傳染病動(dòng)力學(xué)模型在隔離預(yù)防輪狀病毒醫(yī)院感染中的應(yīng)用

黃 璜，單旭征，龍?jiān)剖?，許春瓊

(成都大學(xué)附屬醫(yī)院，四川 成都 610081)

·論著·

傳染病動(dòng)力學(xué)模型在隔離預(yù)防輪狀病毒醫(yī)院感染中的應(yīng)用

黃 璜，單旭征，龍?jiān)剖纾S春瓊

(成都大學(xué)附屬醫(yī)院，四川 成都 610081)

目的 構(gòu)建輪狀病毒(RV)醫(yī)院內(nèi)傳播及防控策略的傳染病動(dòng)力學(xué)模型。方法 應(yīng)用傳染病動(dòng)力學(xué)的方法，構(gòu)建不同隔離措施下的RV SEIR模型，評(píng)價(jià)隔離措施效果。結(jié)果 假設(shè)對(duì)所有患者進(jìn)行隔離，在傳播第3天采取隔離措施，則感染者在傳播第5天為4.3例，在第7天達(dá)高峰(6.4例)，直至傳播第14天，感染者人數(shù)降至3.4例。在傳播第2天采取隔離措施，則感染者在傳播第6天達(dá)4.0例，第8天感染者即降至3.2例。在傳播第1天采取隔離措施,則感染者最多為2.4例，即不會(huì)發(fā)生醫(yī)院感染暴發(fā)。早期隔離能有效阻止RV感染暴發(fā)，隔離時(shí)間越晚，感染人數(shù)越多，暴發(fā)持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)。結(jié)論 RV醫(yī)院感染暴發(fā)較易發(fā)生，早期發(fā)現(xiàn)，及時(shí)隔離RV患兒是防止醫(yī)院感染暴發(fā)的有效措施。

輪狀病毒； 醫(yī)院感染； SEIR； 嬰幼兒腹瀉； 接觸傳播

[Chin J Infect Control，2017，16(5)：470-473]

輪狀病毒(rotavirus, RV)是嬰幼兒重型腹瀉的主要病原體，我國(guó)每年秋冬季節(jié)有40%～60%的嬰幼兒重癥腹瀉由RV引起，估計(jì)每年可造成約2萬(wàn) 5歲以下幼兒死亡[1]。研究[2-4]表明，我國(guó)住院腹瀉兒童RV陽(yáng)性檢出率為25.9%～39.45%。由于RV具有較高的傳染性，易感者僅需要10個(gè)病毒即可感染[5]，且主要通過(guò)接觸傳播，較易發(fā)生醫(yī)院感染。為有效防止RV醫(yī)院感染暴發(fā)，本研究首次通過(guò)傳染病動(dòng)力學(xué)模型模擬在不同時(shí)間采取隔離措施時(shí)RV醫(yī)院傳播過(guò)程，比較RV傳播過(guò)程中不同時(shí)期采取隔離措施時(shí)，醫(yī)院感染暴發(fā)的開始時(shí)間、持續(xù)時(shí)間及感染人數(shù)，為有效防止其醫(yī)院感染暴發(fā)提供理論依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 模型簡(jiǎn)介 傳染病動(dòng)力學(xué)是對(duì)傳染病進(jìn)行理論性定量研究的一種重要方法[6]，其在已知的流行過(guò)程基礎(chǔ)上建立能反映疾病動(dòng)力學(xué)的數(shù)學(xué)模型，通過(guò)對(duì)模型的研究，了解疾病的發(fā)生發(fā)展過(guò)程及流行規(guī)律。由于RV感染具有潛伏期，本研究構(gòu)建由易感者(S)、潛伏者(E)、感染者(I)、康復(fù)者(R)構(gòu)成的SEIR模型。其中S為t時(shí)刻尚未染病但可能染病的人數(shù)，記為S(t);E為t時(shí)刻處于潛伏期的人數(shù)，記為E(t)；I為t時(shí)刻已經(jīng)染病且處于傳染期的人數(shù)，記為I(t)；R為t時(shí)刻已經(jīng)從感染者中移出的人數(shù)，記為R(t)；若總?cè)藬?shù)N為常數(shù)則N(t)= S(t)+ E(t)+ I(t)+ R(t)。易感染者從感染到移出的過(guò)程見圖1。

