Vpliv cepljenja na krivuljo okuženih - 1. del
Uvod
Osnovni namen tega prispevka je ugotoviti, kakšna je povezava med deleži cepljenja v neki populaciji ali skupini glede na dinamiko širjenja nalezljive bolezni. Osnovni predpostavki sta, da cepljenje popolnoma zaustavi širjenje bolezni in da je cepivo učinkovito dolgo časovno obdobje. To z drugimi besedami pomeni, da se ljudje, ki so bil cepljeni izločajo iz skupine dovzetnih za bolezen.
Uporabljen model za simulacijo
Model je povzet po (Matt J. Keeling 2008, str. 297).
Prehode med skupinami SIR modela opišemo s sistemom naslednjih diferencialnih enačb:
\[ \begin{aligned} \frac{dS}{dt} &= -\beta(t)I S - u(t)\\ \frac{dI}{dt} &= \beta(t)I S - \gamma I\\ \frac{dR}{dt} &= \gamma I \\ \frac{dV}{dt} &= u(t) \end{aligned} \]
Vpliv deleža cepljenja na krivuljo okuženih, če se cepljenje začne sočasno s širjenjem
Tu predpostavimo, da je čas začetka cepljenja ob začetku širjenja epidemije.
R = 2.5
Na spodnjem grafu so prikazani poteki spreminjanja števila okuženih pri deležu cepljenih 25% populacije v 120 dnevih.
V spodnji tabeli so prikazani maksimalni deleži aktivno okužene populacije in faktorji zmanjšanja aktivnega deleža okuženih ob različnih stopnjah precepljenosti populacije v 120 dnevih. Predpostavljen je linearni čas doseganja deleža cepljenja od 0 do deleža v tabeli v 120 dnevih.
| delež cepljenja [%] | maksimalni delež okuženih v populaciji [%] | faktor zmanjšanja deleža okuženih |
|---|---|---|
| 0 | 23.34 | 1.00 |
| 5 | 21.20 | 0.91 |
| 10 | 19.03 | 0.82 |
| 15 | 16.85 | 0.72 |
| 20 | 14.65 | 0.63 |
| 25 | 12.47 | 0.53 |
| 30 | 10.31 | 0.44 |
| 35 | 8.23 | 0.35 |
| 40 | 6.28 | 0.27 |
| 45 | 4.55 | 0.19 |
| 50 | 3.11 | 0.13 |
| 55 | 2.04 | 0.09 |
| 60 | 1.30 | 0.06 |
R = 2.0
Na spodnjem grafu so prikazani poteki spreminjanja števila okuženih pri deležu cepljenih 25% populacije v 120 dnevih.
V spodnji tabeli so prikazani maksimalni deleži aktivno okužene populacije in faktorji zmanjšanja aktivnega deleža okuženih ob različnih stopnjah precepljenosti populacije v 120 dnevih. Predpostavljen je linearni čas doseganja deleža cepljenja od 0 do do deleža v tabeli v 120 dnevih.
| delež cepljenja [%] | maksimalni delež okuženih v populaciji [%] | faktor zmanjšanja deleža okuženih |
|---|---|---|
| 0 | 15.34 | 1.00 |
| 5 | 12.81 | 0.84 |
| 10 | 10.28 | 0.67 |
| 15 | 7.79 | 0.51 |
| 20 | 5.43 | 0.35 |
| 25 | 3.37 | 0.22 |
| 30 | 1.82 | 0.12 |
| 35 | 0.89 | 0.06 |
| 40 | 0.45 | 0.03 |
| 45 | 0.24 | 0.02 |
| 50 | 0.14 | 0.01 |
| 55 | 0.09 | 0.01 |
| 60 | 0.06 | 0.00 |
R = 1.5
Na spodnjem grafu so prikazani poteki spreminjanja števila okuženih pri deležu cepljenih 25% populacije v 120 dnevih.
V spodnji tabeli so prikazani maksimalni deleži aktivno okužene populacije in faktorji zmanjšanja aktivnega deleža okuženih ob različnih stopnjah precepljenosti populacije v 120 dnevih. Predpostavljen je linearni čas doseganja deleža cepljenja od 0 do do deleža v tabeli v 120 dnevih.
| delež cepljenja [%] | maksimalni delež okuženih v populaciji [%] | faktor zmanjšanja deleža okuženih |
|---|---|---|
| 0 | 6.30 | 1.00 |
| 5 | 3.40 | 0.54 |
| 10 | 1.10 | 0.18 |
| 15 | 0.22 | 0.03 |
| 20 | 0.06 | 0.01 |
| 25 | 0.03 | 0.00 |
| 30 | 0.02 | 0.00 |
| 35 | 0.01 | 0.00 |
| 40 | 0.01 | 0.00 |
| 45 | 0.01 | 0.00 |
| 50 | 0.01 | 0.00 |
| 55 | 0.00 | 0.00 |
| 60 | 0.00 | 0.00 |
Vpliv deleža cepljenja na krivuljo okuženih, če se cepljenje začne po začetku širjenja epidemije
Tu predpostavimo, da je čas začetka cepljenja 50 dni po začetku širjenja epidemije.
R = 2.5
Na spodnjem grafu so prikazani poteki spreminjanja števila okuženih pri deležu cepljenih 25% populacije v 120 dnevih, pri čemer prvih 50 dni ni bilo cepljenja.
V spodnji tabeli so prikazani maksimalni deleži aktivno okužene populacije in faktorji zmanjšanja aktivnega deleža okuženih ob različnih stopnjah precepljenosti populacije v 120 dnevih. Predpostavljen je linearni čas doseganja deleža cepljenja od 0 do do deleža v tabeli v 120 dnevih.
| delež cepljenja [%] | maksimalni delež okuženih v populaciji [%] | faktor zmanjšanja deleža okuženih |
|---|---|---|
| 0 | 23.34 | 1.00 |
| 5 | 22.46 | 0.96 |
| 10 | 21.59 | 0.92 |
| 15 | 20.73 | 0.89 |
| 20 | 19.89 | 0.85 |
| 25 | 19.05 | 0.82 |
| 30 | 18.23 | 0.78 |
| 35 | 17.43 | 0.75 |
| 40 | 16.65 | 0.71 |
| 45 | 15.88 | 0.68 |
| 50 | 15.13 | 0.65 |
| 55 | 14.40 | 0.62 |
| 60 | 13.69 | 0.59 |
Kaj lahko sklepamo iz rezultatov simulacij
Omejitve modeliranja
Namen prispevka je bil določiti spodnje meje precepljenosti populacije v “idealnih okoliščinah”, to je v primeru, ko s cepivom popolnoma zaustavimo širjenje virusa in cepimo predpostavljeni delež ljudi ob istem času. Dodatna predpostavka je tudi, da so cepljene osebe dlje časa imune na bolezen. V našem primeru je ta čas postavljen na 1 leto. Te predpostavke v praksi niso vedno vse izpolnjene. Zato lahko rezultate obravnavamo zgolj kot ocene spodnjih mej precepljenosti populacije na širjenje nalezljive bolezni. Vsaka dodatna neizpolnjena predpostavka lahko te meje samo še poveča.
Literatura
Matt J. Keeling, Pejman Rohani. 2008. Modelling Infectious Diseases in Humans and Animals. Princeton University Press. http://www.jstor.com/stable/j.ctvcm4gk0.1.