Studien av mänsklig appoxsjukdom 2022 med hjälp av epidemimodellerna: flockimmunitet och det grundläggande reproduktionsnummerfallet
Jun 06, 2023
Abstrakt
Från och med maj 2022 uppträdde ett nytt utbrott av den mänskliga appox-sjukdomen (MPOX) i flera länder, där 2022 års humana MPOX-sjukdom spred sig till mer än 109 fall, exklusive de misstänkta fallen fram till slutet av 2022. Dödsfallen 2022 human MPOX översteg 200 fall fram till samma datum. Den mänskliga MPOX är inte en ny sjukdom, denna sjukdom var en gång endemisk i vissa länder på den afrikanska kontinenten. Trots detta började denna sjukdom spridas i flera länder runt om i världen 2022. Det första fallet av 2022 human MPOX registrerades i Storbritannien i maj. Efter det datumet började denna sjukdom bli en pandemi i flera andra länder, såsom USA, Spanien och Brasilien.
2022 human MPOX är en typ av virussjukdom orsakad av ett viralt virus, MPOX-viruset, och detta virus orsakar utslag och lesioner över patientens hud, såväl som i munnen på patienten. Flera effektiva indikatorer används för studien 2022 av human MPOX, såsom flockimmuniteten för human MPOX (HIhMPOX), det grundläggande reproduktionsnumret för human MPOX (BRNhMPOX) och infektionsperioden för human MPOX. Denna studie fokuserar på studiet av flockimmunitet och det grundläggande reproduktionstalet för 2022-utbrottet av human MPOX i flera länder runt om i världen.
Denna studie använde den semianalytiska metoden för pandemimodellen mottaglig avdelning S, Infektiös avdelning I och Recovered compartment R (SIR) inklusive dödligheten för studien av flockimmuniteten och det grundläggande reproduktionsnumret för de 2022 human MPOX-sjukdom. Det har visat sig att medelvärdet av flockimmunitet för den mänskliga MPOX-sjukdomen år 2022 är lika med 0,2194, det vill säga 21,94 procent för flera länder, och motsvarar 35,52 procent för USA och 30,99 procent för Spanien. Det har också visat sig att det genomsnittliga värdet av det grundläggande reproduktionstalet för 2022 human MPOX-sjukdom är lika med 1,2810 för flera länder. Man drar slutsatsen från dessa värden att 21,94 procent av den totala mottagliga befolkningen måste immuniseras på ett effektivt sätt för att förhindra spridning av sjukdomen. Baserat på de tidigare värdena dras också slutsatsen att statusen för 2022 MPOX-sjukdomen sprider sig som en pandemi.
MPOX-virus är ett däggdjursvirus nära besläktat med mänsklig immunitet. När människokroppen är infekterad med MPOX-viruset kommer människokroppens immunsystem att börja svara och producera försvarsmekanismer som antikroppar för att motstå viruset.
Efter infektion producerar kroppens immunförsvar vanligtvis tillräckligt med antikroppar för att bekämpa viruset inom några dagar och har ett långsiktigt immunminne. Dessa tillstånd kan göra att infektionen blir allvarligare och mer ihållande om immunsystemet inte svarar adekvat på MPOX-viruset, eller om immunsystemet är nedsatt, såsom ett hyperfungerande immunsystem, eller om läkemedel som kemoterapi eller immunsuppressiva ingriper.
Därför är upprätthållande av adekvat immunitet mycket viktigt för att förebygga och kontrollera MPOX-viruset. Goda livsstilsvanor som att sova tillräckligt, äta en näringsrik kost och träna måttligt kan hjälpa till att stärka ditt immunförsvar. Dessutom är vaccination också ett effektivt sätt att förhindra MPOX-virusinfektion. Därför måste vi vara uppmärksamma på att förbättra vår immunitet. Cistanche kan avsevärt förbättra immuniteten. Köttaska innehåller en mängd olika biologiskt aktiva ingredienser, såsom polysackarider, två svampar och Huang Li, som kan stimulera immunförsvaret. Olika typer av celler ökar deras immunförsvar.
Klicka cistanche tubulosa fördelar
Nyckelord:
sjukdomsutbrott, epidemi, homosexuella, flockimmunitet, mänskliga apkoppor, modeller, MPOX, MSM, poxvirus, det grundläggande reproduktionsnumret.
