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为解决传统疟疾模型忽视非媒介传播途径问题,研究人员构建新模型,发现需综合防控,为疟疾防控提供依据。
疟疾,这个古老又顽固的 “健康杀手”,长期以来在全球肆虐,给人类健康带来了巨大威胁。尤其是在热带和亚热带地区,疟疾的阴影始终笼罩着当地居民。据世界卫生组织(WHO)数据显示,2021 年全球有超 2.47 亿疟疾病例,61.9 万人因疟疾失去生命,其中大部分病例集中在撒哈拉以南非洲地区,儿童和孕妇等弱势群体深受其害。
一直以来,人们主要将疟疾视为通过按蚊叮咬传播的疾病,传统的疟疾数学模型也多聚焦于媒介传播途径,采用易感 - 暴露 - 感染 - 康复(SEIR)框架,在指导防控措施、降低疟疾传播率方面发挥了重要作用。然而,随着研究的深入,人们逐渐发现,非媒介传播途径,如输血、母婴传播以及医疗环境中的人际传播,在疟疾传播中也扮演着重要角色。在一些蚊虫控制成效显著的地区,输血或器官移植导致的疟疾传播风险凸显;母婴传播虽不常见,但对感染母亲所生婴儿危害极大。可这些非媒介传播途径在传统数学模型中常常被忽视,使得模型无法准确反映疟疾传播的真实动态,特别是在医疗相关传播更易发生的可控环境中。
为了填补这一空白,来自尼日利亚科吉州融合科技大学(Confluence University of Science and Technology)的 Emmanuel Akowe、Queeneth Ojoma Ahman 等研究人员开展了一项研究。他们构建了一个新型数学模型,将媒介传播和非媒介传播途径整合在一起,对传统 SEIR 框架进行拓展,纳入了接种疫苗人群和非媒介暴露人群等新的分类,以更全面地模拟疟疾传播动力学。相关研究成果发表在《BMC Infectious Diseases》上。
在研究方法上,研究人员主要运用了数学建模和数值模拟技术。他们基于传统 SEIR 模型,结合疟疾传播的实际情况,提出一系列假设,构建出包含人类和蚊虫种群共 10 个分类的疟疾模型,并建立了相应的微分方程来描述疟疾传播的动态过程。通过求解方程,得到疾病无感染平衡点(DFE)、基本再生数(R0)和地方病平衡点(EE)等关键指标。利用 MATLAB 软件进行数值模拟,设定初始值并选取相关参数值,分析不同因素对疟疾传播的影响。
研究结果如下:
- 疫苗接种的影响:通过数值模拟发现,疫苗接种能显著降低人群对疟疾的易感性,使易感人群数量减少约 43%。但同时,感染个体依然存在,这表明仅靠疫苗接种不足以根除疟疾,还需结合其他防控措施。
- 传播途径的动态:媒介暴露人群和非媒介暴露人群的动态变化显示,蚊虫叮咬和非蚊虫途径都对疟疾传播有贡献。非媒介传播的重要性凸显了单纯关注媒介控制的局限性,即使在蚊虫得到有效控制的地区,非媒介传播也可能使疟疾持续存在。
- 感染人群和蚊虫种群:感染人类和感染蚊虫种群的变化表明,即使大部分人群接种疫苗或接受治疗,疟疾传播风险依然存在。这强调了在疫情爆发时采取快速应对措施以降低感染性的重要性,同时也凸显了蚊虫控制措施(如使用杀虫剂处理蚊帐和室内残留喷洒)的关键作用。
- 治疗和康复人群:治疗人群和康复人群的动态变化体现了治疗在降低感染性和提供免疫力方面的有效性。不过,康复个体仍有再次感染的风险,特别是在高传播地区,这意味着即使疾病负担减轻,也需要持续监测和维持防控措施。
研究结论和讨论部分指出,该模型为疟疾防控提供了重要见解。在防控策略上,需要整合多种干预措施,包括疫苗接种、媒介控制、非媒介控制和治疗,多管齐下才能更有效地减少疟疾传播。非媒介传播途径不容忽视,改善医疗服务可及性、加强血液筛查和孕产妇护理等措施在高风险地区至关重要。同时,由于感染个体持续存在和易感人群数量波动,疟疾防控需要长期持续的努力。从政策角度看,政策制定者应加大疫苗接种推广力度,持续投资蚊虫和非蚊虫防控以及医疗基础设施建设。
这项研究的意义重大,它提供了一个更全面的疟疾传播模型,揭示了疟疾传播的复杂机制,为制定更有效的公共卫生政策和疟疾根除策略提供了有力的理论支持。不过,该模型也存在一定局限性,如假设人群同质、未考虑迁移等因素,未来研究可在这些方面进行改进,进一步完善对疟疾传播的认识和防控策略。