Ngưỡng Miễn dịch Cộng đồng

Ngưỡng miễn dịch cộng đồng là tỷ lệ dân số cần có miễn dịch để sự lây truyền của một tác nhân gây bệnh giảm đi thay vì gia tăng. Vượt qua ngưỡng này, mỗi người nhiễm bệnh trung bình sẽ lây truyền tác nhân gây bệnh cho ít hơn một người khác, do đó các chuỗi lây truyền sẽ chấm dứt và ngay cả những cá thể dễ mắc bệnh cũng nhận được sự bảo vệ gián tiếp.

Definition

Ngưỡng miễn dịch cộng đồng là tỷ lệ tối thiểu của một quần thể phải có miễn dịch, trong một quần thể có sự pha trộn đồng nhất, để số lây nhiễm hiệu quả (effective reproduction number) giảm xuống còn một, thường được biểu thị là 1 trừ đi nghịch đảo của số lây nhiễm cơ bản (1 - 1/R0).

Scope

Mục này bao gồm định nghĩa về ngưỡng, cách suy ra từ số lây nhiễm cơ bản (basic reproduction number), độ bao phủ tiêm chủng tới hạn (critical vaccination coverage) có liên quan chặt chẽ, cùng với các giả định và hạn chế của công thức đơn giản. Nó coi ngưỡng là một chủ đề về phương pháp luận và khái niệm trong dịch tễ học bệnh truyền nhiễm, chứ không phải là một mục tiêu để áp dụng cho bất kỳ chương trình cụ thể nào.

Core questions

• Tỷ lệ dân số nào phải có miễn dịch để sự lây truyền giảm đi?
• Ngưỡng phụ thuộc vào số lây nhiễm cơ bản của tác nhân gây bệnh như thế nào?
• Tại sao độ bao phủ tiêm chủng tới hạn có thể vượt quá ngưỡng miễn dịch cộng đồng?
• Những giả định nào của công thức đơn giản không đúng trong các quần thể thực tế, không đồng nhất?

Key concepts

• Số lây nhiễm cơ bản (R0)
• Số lây nhiễm hiệu quả
• Độ bao phủ tiêm chủng tới hạn
• Bảo vệ gián tiếp
• Giả định pha trộn đồng nhất
• Tính không đồng nhất và sự tập trung
• Điều chỉnh vắc-xin không hoàn hảo

Key theories

Ngưỡng từ số lây nhiễm cơ bản

Khi một tỷ lệ bằng 1 - 1/R0 của một quần thể pha trộn đồng nhất có miễn dịch, số lây nhiễm hiệu quả giảm xuống còn một và sự lây truyền không thể duy trì được nữa; R0 càng cao, tỷ lệ miễn dịch cần thiết càng cao.

Mechanisms

Trong một mô hình đơn giản nơi các cá thể pha trộn ngẫu nhiên, một dịch bệnh phát triển khi số ca thứ cấp trung bình trên mỗi ca nhiễm vượt quá một. Miễn dịch hóa một phần dân số làm giảm số lượng tiếp xúc dễ mắc bệnh mà mỗi ca có thể lây nhiễm. Khi tỷ lệ miễn dịch đạt 1 - 1/R0, số lây nhiễm hiệu quả bằng một và sự lây truyền đang ở điểm tới hạn; trên mức đó, sự lây truyền giảm. Vì vắc-xin không hoàn hảo, độ bao phủ cần thiết để đạt được tỷ lệ miễn dịch này (độ bao phủ tiêm chủng tới hạn) là ngưỡng chia cho hiệu quả của vắc-xin, và do đó vượt quá chính ngưỡng đó. Công thức đơn giản giả định sự pha trộn đồng nhất và miễn dịch đồng đều; các quần thể thực tế có cấu trúc tuổi, tính không đồng nhất trong tiếp xúc và sự tập trung của tính dễ mắc bệnh, điều này có thể khiến các đợt bùng phát cục bộ xảy ra ngay cả khi miễn dịch toàn dân vượt quá ngưỡng.

Clinical relevance

Ngưỡng này giải thích tại sao một số bệnh có khả năng lây truyền cao, như sởi, đòi hỏi độ bao phủ rất cao để kiểm soát, và tại sao các khu vực có độ bao phủ thấp có thể duy trì các đợt bùng phát mặc dù miễn dịch quốc gia cao. Đây là một khái niệm tham chiếu để diễn giải nguy cơ bùng phát và mục tiêu chương trình; nó mô tả động lực học quần thể và không phải là cơ sở cho các quyết định tiêm chủng cá nhân.

Epidemiology

Các ngưỡng ước tính thay đổi theo khả năng lây truyền: các tác nhân gây bệnh có số lây nhiễm cơ bản cao, như sởi, ngụ ý tỷ lệ miễn dịch thường được trích dẫn trong khoảng 90 phần trăm trở lên, trong khi các bệnh nhiễm trùng ít lây truyền hơn ngụ ý ngưỡng thấp hơn. Vì R0 tự nó thay đổi theo bối cảnh và cấu trúc dân số, các ngưỡng được công bố là gần đúng và phụ thuộc vào ngữ cảnh.

History

Quan sát thấy các dịch sởi giảm dần khi một tỷ lệ đủ trẻ em đã bị nhiễm bệnh có từ công trình nghiên cứu đầu thế kỷ 20, và thuật ngữ miễn dịch cộng đồng (herd immunity) đã đi vào dịch tễ học trong giai đoạn đó. Mối liên hệ định lượng giữa ngưỡng và số lây nhiễm cơ bản đã được chính thức hóa trong tài liệu về động lực học lây truyền, đáng chú ý là bởi Anderson và May vào những năm 1980, và các bài đánh giá của Fine đã củng cố lịch sử, lý thuyết và các cảnh báo thực tế của khái niệm này.

Debates

Một ngưỡng duy nhất trên toàn dân số có ý nghĩa không?

Vì các quần thể thực tế pha trộn không đồng nhất và miễn dịch tập trung, các nhà phê bình cho rằng ngưỡng 1 - 1/R0 đơn giản có thể gây hiểu lầm: các đợt bùng phát có thể xảy ra dưới mục tiêu rõ ràng ở các nhóm chưa được tiêm chủng đầy đủ, và ngưỡng liên quan thay đổi theo nhóm phụ và cấu trúc tiếp xúc.

Key figures

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

Seminal works

• anderson-may-1985
• fine-1993

Frequently asked questions

Tại sao ngưỡng miễn dịch cộng đồng đối với bệnh sởi lại cao hơn so với nhiều bệnh khác?

Sởi có khả năng lây truyền cực kỳ cao, do đó số lây nhiễm cơ bản của nó cao; vì ngưỡng là 1 trừ đi nghịch đảo của số đó, một số lây nhiễm cơ bản cao hơn đòi hỏi một tỷ lệ miễn dịch lớn hơn để ngăn chặn sự lây truyền.

Tại sao độ bao phủ tiêm chủng cần thiết thường cao hơn chính ngưỡng?

Vắc-xin không có khả năng bảo vệ hoàn hảo, vì vậy không phải tất cả những người được tiêm chủng đều trở nên miễn dịch; độ bao phủ cần thiết bằng ngưỡng tỷ lệ miễn dịch chia cho hiệu quả của vắc-xin, điều này làm cho nó lớn hơn ngưỡng.