Introduktion
Human monkeypox (MPOX) är en specifik typ av virus som orsakas av en virusinfektion som kallas appoxvirus. Nyligen började human MPOX spridas över flera länder i maj 2022. Detta utbrott av sjukdomen kallas '2022 human MPOX disease'. WHO har förlitat sig på att döpa den till 2022 human MPOX, och vi använder denna term i studien[1]. Flera studier diskuterade den mänskliga MPOX-statusen 2022, till exempel; det har hittats spår av MPOX i avloppsvatten med glesa provtagningar från asiatiska tätbefolkade områden [2]. Vissa studier diskuterade också tillämpningen av epidemimodellerna, inklusive fraktionella modeller och andra kontrollmodeller [3–5]. Andra studier diskuterade möjliga vaccinationer av 2022 human MPOX, såsom studier [6–9].
Vissa studier diskuterade också några av indikatorerna för den mänskliga MPOX-sjukdomen 2022, såsom infektionsperioden för pandemin och andra indikatorer[10,11]. Dessutom rör vissa studier fallet med MPOX i ett specifikt land, som Pakistan[12]. Vissa studier diskuterade också fallet med sjukdomen med graviditet[13]. Även om WHO:s center för sjukdomskontroll och förebyggande uppger att mer än nittio procent av de bekräftade fallen av 2022 års humana MPOX-sjukdom rapporterades hos personer som har sex män till män (MSM) såsom homosexuella[1,14], vissa studier diskuterade fallen av 2022 human MPOX-sjukdom hos kvinnor[15]. Vissa studier diskuterade fallet med 2022 års MPOX-sjukdom med HIV-sjukdom[16].
En annan studie diskuterade den möjliga risken under 2022 FIFA (Federation International Football Association) World Cup[17]. En studie diskuterade också upptäckten av spår av sjukdomen i kliniska prover[18]. Vissa studier visade specifika recensioner om MPOX-sjukdomen 2022 eller jämförde den med andra sjukdomar[19,20]. Utbrottet av den mänskliga MPOX-sjukdomen 2022 började spridas över 111 länder runt om i världen (inklusive de misstänkta fallen) i mitten av december 2022. Först rapporterades det första mänskliga fallet av MPOX 2022 i Storbritannien av en resenär återvände från Afrika den 6 maj 2022. Efter det datumet rapporterades många bekräftade fall från flera länder runt om i världen. Till exempel, i de nordamerikanska länderna rapporterade USA sitt första fall av 2022 human MPOX den 18 maj 2022, och det totala antalet bekräftade fall är 29 643 fall fram till den 13 december 2022[14,21], och Kanada rapporterade sitt första fall av 2022 human MPOX den 19 maj 2022, och det totala antalet bekräftade fall är 1459 fall fram till den 7 december 2022[22–25].
I Sydamerika; Brasilien rapporterade sitt första fall av 2022 MPOX den 17 juni 2022, och fram till mitten av december 2022 var Brasilien det andra landet med 10 264 bekräftade fall[26]. I Sydamerika rapporterade Argentina sitt första fall den 27 maj 2022, och den 8 december 2022 rapporterade det totalt 972 bekräftade fall av 2022 MPOX-sjukdomen[27], och Colombia rapporterade 3880 bekräftade fall[28] till samma datum. Fram till samma datum rapporterade Australien också totalt 144 bekräftade fall[29] av den mänskliga MPOX-sjukdomen 2022. I de europeiska länderna fram till mitten av december 2022 rapporterade Österrike totalt 327 bekräftade fall, Bulgarien rapporterade totalt sex bekräftade fall och Ungern rapporterade totalt 80 bekräftade fall[14]. På den europeiska kontinenten, och fram till samma datum, rapporterade Belgien 790 bekräftade fall av 2022 human MPOX-sjukdom[30]. Frankrike rapporterade totalt 4110 bekräftade fall av den mänskliga MPOX-sjukdomen 2022[31]. Italien rapporterade totalt 927 bekräftade fall av den mänskliga MPOX-sjukdomen 2022[32]. Medan i Storbritannien, där det första fallet av 2022 års utbrott av human MPOX rapporterades, fanns det cirka 3730 fall (https://www.gov.uk/government/publications/monkeypox-out break-epidemiological-overview) fram till samma datum. Spanien är det land med det högsta antalet totala bekräftade fall av human MPOX 2022 där det rapporterade totalt 7408 bekräftade fall[33]. Även om Asien är den största kontinenten, rapporterade landet det lägsta antalet totala bekräftade fall av 2022 års humana MPOX-sjukdom bland alla dess länder.
