第25卷第6期热带气象学报vol.25,no.doc

第25卷第6期热带气象学报 ,
2009年12月 JOURNAL OF TROPICAL METEOROLOGY Dec., 2009

文章编号:1004-4965(2009)06-0706-11
季节性流感的多元激发理论及其包含气象和
社会行为因素的数学模型收稿日期:2009-07-28
通讯作者:ZHOU Steven Zhixiang,男,加拿大籍,双硕士,主要从事流行病学、流感模型等研究。E-mail:steven_******@
ZHOU Steven Zhixiang1, 2
(1. 伦敦大学伦敦卫生及热带医学院,英国伦敦;2. 英属哥伦比亚技术学院,加拿大 BC省本拿比)
摘要:为了解流感的季节性和爆发的生物力学机制,在收集、分析、计算全球各地流感监测资料的基础上,建立了流感传播的多元激发理论及相应的数值模式,并运用该模式对全球各大洲不同气候带的季节性流感和周际流感进行了数值模拟和预报尝试。模式近似解的数学表达式以及模式输出与实况高度吻合的模拟结果证明:流感的发病率呈高度自相关,同时受生物、气象环境和社会-行为因素支配;流感的爆发是各种因素协同作用的结果。动力共振、太阳辐射、降水、露点温度变化、行为和干预效应以及人群对优势流行毒株的免疫力是支配流感季节性和每周活动变化的关键因素。具体表现为,对于所有气候区,流感发病率都是降水日数的指数函数,日照时数的1/4次方的负指数函数。在温带和寒带地区,季节性流感的发病率是露点温度的负指数函数。在热带地区,则是露点与其年平均值绝对偏差的指数函数。研究提示:早期干预(例如适时和广泛接种疫苗、迅速隔离病例、停学、遏制早期病例总数等)是控制和预防季节性流感的关键;适量的日光照射或在雨季和日照短的季节补充维生素D、增加户外活动、发布高危天气预警、设定适中的室内露点温度是值得高度重视的预防策略。模式的模拟结果在很大程度上揭示了流感季节性的机理和证明了著名医学家和诺贝尔奖获得者RobeRt EdgaR Hope-Simpson在上世纪提出的流感季节性成因的猜想。模拟结果还表明,模式对每周流感发病率具有一定的预报能力。该理论和模型很可能适用于当前的甲型流感大流行和其它传染性疾病,可被进一步开发应用。
关键词:流感季节性;流感模拟;流感大流行;维生素D
中图分类号:R511 文献标识码:A Doi:.1004-
1 引言
全球每年大概有25~50万人死于流感[1],而在因基因重组产生新病毒株流行的年份,每年的死亡人数可达数百万。因此,大量经费被用于流感病原学的研究、流感大流行的防范和疫苗的研制。尽管在很多方面已取得了可喜进展,但大多数研究都集中于病毒学(DNA和RNA),而单凭常年存在的病毒并不能给流感季节性及周际活动的起伏予以令人信服的解释。流感季节性和周际变化是否受气象环境和社会-行为等因素支配?其中的机制和程度又如何?这一系列问题还远不清楚,这一切都极大地影响了流感防控的效果。
流感模型作为一种节俭有效的研究方式,在流感活动的量化、预测及了解各种因素的影响中发挥了重要作用。近年来建立的一些流感传播模型包含了人口统计学、居民流动性、社会网络结构和疫苗等参数[2-8],从而使局限于病毒学的流感季节性概念得到扩充。然而不少模型、假设和发现仅适用于特定地域。一些仅考虑个别因素或仅基于随机过程理论的模型已被证实具有局限性[9]。流感季节性的成因仍不清楚,尤其在热带地区。显然一个能包容各种因素(生物、气象环境、社会-行为等),经过全球不同气候区的流感资料验证,具有模拟不同气候区流感季节性和一定预测能力,并符合医学和社会学原理的流感理论和模型是解开流感季节性之谜和掌握社区流感活动规律的关键。本研究正是朝着这个方向所进行的一个探讨。
2 理论与模型的确立
传统的流感流行病学采用一个基本繁殖率(传播率)R0来估计每个第一代感染者传染给第二代患者的平均数目。对于一个社区而言,可根据经验和实验调整R0,得到一个实际传播率。然而这种传播率仍具有很大的可变性。例如,,但1978年英国某男子寄宿学校爆发H1N1流感时,R0的上限接近21[10]。之所以变化如此大,除人口密度增加外,还因传播率与环境变化及受众多因素
(如被感染者的症状持续时间、病毒的感染力、宿主所接触人群中易感个体的数目以及其它环境和社会-行为因素)影响有关。由于这些因素具有可变性,所以用一个固定传播率来预测流感发病率会有很多问题。除第二代感染外,社区的流感患者人数还取决于患者的流动性,携带病毒但无症状的人群所引起的传播以及通过“非人传人接触”所感染的个体数目。
基于上述