异质景观下裂谷热疫苗接种策略的有效性与公平性评估

这篇研究通过建立元种群模型，评估了科摩罗群岛裂谷热（RVF）疫苗分配的三种策略：按比例分配、全局最优分配和公平导向分配。研究发现，最优分配虽能最大化整体防控效果（感染减少63.8%），但会导致岛屿间效果失衡；而公平导向策略可缓解此矛盾（如5%接种率下各岛感染减少9%-46%）。研究强调动物标记（tagging）可显著提升疫苗效率（未标记66.9% vs 标记95.8%），并为资源有限地区的疫苗分配提供了兼顾公平与效能的解决方案。

　　

引言

裂谷热（Rift Valley fever, RVF）作为人畜共患出血性疾病，其防控面临环境与农业因素时空异质性的挑战。科摩罗群岛作为典型异质景观，四座岛屿的植被指数（NDVI）、牲畜流动和病毒传播率差异显著。研究通过改进已有元种群模型，首次量化评估了不同疫苗分配策略在长期防控中的效果与公平性。

方法

数学模型构建
基于牲畜（牛、羊、山羊统合）的SEIR（易感-暴露-感染-恢复）框架，将群岛划分为4个岛屿单元，纳入NDVI驱动的时空传播率差异和跨岛牲畜流动网络。疫苗接种状态分为未保护（U）、两阶段免疫发展（V¹/V²）和完全保护（W），疫苗效力设为90%，保护期2年。

三种分配策略

1. 比例分配：按岛屿牲畜数量分配（如大科摩罗岛占60.7%）
2. 全局最优：最大化全群岛感染减少（通过序贯蒙特卡洛算法优化）
3. 公平导向：优化表现最差岛屿的防控效果

关键参数

• 接种率：5%-30%年覆盖率
• 标记场景：标记动物仅对未保护个体接种，未标记则全覆盖

结果

疫苗分配动态
全局最优分配呈现接种率依赖性：低接种率（5%）时62.8%疫苗倾向安茹安岛（中低传播区），高接种率（30%）时71.9%转向大科摩罗岛（高传播区）。公平导向分配则稳定偏向大科摩罗岛（59.8%）和莫埃利岛（18.7%）。

防控效果

• 标记使30%接种率下的感染减少从62.2%提升至89.7%
• 公平导向策略在5%接种率下将各岛差异从[-6%,90%]缩小至[9%,46%]
• 未标记时18.8%概率出现接种反效（如大科摩罗岛感染增加）

操作优化

• 仅接种幼畜（占种群50%）可使20%接种率效果从58%提升至63%
• 年度集中接种与全年分散接种效果相当，但间隔2-3年接种效率下降26%

讨论

研究揭示了资源分配中的"效率-公平"悖论：全局最优策略虽能实现63.8%的感染减少，但导致安茹安岛（77%减少）与大科摩罗岛（4%减少）的显著差异。公平导向策略通过优先保护弱势岛屿，在维持整体效果（58%）的同时缩小差距。

动物标记的效益凸显其成本效益潜力——未标记时33.1%疫苗浪费于已免疫个体。模型还警示低接种率（5%）可能因延迟疫情爆发而增加风险，强调充足疫苗储备的必要性。

局限与展望

空间尺度上未考虑岛内异质性，未来需融合更高分辨率牲畜密度数据。气候变化的长期影响未纳入，需开发自适应策略。尽管采用90%疫苗效力的WHO标准，但物种间免疫差异（如羊群更易感）仍需细化研究。

这项研究为裂谷热等异质景观下的疾病防控提供了量化框架，证明通过智能分配和动物标记，可在有限资源下平衡效率与公平——这对资源匮乏地区的公共卫生决策具有重要启示。