Till exempel rapporterade Förenade Arabemiraten totalt 16 bekräftade fall[34], Folkrepubliken Kina rapporterade ett bekräftat fall[35] och Libanon rapporterade totalt 24 bekräftade fall[14] av den mänskliga MPOX-sjukdomen 2022 till samma datum. Det totala bekräftade antalet av den humana MPOX-sjukdomen 2022 nådde cirka 92 711 fall, inklusive de misstänkta fallen. Vissa länder tillämpade flera procedurer för att begränsa spridningen av 2022 human MPOX. Användningen av epidemimodellerna[36–39] för studien av 2022 års MPOX-sjukdomsspridning är ett viktigt verktyg eftersom dessa modeller inkluderar många viktiga indikatorer på sjukdomen. Även om många av de senaste studierna om utbrottet av humana MPOX-sjukdomar 2022 fokuserade på rapportering av fall eller eventuellt förebyggande av sjukdomen[40–48], i denna studie, den enkla SIR (Susceptible compartment S, Infectious compartment I, Recovered) kompartment R) modell med dödlighet används för diskussionen om flockimmunitet och det grundläggande reproduktionsnumret för 2022 human MPOX-sjukdom.
Runge–Kuttas simuleringstekniker[49] används för att anpassa modellens parametrar. Denna studie fokuserar på att hitta indikatorer för 2022 års humana MPOX-sjukdom för flera länder med mer fokus på två länder som är USA och Spanien. Anledningen till att man väljer dessa två länder är att USA har det högsta antalet 2022 humana MPOX-fall i världen och Spanien har det högsta antalet 2022 humana MPOX-fall bland de europeiska länderna. I det andra avsnittet av denna artikel förklaras metoden som används. I det tredje avsnittet illustreras studiens resultat, förutom diskussionen, medan slutsatsen av denna studie illustreras i artikelns sista avsnitt.
Metoder
Detta avsnitt av artikeln behandlar metoden som används för att hitta det grundläggande reproduktionstalet och flockimmuniteten för 2022 human MPOX-sjukdom. Vi börjar med de fyra huvudsakliga ekvationerna i SIR-modellen med dödlighet eller död (Dödsavdelning D), det vill säga SIRD-modellen. Den första ekvationen i modellen beskriver hastigheten för det mottagliga utrymmet S(t) avseende tid t, och denna ekvation är:
Den enkla SIR-modellen exklusive dödligheten ges endast av tre differentialekvationer utan den fjärde och utan den tredje termen på höger sida av modellens andra ekvation; denna studie tar dock hänsyn till dödligheten där vi använder modellens fyra avdelningar.
Den fjärde avdelningen i SIR-modellen illustreras i figur 1 som en schematisk graf exklusive dödlighetsavdelningen och i figur 2 inklusive dödlighetsavdelningen.
De tre parametrarna som illustreras i SIRD-modellen beskriver koefficienterna för varje avdelning. Baserat på dessa tre parametrar kan vi hitta det grundläggande reproduktionsnumret för 2022 human MPOX-sjukdom, som ges enligt följande:
Som vi ser från ekvation 5 och ekvation 6 kräver bestämningen av flockimmuniteten och det grundläggande reproduktionsnumret för 2022 human MPOX-sjukdom att man finner de tre parametrarna i SIRD-modellen. Var vi hittar dessa tre parametrar beror på modellens seminumeriska eller semianalytiska metod. Där vi använder Runge–Kutta-simuleringen för anpassning av de rapporterade totala bekräftade fallen av 2022 human MPOX-sjukdom för varje land. Från denna anpassning bestämmer vi de tre parametrarna för 2022 human MPOX-sjukdom. Efter det använder vi ekvation 5 för att hitta det grundläggande reproduktionsnumret för 2022 human MPOX-sjukdom. Vid varje steg av simuleringen tillämpar vi bevarandevillkoret för de totalt fyra populationsavdelningarna, vilket är:
där derivatorna i den sista ekvationen avser tiden.
Figur 3 innehåller en förklaring av metoden som vi använder för att hitta flockimmuniteten för 2022 human MPOX-sjukdom och det grundläggande reproduktionstalet för human MPOX-sjukdom. Som vi ser från denna schematiska figur ställer vi först in tidssteget för simuleringsprocedurerna, och efter det sätter vi de övervägda datumen för sjukdomen. I nästa steg registrerade vi det totala antalet bekräftade fall av MPOX-sjukdomen 2022, inklusive dödlighetsbekräftade fall, och sedan tillämpade vi Runge-Kutta-simuleringsmetoden baserad på modellens semianalytiska procedur. Där vi tillämpar villkoret för den totala populationen vid varje steg av tiden. Efter det bestämmer vi koefficienterna för återhämtning och dödlighet, och sedan bestämmer vi infektionskoefficienten. Slutligen, baserat på de tre koefficienterna i SIRD-modellen, finner vi det grundläggande reproduktionstalet och flockimmuniteten för 2022 MPOX-sjukdomen baserat på de två relaterade ekvationerna, det vill säga ekvation 5 och ekvation 6. Metoden i sig kräver bestämning av datumet för det första bekräftade fallet av MPOX-sjukdomen 2022, samt datumet för det första dödlighetsfallet av sjukdomen.
