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检索丨张冰
翻译丨刘菁
审校丨周艳芝 覃婷
编者按
第一场中我们描述了传染病动力学模型在传染病控制中的应用现况及前景。今天我们看看传染病动力学模型的原型——数学模型，如何在公共卫生决策中一步一步走出来并发挥作用的。
传染病动力学的原型——数学模型
35年前，由于卫生学的发展、营养的改善、药物和疫苗的应用，传染病导致的死亡率稳步降低，人们普遍认为传染病带来的健康威胁正变得越来越小。但是，在最近数十年，人们逐渐认识到，传染病带来的健康威胁将持续存在，传染病的死亡数为每年1300万-1500万，而且至少会持续到2030年。天花和牛瘟疫的消灭只是传染病整体流行范围内的孤立性事件。新出现的传染性疾病代表了新的挑战——比如，20世纪的HIV；更近时间出现的SARS（严重急性呼吸综合征）和MERS（中东呼吸综合征）冠状病毒；西尼罗河病毒；尼帕病毒；耐药菌；新型甲型流感病毒株；以及2014-2015的埃博拉病毒大暴发。大多数新的传染病是通过野生动物或家畜传播给人群，而且在未来数十年，由于人口增多，城镇化加快，土地使用的变化，以及更多的旅行，更多的家畜饲养以适应日益增多的人口需要，新发传染病及其传播可能会更多。
当下的世界，通讯技术发达，人们对公共卫生事件反应中行为的改变，对传染病暴发和发展过程会有深远的影响。系统发生学提高了人们对人类基因组与易感性、传染性、及持续时间关系的理解，为阐明传染病发生、传播这一复杂问题提供了新的线索。同时，研发新的疫苗也是极为困难，特别是对于抗原变异较大的病原（如HIV或恶性疟疾）和那些只引起部分（结核分枝杆菌）或暂时的（霍乱弧菌）保护性免疫应答的病原体。
面对着这些复杂性，计算工具对综合分析信息、发现和评价信息以便于决策就显得至关重要。这里，我们选取了一些代表案例，来回顾这些工具对提高人们理解传染性疾病动力学所起的作用，并结合了目前的新进展。我们认为，为了提高人类关于健康和食品系统持续安全的相关决策，传染性疾病动力学专家和防控专家，需要在世界层面进行通力合作。定量分析必须位于公共卫生政策制定的核心位置，才能保证我们的成功。
模型和公共卫生政策形成
数学模型在公共卫生问题研究中的应用价值，早在至少250年前就受到关注，1766年，Daniel Bernoulli发表了关于天花预防（当时成为人痘接种）接种优点的数学分析。在过去50年里，传染性疾病动力学的研究已经进入到了一个学科深度融合的领域。比如，疫苗研究的决策越来越多的依赖于传染病动力学的分析，并结合相关的价格数据。最近几十年，对传染性疾病暴发的反应，包括HIV，疯牛病，口蹄疫，SARS，大范围流行的禽流感，都显示了数学模型的能力及需求。基于对这些传染病进行的模型分析，通过模型预测和实际观察的对比，还可以持续改进其研究的方法学和数据。
对公共卫生危害较大的病原体，传染动力模型有着一系列原则（表1）。比如，最基本的繁殖数R0，指的是在易感人群中，一个母代产生的子代的平均数量。这一数字就体现出应该采取何种措施来控制传染病，并评估防控措施的效能。
形成传染病动力学的两个基本特点，使得计算工具对于理解疾病非常重要，其一是世界的可推测性，其二是非线性系统。非线性不仅来源于传染病传播过程中的各个因素之间，更来源于重要特征在不同时间和空间的分布。这一效应见于年龄相关的感染，HIV的死亡率改变了其年龄分布，以及既往的流感暴露史，改变了流感易感人群的分布。这种反馈机制对传染病的非线性过程起到了一定作用。非线性也造成了一些反常现象，妨碍了一些基于经验的推理应用，比如决定是否将疫苗在不同的国家推行。数学工具可在较大范围内对数据进行分析和处理，在传染病的发现、预测、理解，以及分析反馈作用，包括干预措施产生的影响等方面，都起着重要作用。
数学模型在目前和未来公共卫生中的机会
在过去十年，从疾病的发生到清除等一些关键的公共卫生问题，给传染病动力学模型的建立均带来的一系列挑战，其中许多都依赖于要平衡不等的信息来源，以及综合不同层面的信息，从基因水平到全球环流水平。由于病原体发展过程存在共性，在一个领域取得的进展可以使得另一领域也取得进步，不同领域间相互促进。
参考文献1.Hans Heesterbeek, Roy M. Anderson,Viggo Andreasen, et al.Modeling infectious disease dynamics in the complex landscape of global health.13 MARCH 2015 •VOL 347 ISSUE 6227
2.The list of author affiliations is available in the full article online. *Corresponding author. E-mail: j.a.p.heesterbeek@uu.nl Cite this article as H. Heesterbeek et al., Science 347,aaa4339 (2015). DOI: 10.1126/science.aaa4339
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图文丨那颜
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发表于 2017-11-30 19:31:59