圖1 SEIR模型過(guò)程圖

Figure 1 Flow chart of SEIR model

模型方程為：

β=β0×接觸率C(N)，稱為有效接觸率，表示一例感染者傳染易感者的能力，其中β0為人群全部為易感者時(shí)，一例感染者傳染易感者的能力。ε為潛伏期的倒數(shù)，表示潛伏者轉(zhuǎn)變?yōu)楦腥菊叩谋壤?。γ為傳染期的倒?shù)，表示感染者轉(zhuǎn)變?yōu)榭祻?fù)者的比例。

1.2 模型的假設(shè)與參數(shù)設(shè)定 (1)醫(yī)院住院患者較少，接觸率與人口總數(shù)成正比，此時(shí)C(N)=ΚN,β=Κβ0，疾病發(fā)生率不受總?cè)丝跀?shù)影響。 (2)每日新入院易感者恒定，記為Λ。(3)每日出院率恒定，記為μ。(4)不考慮死亡患者。(5)疾病在醫(yī)院自然傳播時(shí)未采取任何措施。本研究采用Matlab軟件構(gòu)建模型，主要參數(shù)設(shè)置見表1。

表1 SEIR模型主要參數(shù)設(shè)置

2 結(jié) 果

2.1 醫(yī)院自然傳播 以綜合醫(yī)院兒科住院患兒為研究對(duì)象，則模型傳播過(guò)程見圖2。

圖2 醫(yī)院傳播模型過(guò)程圖

模型方程為：

設(shè)平均每日在院患兒為100例，平均每日新入院患兒20例，根據(jù)某三甲綜合醫(yī)院兩歲以下患兒比率為64%，則初期醫(yī)院易感者S為64例，每日新入院易感者Λ為13例，以某三甲綜合醫(yī)院兒科出院率為參考，設(shè)μ為0.2，仿真結(jié)果顯示，醫(yī)院初期進(jìn)入1例RV腹瀉患兒，如無(wú)任何防控措施，在傳播第4天，感染者人數(shù)達(dá)4.5例，即引起醫(yī)院感染暴發(fā)，此時(shí)感染人數(shù)不斷增多，在傳播第15天，感染者人數(shù)達(dá)42.4例。見圖3。

圖3 醫(yī)院RV自然傳播圖

Figure3Diagramofnaturaltransmissionofrotavirusinhospital

2.2 采取隔離措施后醫(yī)院傳播 如對(duì)患者進(jìn)行隔離，則模型傳播過(guò)程見圖4。

圖4 采取隔離措施后醫(yī)院傳播模型過(guò)程圖

Figure 4 Flow chart of hospital transmission model after isolation measures were taken

模型方程為：

此時(shí)β隨時(shí)間的變化而變化[9]，假設(shè)對(duì)所有患者進(jìn)行隔離，則δ=1.0，仿真結(jié)果顯示，如在傳播第3天采取隔離措施，則在傳播第5天感染者為4.3例，在第7天達(dá)高峰(6.4例)，直至傳播第14天，感染者人數(shù)降至3.4例。如在傳播第2天采取隔離措施，則在傳播第6天感染者達(dá)4.0例，第8天感染者即降至3.2例。如在傳播第1天采取隔離措施則感染者最多為2.4例，即不會(huì)發(fā)生醫(yī)院感染暴發(fā)。見圖5。