resultat och diskussion
Här illustrerar vi resultaten av det grundläggande reproduktionsnumret och flockimmuniteten för 2022 human MPOX-sjukdom. Vi fokuserade på flera länder för studien, och här nämnde vi två länder som exempel som är USA och Spanien eftersom dessa två länder har det högsta rapporterade antalet totala bekräftade fall av 2022 års humana MPOX-sjukdom över hela världen och den europeiska kontinent.
För att hitta dessa resultat bestämde vi först datumet för det första bekräftade fallet av 2022 human MPOX-sjukdom i USA, vilket var den 18 maj 2022, medan det första bekräftade dödlighetsfall rapporterades i Texas den 30 2 augusti022[14,21], och det fanns 20 bekräftade dödlighetsfall fram till mitten av den 2 december{{27} }22. Vi använde de två föregående datumen, 18 maj och 30 augusti, som inledande villkor för metoden för USA. Baserat på metoden har man funnit att de tre koefficienterna i modellen för USA är följande: infektionskoefficienten är 0,1022 per dag, återhämtningskoefficienten är 0,0659 per dag och dödlighetskoefficienten är mindre än 0,0001 per dag. Samma procedur tillämpades också på Spanien, där det första fallet av 2022 års humana MPOX-sjukdom registrerades samma dag som det första fallet i USA[14,33], medan det första bekräftade dödlighetsfallet i Spanien registrerades den 29 juli 2022. Vi tog dessa 2 dagar som ett initialt villkor för metoden för Spanien. Baserat på metoden har man funnit att de tre koefficienterna i modellen för Spanien är följande: infektionskoefficienten är 0,0507 per dag, återhämtningskoefficienten är 0,0338 per dag och dödlighetskoefficienten är cirka 0,0001 per dag.
Baserat på dessa beräkningar har det visat sig att flockimmuniteten för 2022 MPOX-sjukdomen för USA är lika med 0.3552 och det grundläggande reproduktionstalet för sjukdomen är lika med 1,550 8 för USA. Baserat på de tidigare beräkningarna har det också visat sig att flockimmuniteten för 2022 MPOX-sjukdomen för Spanien är lika med 0,3099, och det grundläggande reproduktionstalet för sjukdomen är lika med 1,4490 för Spanien. Genom att tillämpa samma metod för att anpassa koefficienterna för modellen för flera länder där vi betraktade ett land på varje kontinent, har det visat sig att den genomsnittliga flockimmuniteten för 2022 human MPOX-sjukdom är lika med 0,2194, och det visar sig att den genomsnittliga basreproduktionen Antalet av den mänskliga MPOX-sjukdomen 2022 motsvarar cirka 1,2810. Flera poäng kan dras ur dessa värden av de två indikatorerna för utbrottet av MPOX-sjukdomen 2022, såsom sjukdomens status och den genomsnittliga andelen av den totala mottagliga befolkningen som måste immuniseras effektivt. Till exempel ser vi att det totala antalet mottagliga populationer som måste immuniseras effektivt är 35,52 procent i USA och 30,99 procent i Spanien.
Slutsats
Detta meddelande fokuserade på att diskutera den mänskliga MPOX-sjukdomen 2022 med hjälp av de epidemiologiska modellerna. Den enkla SIR-modellen, inklusive dödlighet, användes för detta ändamål, och två viktiga indikatorer hittades för 2022:s spridning av den mänskliga MPOX-sjukdomen. De två indikatorerna som hittades flockimmuniteten och det grundläggande reproduktionsnumret för 2022 human MPOX-sjukdom. De två indikatorerna för den mänskliga MPOX-sjukdomen 2022 uppskattades baserat på den semianalytiska metoden och Runge-Kutta-simuleringen för att anpassa de rapporterade data från 2022 års humana MPOX-sjukdom.
