Chỉ số lây nhiễm cơ bản và Ngưỡng dịch tễ

Chỉ số lây nhiễm cơ bản, ký hiệu là R0, là số lượng trung bình các ca nhiễm thứ cấp mà một cá thể nhiễm bệnh điển hình tạo ra trong một quần thể hoàn toàn nhạy cảm. Đặc điểm xác định của nó là một ngưỡng tại giá trị một: khi R0 vượt quá một, một mầm bệnh được đưa vào quần thể có thể lây lan, trong khi khi R0 dưới một, các chuỗi lây truyền có xu hướng chấm dứt. Đại lượng đơn lẻ này tổ chức phần lớn cách các nhà dịch tễ học lý giải về việc một bệnh sẽ lây lan hay không và tốc độ lây lan như thế nào.

Definition

Chỉ số lây nhiễm cơ bản (R0) là số ca nhiễm thứ cấp dự kiến được tạo ra bởi một ca nhiễm bệnh duy nhất được đưa vào một quần thể hoàn toàn nhạy cảm; một dịch bệnh chỉ có thể phát triển khi R0 lớn hơn một.

Scope

Mục này bao gồm định nghĩa của R0, định lý ngưỡng mang lại ý nghĩa cho nó, sự phân biệt giữa chỉ số lây nhiễm cơ bản và chỉ số lây nhiễm hiệu quả thay đổi khi tính nhạy cảm giảm, và phương pháp thế hệ tiếp theo được sử dụng để tính R0 trong các quần thể có cấu trúc. Đây là một chủ đề về phương pháp luận và khái niệm, không phải là hướng dẫn lâm sàng.

Core questions

• R0 chính xác đếm cái gì, và dưới những giả định nào?
• Tại sao giá trị một lại đóng vai trò là ngưỡng dịch tễ?
• Chỉ số lây nhiễm hiệu quả khác với R0 như thế nào khi một quần thể có được miễn dịch?
• R0 được tính như thế nào khi các vật chủ khác nhau về tỷ lệ tiếp xúc hoặc lây truyền?

Key concepts

• Chỉ số lây nhiễm cơ bản (R0)
• Chỉ số lây nhiễm hiệu quả (Rt)
• Ngưỡng dịch tễ (R = 1)
• Ngưỡng miễn dịch cộng đồng
• Ma trận thế hệ tiếp theo
• Sự suy giảm cá thể nhạy cảm

Key theories

Định lý ngưỡng

Kermack và McKendrick đã chỉ ra rằng một dịch bệnh đòi hỏi mật độ cá thể nhạy cảm phải vượt quá một giá trị tới hạn, thiết lập nguyên tắc ngưỡng rằng một bệnh nhiễm trùng được đưa vào chỉ phát triển khi mỗi ca bệnh thay thế nhiều hơn chính nó.

Định nghĩa toán tử thế hệ tiếp theo

Diekmann và các đồng nghiệp đã định nghĩa R0 là giá trị riêng trội của toán tử thế hệ tiếp theo, mang lại một ý nghĩa chính xác và có thể tính toán được cho chỉ số lây nhiễm trong các quần thể không đồng nhất và có cấu trúc theo ngăn.

Mechanisms

R0 có thể được coi là tích của tỷ lệ tiếp xúc, xác suất lây truyền trên mỗi lần tiếp xúc và thời gian lây nhiễm trong một quần thể hoàn toàn nhạy cảm. Khi dịch bệnh tiến triển, số lượng cá thể nhạy cảm giảm đi và chỉ số lây nhiễm thực tế giảm xuống dưới R0; chỉ số lây nhiễm hiệu quả theo dõi điều này, và dịch bệnh đạt đỉnh khi nó vượt qua một. Trong các quần thể mà các cá thể khác nhau về tiếp xúc hoặc khả năng lây truyền, R0 được tính bằng giá trị riêng trội của ma trận thế hệ tiếp theo ghi lại số lượng ca nhiễm mà mỗi loại tạo ra ở mỗi loại khác. Mối quan hệ ngưỡng cũng tạo ra tỷ lệ miễn dịch cộng đồng, tỷ lệ dân số phải có miễn dịch để đưa chỉ số lây nhiễm hiệu quả xuống dưới một.

Clinical relevance

Chỉ số lây nhiễm định hình cách các nhà phân tích y tế công cộng đánh giá liệu một đợt bùng phát có đang gia tăng hay không và cần bao nhiêu miễn dịch hoặc giảm tiếp xúc để ngăn chặn nó. Đây là một khái niệm tham chiếu mô tả sự lây lan trong quần thể và không phải là cơ sở cho các quyết định chẩn đoán hoặc điều trị cá nhân.

Epidemiology

Các giá trị R0 ước tính khác nhau rất nhiều giữa các mầm bệnh và bối cảnh, và phụ thuộc vào cấu trúc tiếp xúc và các phương pháp được sử dụng, do đó các số liệu được công bố tốt nhất nên được đọc là các ước tính cụ thể theo bối cảnh hơn là các hằng số phổ quát. Khung này đã được áp dụng từ các phân tích kinh điển về các bệnh nhiễm trùng ở trẻ em đến các đánh giá bùng phát mới nổi.

History

Ý tưởng về ngưỡng có từ lý thuyết dịch tễ học năm 1927 của Kermack và McKendrick. Thuật ngữ và ký hiệu cho chỉ số lây nhiễm cơ bản được củng cố vào cuối thế kỷ XX, với Anderson và May phổ biến R0 trong sinh thái học bệnh truyền nhiễm và Diekmann cùng các đồng nghiệp cung cấp định nghĩa thế hệ tiếp theo chặt chẽ giúp nó có thể tính toán được trong các quần thể có cấu trúc.

Debates

R0 có phải là một con số duy nhất được xác định rõ ràng không?

Vì R0 phụ thuộc vào cấu trúc mô hình, tính không đồng nhất của vật chủ được giả định và phương pháp tính toán, cùng một đợt bùng phát có thể cho ra các ước tính R0 khác nhau; định nghĩa thế hệ tiếp theo làm giảm nhưng không loại bỏ sự mơ hồ này, vì vậy các giá trị được báo cáo phải được đọc cùng với các giả định của chúng.

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

Sự khác biệt giữa R0 và chỉ số lây nhiễm hiệu quả là gì?

R0 giả định mọi người đều nhạy cảm, trong khi chỉ số lây nhiễm hiệu quả phản ánh mức độ nhạy cảm và kiểm soát hiện tại; chỉ số hiệu quả giảm xuống dưới R0 khi miễn dịch được hình thành và các biện pháp can thiệp có hiệu lực.

R0 cao hơn có luôn có nghĩa là bệnh nguy hiểm hơn không?

Không nhất thiết. R0 đo lường khả năng lây truyền, không phải mức độ nghiêm trọng; một bệnh nhiễm trùng có khả năng lây truyền cao có thể nhẹ, trong khi một bệnh ít lây truyền hơn có thể gây ra hậu quả nghiêm trọng.