- Diekmann และเพื่อนร่วมงานได้กำหนดอัตราส่วนการแพร่พันธุ์พื้นฐาน R0 อย่างเข้มงวดว่าเป็นค่าลักษณะเฉพาะที่เด่นของตัวดำเนินการรุ่นถัดไป ทำให้สามารถคำนวณ R0 ได้อย่างสอดคล้องกันแม้ในประชากรที่หลากหลายซึ่งมีโฮสต์หลายประเภท
Mechanisms
การระบาดขับเคลื่อนโดยห่วงโซ่การแพร่เชื้อ: โฮสต์ที่ติดเชื้อแต่ละรายจะสัมผัสกับโฮสต์ที่อ่อนแอในอัตราหนึ่ง แพร่เชื้อด้วยความน่าจะเป็นต่อการสัมผัส และยังคงแพร่เชื้อได้เป็นระยะเวลาหนึ่ง เลขการแพร่พันธุ์สรุปผลผลิตนี้ และค่าของมันเมื่อเทียบกับหนึ่งจะกำหนดว่าห่วงโซ่การแพร่เชื้อจะเติบโตหรือจางหายไป แบบจำลองแบบแบ่งส่วนจะทำให้การไหลเวียนของบุคคลระหว่างสถานะอ่อนแอ (สัมผัส) ติดเชื้อ และหายเป็นปกติเป็นทางการ ในขณะที่โครงสร้างการสัมผัสและการผสมจะกำหนดรูปแบบที่เกิดขึ้นจริงว่าใครติดเชื้อใคร และมาตรวัดเวลาจะเชื่อมโยงกระบวนการติดเชื้อที่มองไม่เห็นเข้ากับจำนวนผู้ป่วยที่บันทึกโดยการเฝ้าระวัง
Clinical relevance
ความเข้าใจในพลวัตของการแพร่เชื้อเป็นพื้นฐานว่าระบบสาธารณสุขตีความการระบาด กำหนดเกณฑ์สำหรับการแทรกแซง และประเมินว่ามาตรการควบคุมได้ผลหรือไม่ สิ่งเหล่านี้เป็นแนวคิดอ้างอิงที่อธิบายการแพร่กระจายในระดับประชากรและการสร้างหลักฐานทางระบาดวิทยา ไม่ใช่พื้นฐานสำหรับการวินิจฉัยหรือการตัดสินใจในการรักษาเฉพาะบุคคล
Epidemiology
เลขการแพร่พันธุ์และแบบจำลองการแพร่เชื้อได้ถูกนำไปใช้กับเชื้อโรคหลายชนิด ตั้งแต่การวิเคราะห์ทางประวัติศาสตร์ของโรคหัดและไข้หวัดใหญ่ ไปจนถึงการประเมินการระบาดที่เกิดขึ้นใหม่แบบเรียลไทม์ เช่น SARS ซึ่งการประมาณค่าพลวัตของการแพร่เชื้อได้ให้ข้อมูลในการประเมินมาตรการควบคุม เลขการแพร่พันธุ์จะแตกต่างกันไปตามเชื้อโรค ประชากร และสภาพแวดล้อม ดังนั้นการประมาณค่าจึงเป็นไปตามบริบทมากกว่าที่จะเป็นค่าคงที่ตายตัว
History
การศึกษาทางคณิตศาสตร์ของการแพร่ระบาดได้รับการวางรากฐานอย่างมั่นคงโดย Kermack และ McKendrick ในปี 1927 ซึ่งทฤษฎีเกณฑ์ของพวกเขาแสดงให้เห็นว่าทำไมการระบาดจึงเริ่มต้น พุ่งสูงสุด และสิ้นสุดลง ตลอดช่วงปลายศตวรรษที่ยี่สิบ Anderson และ May ได้สังเคราะห์สาขาวิชานี้สำหรับนักนิเวศวิทยาและนักระบาดวิทยา และ Diekmann และเพื่อนร่วมงานได้ให้คำจำกัดความที่เข้มงวดของเลขการแพร่พันธุ์ในรุ่นถัดไป เมื่อต้นศตวรรษที่ยี่สิบเอ็ด เครื่องมือเหล่านี้เป็นเรื่องปกติในการวิเคราะห์การระบาด เช่นในการระบาดของ SARS ปี 2003
Key figures
- William Ogilvy Kermack
- Anderson Gray McKendrick
- Roy Anderson
- Robert May
- Odo Diekmann
- Hans Heesterbeek
Related topics
Seminal works
- kermack-mckendrick-1927
- diekmann-1990
- anderson-may-1991
Frequently asked questions
- เลขการแพร่พันธุ์บอกอะไรคุณ?
- มันให้จำนวนเฉลี่ยของการติดเชื้อทุติยภูมิที่เกิดจากผู้ป่วยหนึ่งราย เมื่อค่าสูงกว่าหนึ่ง การติดเชื้อมีแนวโน้มที่จะเติบโตเป็นการระบาด; เมื่อค่าต่ำกว่าหนึ่ง ห่วงโซ่การแพร่เชื้อมีแนวโน้มที่จะจางหายไป
- เลขการแพร่พันธุ์เป็นคุณสมบัติที่ตายตัวของเชื้อโรคหรือไม่?
- ไม่ มันขึ้นอยู่กับเชื้อโรคพร้อมกับรูปแบบการสัมผัสของประชากร ภูมิคุ้มกัน และมาตรการควบคุมใดๆ ดังนั้นเชื้อโรคชนิดเดียวกันจึงสามารถมีเลขการแพร่พันธุ์ที่แตกต่างกันในสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกันและเมื่อเวลาผ่านไป