人们比以往任何时候都更广泛地旅行——这对疾病传播的影响

世界旅游的概念

由于运输技术的持续改进,人们比以往任何时候都更广泛地旅行。虽然遥远国家之间的这种加强联系具有许多益处,但它对疾病控制和预防构成了严重威胁。当被感染的人类到没有他们特定凝视的地区,他们可能会不经意地将它们的感染传染给当地居民并导致疾病爆发。整个历史中反复发生这种过程;最近的一些例子包括2003年的SARS爆发,2009年的H1N1流感大流行,最值得注意的是 - 正在进行的新型冠状病毒肺炎大流行。

进口案件挑战非洲痴人国家的能力 - 有关疾病的国家不会定期发生 - 完全消除传染。当与病原体中的遗传突变等额外因素相结合时,这种问题使得全球消除许多疾病非常困难,如果不是不可能的话。因此,减少感染的数量通常是更可行的目标。但要实现对疾病的控制,卫生机构必须了解单独地区之间的旅行如何影响其传播。

在周二发表的一篇论文中应用数学学报,上海师范大学的道州高师调查了人类分散对疾病控制和感染蔓延的总程度的方式。以前很少有研究已经探讨了人类运动对感染大小或疾病患病率的影响 - 定义为在不同地区感染特异性病原体的人群中的个体的比例。这项研究领域在严重的疾病爆发期间尤为相关,当时管理领导人可以通过关闭边界和限制旅行来显着降低人类流动性。在这些时代,必须了解人们如何影响疾病的传播。

为了检验疾病在人群中的传播,研究人员经常使用数学模型将个体分成多个不同的群体,或“隔间”。在他的研究中,Gao使用了一种特殊的局部模型,称为易感-感染-易感(SIS)贴片模型。他把人群分成两个区域,一个是社区,一个是城市,一个是国家,一个是目前已经被感染的人,另一个是容易感染的人。人类的迁移将这些补丁连接起来。高教授认为,易感人群和受感染人群的传播速度是相同的,这通常适用于普通感冒等疾病,这种疾病通常只会轻微影响人们的行动。

Gao的SIS模型中每个patch都有一定的感染风险,用其基本繁殖数(R0) - 预测在易受影响人群中的单个传染性人群的存在造成多少个病例的数量。“再现数量越大,感染风险越高,”高说。“所以假设更高风险补丁的补丁再现数量高于低风险补丁。”但是,该数量仅测量初始传输潜力;它可以很少预测感染的真正程度。

Gao首先使用他的模型来研究人类运动对疾病控制的影响,通过比较个体快速分散和缓慢分散所导致的总感染规模。他发现,如果所有斑块的恢复速度相同,大范围传播比小范围传播导致更多的感染。令人惊讶的是,人口传播数量的增加实际上可以减少R0同时仍在增加感染总数。

SIS斑块模型还可以帮助阐明传播如何影响感染的分布和每个斑块内疾病的流行。如果没有斑块间的扩散,高风险斑块的患病率总是较高,但Gao怀疑,当人们可以往返于高风险斑块时,是否也存在同样的情况。模型显示,扩散可以减少高风险贴片的感染规模,因为它输出的感染数量多于输入的感染数量,但这也会增加风险最低贴片的感染数量。然而,风险最高的贴片不可能有最低的患病率。

高通过一个基于普通感冒的数值模拟,深入研究了人类迁徙对感染总规模的影响。当高只加入两个斑块时,他的模型在不同的环境条件下表现出各种各样的行为。例如,人类的分散往往导致比没有传播更大的感染规模,但在一种情况下,人类的迅速分散实际上减少了感染规模。在不同的条件下,小范围传播是有害的,但大范围传播最终证明有利于疾病管理。高教授对数学参数的组合进行了完整的分类,在这种数学参数组合下,与在两斑块环境中缺乏传播相比,传播会导致更多的感染。然而,如果模型合并了两个以上的补丁,情况就会变得更加复杂。

进一步调查高级SIS补丁建模方法可以揭示关于旅行限制对疾病传播的影响的复杂性的更细致的信息,这与真实世界的情况 - 如Covid-19大流行期间的边境封闭。“为了我的知识,这可能是人类运动对感染总数及其分配影响的第一个理论工作,”高说。“有许多方向来改善和延长当前的工作。”例如,未来的工作可以探讨只有一些旅行路线的禁令的结果,例如当美国禁止从中国旅行阻碍Covid-19的传播,但未能阻止欧洲的传入案件。继续研究这些复杂的效果可能有助于卫生机构,政府制定明智的措施来控制危险疾病。

参考:“传播如何影响感染的大小?”高道洲,2020年9月22日,应用数学学报.
m130652x DOI: 10.1137/19

2评论在“人们比以往任何时候都更广泛 - 如何影响疾病传播”

  1. 我觉得现在旅行没什么问题。而且,我要去非洲,去搞个大游行https://en.altezza.travel/kilimanjaro/machame-route-guide还有更多的地方。人们担心的事情并不像他们认为的那么危险。

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