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2014年09月26日 星期五 放大 缩小 默认   
利用数学阻止传染病(2)
安娜莉·内维茨 徐洪河 蒋 青
  【美】安娜莉·内维茨 著 徐洪河 蒋 青 译

  传染模式

  尽管致命传染病可能由流感引起,但是,它也可能是古代瘟疫的一种流毒。鼠疫的突变种是一种能引发瘟疫的细菌,它曾使人类遭受最为致命的疾病,人类在这种疾病面前弱不禁风。我们也可能面临SARS或是像埃博拉(Ebola)一样的病毒——当然现在再碰上埃博拉病毒的可能性很小(目前埃博拉正在西非肆虐——编者注),后者能够引发极端致命的传染性病毒性出血热。

  无论威胁我们的微生物是什么,传染病都要经历八个可以识别的阶段,从潜伏在动物体内的第一阶段,到在多个国家全面传播(传播的峰值)的第六阶段。剩下的两个阶段为传播高峰后期和传染后期,它们发生的时候,传染病趋于式微,已经不再有人被感染了。

  奥斯陆大学生态与演化综合研究中心的尼尔斯·斯坦赛是一位生物学家,他也是从事传染病领域研究的专家。他和他的同事们根据对历史上黑死病爆发情况的掌握,设计了公众面对传染病时所遇到的典型情景。在这个经典的城市疫情场景中,受感染的老鼠(被输送而来,比如通过轮船)到了一座新城市后,将疫病传染给了本地的家鼠及其身上的跳蚤,这些动物随后都成为人类的传染源。偶然情况下,人类会患上能在人与人之间通过呼吸道飞沫传播的传染性肺炎。这种传染病首先在动物之间传播,很快就感染到了居住在城市中的人类。尽管斯坦赛告诫大家,现代传染病并不总是从城市开始爆发,但是,大多数传染病建模仍然将城市作为传染病的基准点——地图中很多点汇集成了受感染人群的红色向量。

  这些红色向量远离城市之后又将何去何从?对此我们如何预测呢?14世纪40年代袭击伦敦的黑死病与2003年袭击香港的SARS极为不同之处就在于:SARS可以通过空气途径传播。

  促使传染病建模人员把空气传播路线引入到各种疫情爆发场景中。蒂妮·嘉斯科是一位数学家,也是帝国理工大学伦敦疾病突发分析与建模中心的研究人员,她的大部分精力都致力于对疾病传播进行建模。她最近的工作焦点是基于中国人的旅游方式而生成的疫病传播模式。她和她的同事们调查了中国两个省份的10000名中国人,探求乡村与城市两种区域内典型的旅行模式。他们发现,出现在乡村地区的传染病可能传播得“很慢,对其进行限制是可行的”,因为大多数被调查者都生活在本地,很少旅行到外地。在经济较发达的城区,对传染病进行限制就困难得多,因为很多人经常会旅行到很远的地方。

  解决之道似乎很简单,只要在传染病爆发期间禁止公众旅行就可以了。但当我们意识到传染病正在流行时,一切就太晚了。很多其他模型均表明,限制航空旅行几乎对限制疾病的传播没有多大作用——最多将使传播滞后一两个星期。然而,也有一些更好的方法,它们都基于嘉斯科所做的旅行研究,也融合了SARS以及2009年H1N1(禽流感)爆发期间所掌握的资料。

  扩大社交距离

  阻止传染病,人们首先想到的往往是隔离。典型的隔离通常是政府部门将曾经接触过疾病的人群与大众分开。理想情况下,患有传染病的人不仅要与普通大众分开,也要与其他被隔离的人分开。

  SARS在多伦多爆发期间,加拿大政府隔离了数百人,为了阻止这种疾病,该城多个大型公共活动都取消了。然而,尘埃落定之后,很多医学专家,包括疾控中心的代表们,都坚持认为当地政府有些反应过度了,他们在每个SARS案例中都会隔离大约100人。多伦多旭康医院的院长理查德·沙巴斯写了一封信给加拿大某传染病期刊,对该城进行了尖锐的批评:“多伦多的SARS隔离既无效果也无效率,规模却很大。”他还写道:“美国疾病控制中心曾作过北京疫情隔离效率分析,其结论表明,隔离可以减少三分之二(每个SARS案例只隔离40人即可),效果却丝毫不打折扣。”换言之,类似于病毒恐怖电影《我是传奇》那样的大规模隔离并不是阻止传染病的办法。这种方法既耗费健康护理资源,也毫无效用。

  然而,如果我们所面对的是一种正在酝酿的传染病,我们就有充分理由在疾病可能传播的地区叫停大型社会活动。取消一场大型音乐会,或要求居民呆在家里,这些都是限制传染病举措的一部分,该举措被称为扩大社交距离。大多数专家均相信,扩大社交距离以及有限度的隔离能够发挥一定效用。布莱恩·科本是加州大学洛杉矶分校戴维·格芬医学院的生物医学建模专家,他和他的同事们宣称,关闭学校并阻止大型公共活动能够将流感的传播率降低13%-17%。志愿在家隔离似乎要比关闭学校更有效,后者常常是一种稳妥的政策,因为病毒流行的最快路径是通过儿童传染。

  接种疫苗必须在全世界范围内进行

  前文我们已经了解,隔离只能起到有限的功效。下一步我们还能怎么做呢?应该是接种疫苗了,在2009年H1N1(禽流感)疫情时我们对疫苗都已经不陌生了。疫苗能够让免疫系统认出进入我们体内的致病微生物,并将这些微生物杀灭。当我们接种流感疫苗时,我们接种的其实是少量受损死亡的特制流感病毒,这些病毒帮助我们的身体产生抗体,这种抗体专门对付流感,在流感出现时,就将其杀死。疫苗通常并不是治愈之药,对于已经患病的人通常也无能为力,它们只是一种预防措施。

  大多数流行病建模人员都认同一点:疫苗只有在疫情爆发早期,在疾病尚未传播之时投入使用才能阻止传染病。劳拉·玛楚是华盛顿大学西雅图分校的数学家,她曾模拟过几次使用疫苗的疫情控制策略。她所指出的问题是,传染病因人口的不同传播的程度也不同——乡村传播与城市传播差别很大。在发达国家传播与在发展中国家传播也有显著差别,这很大程度上是因为,许多发展中国家的人口组成中有超过50%的儿童(大多数发达国家中,儿童在人口组成中少于20%)。

  为孩子注射疫苗对于阻止传染病的传播至关重要,因为儿童正是玛楚所称的高效传播群体。换言之,儿童是人类疾病最大的传播者。如果我们能对孩子们进行传染病疫苗接种,传染病的传播就会减慢,得到控制,也能保护成年人。科本报告说,他的一些同事曾发现,“对80%未成年人(小于19岁)接种疫苗的效果几乎相当于对80%总人口接种疫苗”。

     
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