中国新疆地区异性传播HPV疫苗接种策略的动力学建模与优化研究：基于基本再生数(R0)的疫苗分配决策

本研究针对HPV疫苗接种策略中男性纳入争议及疫苗性别分配优化问题，构建异性传播动力学模型，结合新疆地区2009-2019年HPV感染和宫颈癌(CC)数据，计算基本再生数(BRN)并分析疫苗分配策略。研究发现优先女性接种可最大化防控效益，为资源有限地区提供量化决策依据，对实现WHO消除宫颈癌目标具有重要实践意义。

　　

人乳头瘤病毒(HPV)感染是全球重大公共卫生挑战，尤其与70%宫颈癌(CC)病例相关。尽管疫苗预防效果明确，但男性是否纳入接种计划、疫苗性别分配策略等问题长期存在争议。在资源有限地区如中国新疆，如何优化疫苗分配成为关键科学问题。现有研究多忽略女性患者从持续感染到癌前病变(HSIL)直至CC的发展过程，而新疆医院数据显示这类病例占比显著，亟需建立更精确的传播模型。

新疆大学等机构研究人员创新性地构建了包含女性五个状态(易感S_f、接种V_f、感染I_1f、癌前病变I_2f、CC患者I_3f)和男性三个状态的异性传播动力学模型。通过马尔可夫链蒙特卡洛(MCMC)方法拟合新疆2009-2019年临床数据，计算得到当前基本再生数R₀=1.2986，表明疾病将持续流行。研究采用拉丁超立方抽样(LHS)和偏秩相关系数(PRCC)进行参数敏感性分析，发现感染率(β_mf, β_fm1-2)和清除率(γ_f/m)对流行趋势影响最显著。

【关键方法】

1. 建立包含8个微分方程的动力学模型，引入疫苗保护率(ε_f/m)和接种率(φ_f/m)参数
2. 采用DRAM算法进行50,000次MCMC迭代，拟合新疆11年临床数据
3. 通过下一代矩阵法计算BRN，证明当R₀<1时疾病灭绝
4. 构建优化模型求解有限疫苗量ν下的最佳性别分配方案

【主要结果】

1. 阈值动力学分析
   理论证明当R₀<1时无病平衡点全局稳定。数值模拟显示新疆当前R₀=1.2986，需年接种26,800剂以上才能使R₀≤1。

2. 最优疫苗分配策略
   建立ν=φ_fΔ_f+φ_mΔ_m约束下的优化模型。当ν≤Δ_f时，全部疫苗分配给女性可使R₀最小化；当Δ_f<><>_m时，女性100%接种后富余疫苗分配给男性。

3. 疫苗效果评估
   在相同资金投入下，低价二价疫苗(70-80%保护率)因覆盖率更高，比九价疫苗(>90%保护率)能多预防1,637例CC。"高初始剂量-逐步递减"策略较恒定接种可提前20年实现防控目标。

【结论与意义】
该研究首次量化了新疆地区HPV传播的临界阈值，证明当疫苗年供应量>26,800剂时，优先女性接种可使R₀最快降至1以下。对经济欠发达地区，选择二价疫苗扩大覆盖率比高价九价疫苗更具成本效益。提出的"脉冲式接种"策略为WHO消除宫颈癌行动计划提供了可操作的实施方案。未来研究可扩展至年龄结构化模型，以更精确反映HPV感染的长期潜伏特性。

（注：全文严格依据原文数据，参数符号如Δ_f/m、ε_f/m等均保留原文格式，作者单位"新疆大学"按要求未翻译为英文）