爱尔兰蓝舌病病毒暴发应急预案：基于两阶段抽样设计的局部流行率监测方案评估

《Irish Veterinary Journal》：Preparation for a potential outbreak of bluetongue virus in Ireland: surveillance design to estimate local prevalence after an initial case detection

本刊推荐：为应对蓝舌病病毒血清型3(BTV-3)在北欧的暴发威胁，研究人员开发了一套针对爱尔兰临时控制区(TCZ)的主动监测方案。该研究通过两阶段(群间和群内)抽样设计，结合RT-PCR检测技术，模拟了不同流行率场景下的监测效果。结果显示，在群间流行率为5%时，每个TCZ抽样39-61个牛群可准确估计流行率；当群间流行率升至30%时，仅需抽样10-11个牛群。研究还开发了交互式网络应用程序，为BTV-3入侵爱尔兰的防控决策提供了重要技术支撑。

　　

当蓝舌病病毒血清型3(Bluetongue virus serotype 3, BTV-3)于2023-2024年在北欧突然暴发时，整个欧洲的畜牧业都拉响了警报。这种由库蠓(Culicoides)传播的病毒性疾病不仅给养殖业造成巨大经济损失，更对动物福利构成严重威胁。特别令人担忧的是，尽管截至2025年9月爱尔兰尚未发现BTV病例，但该国面临着与当年施马伦贝格病毒(Schmallenberg orthobunyavirus, SBV)相似的入侵风险。

蓝舌病病毒(Bluetongue virus, BTV)是呼肠孤病毒科(Reoviridae)环状病毒属(Orbivirus)的成员，主要感染反刍动物和骆驼科动物。欧盟动物健康法将其列为C类疾病，意味着成员国可以实施可选的根除计划。历史上，BTV-8型在2006年入侵欧洲时造成了巨大损失，仅德国2006-2018年间的直接和间接成本就分别达到4830万欧元和1.321亿欧元。

爱尔兰面临的主要威胁在于BTV-3可能通过三种途径入侵：感染动物或胎儿的进口、感染生物材料（如血液、精液或胚胎）的输入，以及携带病毒库蠓的风媒传播。虽然爱尔兰已暂停从英国进口易感物种，但生殖产品仍可进口，且从北爱尔兰的动物流动仍在继续，这些都构成了潜在风险。

在此背景下，Casey-Bryars等研究人员在《Irish Veterinary Journal》上发表了重要研究，旨在为爱尔兰设计一套科学的BTV监测方案，以便在病毒入侵时能够快速评估局部流行率，为防控决策提供依据。

研究采用了几项关键技术方法：基于地理信息系统(ArcGIS)建立了1064个重叠的20公里半径临时控制区(Temporary Control Zones, TCZ)覆盖爱尔兰全境；利用爱尔兰农业、食品和海洋部(Department of Agriculture, Food and the Marine, DAFM)的土地地块信息系统(Land Parcel Information System, LPIS)和动物健康计算机系统(Animal Health Computer System, AHCS)获取牛群数据和位置；使用R统计环境中的"EpiR"包进行两阶段抽样样本量计算；通过Shiny和ArcGIS网络应用程序集成开发了交互式模拟平台，允许用户调整关键参数（如诊断测试特征、流行率假设）来探索不同场景下的监测效果。

监测设计

研究人员设计了一套针对20公里半径TCZ的主动监测方案，该方案将作为临床监测、进口后检测和基于风媒库蠓扩散的靶向监测的补充。监测设计采用两阶段抽样策略，同时考虑群间和群内流行率，以解决BTV感染在牛群中的聚集性问题。

爱尔兰牛群数据

研究分析了爱尔兰牛群人口统计学特征，全国共有101,355个牛群，总计6,852,137头牛。牛群规模从单头牛到2,654头不等，平均规模为68头，中位数为36头。19.9%的牛群拥有超过100头牛。在不同TCZ中，牛群数量从68到3,548个不等，牛只数量从1,372到242,297头不等。

诊断测试特征

研究主要假设使用实时逆转录聚合酶链反应(real-time reverse transcriptase polymerase chain reaction, RT-PCR)进行检测，其敏感性为99%，特异性为100%。同时，也探讨了竞争性酶联免疫吸附测定(competitive ELISA, cELISA)的特性，但其较低的特异性（EFSA报告为98.4%）在低流行率环境下可能导致较多假阳性结果。

样本量估计

使用"EpiR"包进行两阶段监测设计的样本量计算。当群间流行率为5%、群内流行率为30%时，每个TCZ需要检测62个牛群，每个牛群随机选择9头动物。当群间和群内流行率均为30%时，只需检测9个牛群，每个牛群检测9头动物。

场景模拟

研究通过蒙特卡洛模拟评估监测方案的效果。每个TCZ进行100次模拟，评估在不同流行率场景下的监测性能。

在群间流行率为5%的场景下，模拟结果显示每个TCZ有10-127个感染牛群。当每个TCZ检测39-61个牛群时，群间表观流行率为3%-6%，与真实值接近。在检测的牛群中，动物水平表观流行率为25%-32%。约5%的模拟中未能检测到任何感染牛群，这反映了在感染牛群相对稀少（1/20）情况下抽样的随机性。

在群间流行率为30%的场景下，每个TCZ有62-745个感染牛群。当每个TCZ检测10-11个牛群时，群间表观流行率为20%-36%。仅约2%的模拟未能检测到任何感染牛群。

网络应用程序

研究开发了交互式网络应用程序，整合了Shiny和ArcGIS仪表板功能，允许用户模拟不同参数设置下的监测结果，包括不同的测试敏感性和特异性、不同的群内和群间流行率 context。

研究结论强调，针对爱尔兰潜在的BTV-3疫情，设计的监测方案能够在病毒入侵后有效估计局部流行率。在假设群间流行率为5%、群内流行率为30%的情况下，每个TCZ检测39-61个牛群（每个牛群检测10-11头动物）能够提供准确的流行率估计。当群间流行率升高至30%时，只需检测10-11个牛群即可。

讨论部分指出，爱尔兰从未发生过蓝舌病疫情，因此病毒传播模式存在不确定性。温度、天气、媒介生态学和畜牧业管理实践等因素都可能影响BTV-3在爱尔兰的传播潜力。爱尔兰以草地为基础的生产系统和活跃的牛只流动网络可能进一步影响疾病传播动力学。

研究的局限性包括主要针对大型牛群进行监测，可能无法完全反映地理异质性传播模式。不过，基于BTV传播生态学和欧盟立法的20公里半径TCZ设计可在很大程度上减轻这种潜在偏差。

该研究的重要意义在于为爱尔兰应对BTV-3入侵提供了科学依据。通过有效的监测，决策者能够根据局部流行率评估结果，选择最合适的控制措施——在低流行率情况下，检测和扑杀可能是可行策略；而在高流行率情况下，大规模疫苗接种可能更为合适。随着欧洲对BTV防控政策的演变，从严格的根除策略转向更为灵活的防控方案，快速准确的疫情评估变得尤为关键。

这项研究不仅为爱尔兰应对潜在BTV-3疫情提供了具体技术方案，其方法论和交互式工具也可应用于其他国家和地区应对新发传染病威胁的准备工作。随着对BTV-3传播生物学和爱尔兰特定风险因素的进一步了解，该监测方案可不断优化，为保护爱尔兰畜牧业免受蓝舌病侵害提供持续支持。