A:傳播第3天采取隔離措施；B: 傳播第2天采取隔離措施;C: 傳播第1天采取隔離措施

3 討論

目前，國(guó)內(nèi)對(duì)RV醫(yī)院感染的研究較少，回顧以往研究主要集中在臨床分析及護(hù)理干預(yù)兩方面。本研究應(yīng)用matlab軟件構(gòu)建RV在綜合醫(yī)院內(nèi)傳播的動(dòng)力學(xué)模型，結(jié)果顯示當(dāng)每日入院20例患者時(shí)，如不采取任何措施，1例RV患者進(jìn)入病房后，在傳播第4天即可發(fā)生醫(yī)院暴發(fā)，至傳播第8天，感染人數(shù)即可達(dá)到16.9例。若將每日入院人數(shù)調(diào)整至11例，即每日入院易感者人數(shù)為7例時(shí)，在傳播第8.5天，感染人數(shù)為7.9例，此時(shí)與尹麗等[10]報(bào)道的一起7 d內(nèi)入院45例新生兒，發(fā)生8例RV醫(yī)院感染的暴發(fā)事件傳播過(guò)程基本一致。RV傳染性高，在病房中可通過(guò)被污染的醫(yī)護(hù)人員的手、醫(yī)療設(shè)施、醫(yī)療器械、奶瓶等傳播[11]，但現(xiàn)階段RV疫苗在我國(guó)尚未普及，因此患者隔離及環(huán)境消毒成為防止RV傳播的重要措施。本研究結(jié)果顯示，在傳播第3天采取隔離措施，醫(yī)院感染暴發(fā)仍需持續(xù)9 d，最高感染人數(shù)減少至6.4例；在傳播第2天采取隔離措施，醫(yī)院感染暴發(fā)僅持續(xù)2 d，最高感染人數(shù)為4例；如在傳播第1天采取隔離措施，則不發(fā)生醫(yī)院感染暴發(fā)，說(shuō)明在本研究設(shè)定條件下，RV患兒入院后1天內(nèi)隔離，才能有效阻止RV醫(yī)院感染暴發(fā)，隔離時(shí)間越晚，感染人數(shù)越多，暴發(fā)持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)。為早期發(fā)現(xiàn)RV患兒，及時(shí)隔離，建議將RV快速檢測(cè)納入腹瀉患兒入院常規(guī)檢測(cè)，并對(duì)住院病房進(jìn)行分區(qū)管理，設(shè)立腹瀉患兒專區(qū)，對(duì)未確診的腹瀉患兒進(jìn)行預(yù)防性隔離。除環(huán)境物品與醫(yī)務(wù)人員手外，家屬手也是RV傳播的重要途徑[11]。研究[12]表明，5歲以下兒童家長(zhǎng)對(duì)腹瀉的預(yù)防知識(shí)知曉程度較低，建議在RV高發(fā)時(shí)期，加強(qiáng)對(duì)患兒家長(zhǎng)RV感染的預(yù)防知識(shí)宣教，降低患兒醫(yī)院感染風(fēng)險(xiǎn)。

本文通過(guò)構(gòu)建不同條件的RV醫(yī)院感染暴發(fā)的動(dòng)力學(xué)模型，有效評(píng)估不同時(shí)間采取隔離措施在醫(yī)院感染暴發(fā)防控中的作用，為防止RV醫(yī)院感染暴發(fā)提供科學(xué)理論依據(jù)，但由于缺乏兒科病房RV醫(yī)院感染暴發(fā)數(shù)據(jù)，未對(duì)模型進(jìn)行實(shí)證研究，僅將模擬結(jié)果與以往研究進(jìn)行對(duì)比，有待進(jìn)一步研究。

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(本文編輯：左雙燕)

Application of epidemic dynamics model in isolating hospital-acquired rotavirus infection

HUANGHuang,SHANXu-zheng,LONGYun-shu,XUChun-qiong

(AffiliatedHospitalofChengduUniversity,Chengdu610081,China)

Objective To establish an epidemic dynamics model of the transmission and prevention strategies of rotavirus infection in hospital.Methods Rotavirus SEIR model based on different isolation measures was constructed using epidemic dynamics method, the effectiveness of isolation measures was evaluated.Results Supposing that all patients were isolated, isolation measures were taken on the 3rdday of transmission, there were 4.3 cases of infection on the 5thday of transmission, peaked on the 7thday(n=6.4), until the 14thday of transmission, the number of infected persons fell to 3.4 cases. If isolation measures were taken on the 2ndday of transmission, the infected persons reached 4.0 on the 6thday, and reduced to 3.2 cases on the 8thday. If isolation measures were taken on the 1stday of transmission, the infected persons reached 2.4 at most, healthcare-associated infection would not occur. Early isolation can effectively prevent the outbreak of rotavirus infection, the later the isolation, the more the infection occurs and the longer the outbreak lasts.Conclusion Rotavirus infection can easily break out in hospital, early discovery and early isolation of rotavirus infected child is the effective measure to avoid rotavirus infection outbreak in hospital.

rotavirus; healthcare-associated infection; SEIR； infantile diarrhea; contact isolation

2016-06-06

成都大學(xué)青年基金項(xiàng)目(2015XJZ32)；金牛區(qū)科協(xié)資助項(xiàng)目

黃璜(1990-)，女(漢族)，江西省豐城市人，醫(yī)師，主要從事醫(yī)院感染控制研究。

黃璜 E-mail：342714654@qq.com

10.3969/j.issn.1671-9638.2017.05.017

R725.1

A

1671-9638(2017)05-0470-04