非洲猪瘟在老挝村庄间传播建模:数据质量与防控决策的关键纽带

【字体: 时间:2025年05月11日 来源:Tropical Animal Health and Production 1.7

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  在老挝 2019 年非洲猪瘟(ASF)疫情防控中,资源与相关信息匮乏。研究人员利用疫情数据,借助空间聚类和近似贝叶斯计算等技术,探究病毒传播参数。结果发现数据质量影响模型输出,村庄感染期 62 - 68 天,R0为 13 - 32 。该研究为 ASF 防控决策提供依据。

  非洲猪瘟(African Swine Fever,ASF)是一种对养猪业极具破坏力的传染病,给全球养猪产业带来了沉重打击。在东南亚地区,许多国家经济水平处于低 - 中等阶段,老挝便是其中之一。2019 年,老挝爆发 ASF 疫情,这一疫情如同一颗投入平静湖面的巨石,在老挝的养猪业中激起了千层浪。老挝的畜牧业是众多农户的重要经济来源,而猪养殖在其中占据着关键地位。ASF 的爆发,使得大量生猪死亡,农户们遭受了严重的经济损失。
在这场与 ASF 的较量中,老挝面临着诸多困境。一方面,资源的稀缺使得防控工作捉襟见肘,相关信息也极为匮乏,这让确定有效的 ASF 预防和控制策略变得异常艰难。在发达国家,面对 ASF 疫情,有着成熟的防控策略,如美国会在潜在疫情爆发地建立 3 公里控制区和 10 公里监测区;中国在野猪活动频繁区域设置 50 公里缓冲区;南非则根据认证计划制定分区策略。但这些策略在老挝这样以小农户养殖为主、经济处于转型期的国家是否同样有效,还是个未知数。另一方面,了解 ASF 在村庄间的传播速率和整个村庄的感染期,对于评估防控措施的效果至关重要。然而,在资源匮乏的国家,关于 ASF 在村庄间传播的信息却严重缺失。正是在这样的背景下,开展对老挝 ASF 疫情传播的研究显得尤为迫切。

为了解开这些谜团,来自悉尼大学(The University of Sydney)、哥本哈根大学(University of Copenhagen)等多个研究机构的研究人员携手合作。他们以老挝 2019 年 ASF 疫情为研究对象,开展了一项深入的研究。研究人员通过收集老挝国家动物卫生实验室(NAHL)利用 rt - PCR 确诊的 2019 年所有 ASF 阳性村庄的数据,包括疫情数据和位置数据,为后续研究奠定基础。之后,他们运用空间聚类技术,识别出疫情爆发村庄的聚集区;再借助近似贝叶斯计算与序贯蒙特卡罗方法(ABC - SMC),估计了 ASF 病毒在村庄间的传播参数;最后利用简单的疾病传播模型,探究参数估计对预测疾病传播的影响,进而为决策提供参考。

研究结果为我们揭示了许多关键信息:

  • 描述性统计:在 2019 年 6 月至 12 月期间,老挝各地共报告了 152 起 ASF 疫情。最早的疫情报告出现在沙拉湾省(Salavane Province),时间是 6 月 16 日;最后的报告则来自万象市(Vientiane Capitol),在 12 月 23 日。不同省份的疫情持续时间差异较大,有的省份疫情报告集中在同一天,而有的省份疫情持续时间长达 173 天。
  • 聚类识别:通过时空排列(STP)分析,研究人员在疫情数据中确定了 6 个时空聚类。这些聚类包含 4 - 14 个病例村庄,半径在 16 - 153 公里之间 。不同聚类涉及的省份不同,如中央聚类涵盖了博利坎赛省(Bolikhamxay)、甘蒙省(Khammouane)等多个省份;南部聚类则由沙湾拿吉省(Savannakhet)和沙拉湾省组成。
  • 参数估计输出:研究估计出村庄内首例病例的平均潜伏期为 5.82 - 5.96 天,整个村庄的感染期为 61.53 - 67.70 天。在聚类内的平均传播系数 β 为 0.19 - 0.51,基本再生数R0在 13.06 - 31.63 之间,潜伏期的形状参数kE为 15.97 - 16.64 。
  • 模型性能:分析结果显示,所有模型中,作为先验的参数都导致了每个模拟聚类中出现疫情。经过 25 代的迭代,所有参数的中位数估计都趋于稳定,边际分布也适当下降。最终模型表明,疫情爆发较少(少于 10 个村庄)或所有疫情在 1 - 2 天内报告的地点,模型与实际数据匹配度较差;而在几天内有多个报告的聚类,模型预测结果与实际数据更为接近。

研究结论和讨论部分进一步揭示了这项研究的重要意义。一方面,研究提供了小农户村庄间感染期和R0值的初步估计,这有助于我们理解 ASF 在小农户环境中爆发的潜在规模。另一方面,研究也指出了在数据稀缺环境下开展此类研究的局限性和挑战。输入的监测数据质量对模型的最终输出有着直接影响,进而影响研究结果的普遍性和决策的准确性。因此,未来的研究需要进一步优化数据收集和处理方法,以提高参数估计的准确性。此外,研究还发现老挝 ASF 疫情防控措施的半径远大于欧洲常用标准,且存在大量潜在的疾病传播途径,这意味着需要结合持续的监测数据和详细的疾病与经济模型,进一步优化防控策略,以保护小农户的生计。

该研究发表在《Tropical Animal Health and Production》上,为非洲猪瘟在类似经济和养殖环境下的防控提供了重要的参考依据。

研究人员在这项研究中运用了多种关键技术方法。首先是数据收集,收集了老挝国家动物卫生实验室通过 rt - PCR 确诊的 2019 年所有 ASF 阳性村庄的疫情数据,包括报告日期等;还收集了村庄位置数据,通过 2011 年老挝农业普查和 DIVA - GIS 地名录获取经纬度坐标。然后,利用时空排列(STP)分析来识别疫情数据中的空间聚类。最后,运用近似贝叶斯计算与序贯蒙特卡罗(ABC - SMC)方法,结合简单的易感 - 潜伏 - 感染 - 恢复(SEIR)模型,估计 ASF 病毒在村庄间的传播参数 。

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