Studien fokuserade på statusen för 2022 human MPOX i två länder: USA och Spanien eftersom ett av dessa två länder har det högsta antalet bekräftade 2022 humana MPOX-fall i världen, vilket är USA, och det andra har det högsta antalet totalt bekräftade 2022 humana MPOX-fall över de europeiska länderna, vilket är Spanien. Studien generaliserades också till andra länder för att hitta medelvärden över flera kontinenter runt om i världen. Det har visat sig att de grundläggande reproduktionstalets värden för 2022 human MPOX för USA är 1,5508 och för Spanien är 1,4490, medan medelvärdet för 2022 MPOX-sjukdomens grundläggande reproduktionsnummer för flera länder är cirka 1,2810. Den viktigaste slutsatsen om detta värde som påverkar befolkningen är att infektionen av 2022 års humana MPOX-sjukdom börjar spridas, det vill säga 2022 års humana MPOX-sjukdom är en pandemi i sitt utbrott 2022. Detta kan jämföras med det tidigare problemet, som är 2019 års coronavirussjukdom[19,50–53] där man ser att spridningsrytmen för 2022 humana MPOX-sjukdom är mindre än 2019 års koronavirussjukdom.
Det har också visat sig att värdena för flockimmunitet för den mänskliga MPOX-sjukdomen 2022 är 35,52 procent för USA och 30,99 procent för Spanien. Baserat på dessa värden dras slutsatsen att cirka 36 procent av den totala mottagliga befolkningen i USA och cirka 31 procent av den totala mottagliga befolkningen i Spanien måste immuniseras på ett effektivt sätt för att förhindra spridning av sjukdomen. Dessutom har det visat sig att medelvärdet av flockimmunitet för flera länder när samma metod används är 21,94 procent, vilket innebär att cirka 22 procent av den totala mottagliga befolkningen måste immuniseras på ett effektivt sätt för att förhindra spridning av MPOX-virussjukdom 2022. Metoden kan utökas för att studera statusen för den mänskliga MPOX-sjukdomen 2022 i flera andra länder.
Etiskt godkännande
Inte tillämpbar.
Samtycke
Ej tillämpligt på studien.
Finansieringskällor
Inte tillämpbar.
Författarnas bidrag
MA-R.: konceptualisering, metodik och härledning av algoritmen, mjukvaran, visualiseringen, skrivandet och redigeringen.,
Avslöjande av intressekonflikter
Författaren har ingen intressekonflikt.
Forskningsregistrerings unikt identifieringsnummer (UIN)
Ingen.
Borgensman
Marwan Al-Raeei.
Tillgänglighet av data och material
Författaren bekräftar att uppgifterna är tillgängliga för icke-kommersiellt bruk.
Proveniens och referentgranskning
Ej beställd, externt referentgranskad.
Erkännanden
Inte tillämpbar.
Referenser
[1] Världsorganisationens hälsa, utbrott av apkoppor; 2022.
[2] Wannigama DL, Amarasiri M, Hongsing P, et al. Flera spår av apkoppor upptäcktes i icke-avloppsvatten med glesa provtagningar från ett tätbefolkat storstadsområde i Asien. Sci Total Environ 2023;858:159816.
[3] Peter OJ, Madubueze CE, Ojo MM, et al. Modellering och optimal kontroll av appox med kostnadseffektiva strategier. Modell Earth Syst Environ 2022. doi:10.1007/s40808-022-01607-z
[4] Khan A, Sabbar Y, Din A. Stokastisk modellering av appox-epidemin 2022 med hypotes om korsinfektion i en mycket störd miljö. Math Biosci Eng 2022;19:13560–81.
[5] Peter OJ, Oguntolu FA, Ojo MM, et al. Bråkordning matematisk modell av appoxöverföringsdynamik. Phys Scr 2022;97:084005.
[6] Duffy J, Marquez P, Moro P, et al. Säkerhetsövervakning av JYNNEOS-vaccin under poxutbrottet 2022 – USA, 22 maj–21 oktober 2022. MMWR Morb Mortal Wkly Rep 2022;71:1555–9.
[7] Winters M, Malik AA, Omer SB. Attityder till apkopporvaccination och prediktorer för vaccinationsavsikter bland den amerikanska allmänheten. PLoS One 2022;17:e0278622.
[8] Bhattacharya M, Dhama K, Chakraborty C. En uppmaning till ett nytt och nästa generations vaccin mot appoxsjukdom. Ann Med Surg 2022;84: 104968.
[9] Buchman GW, Cohen ME, Xiao Y, et al. Ett proteinbaserat smittkoppsvaccin skyddar icke-mänskliga primater från en dödlig apkoppsvirusutmaning. Vaccin 2010;28:6627–36.
[10] Al-Raeei M. Infektions- och återhämtningsperioderna för 2022 års utbrott av appoxvirussjukdom. IOPSciNotes 2022;3:044001.
[11] Al-Raeei M. Det grundläggande reproduktionsförhållandet för 2022 års utbrott av appoxvirussjukdomen i Storbritannien, Kanada, Brasilien, Förenade Arabemiraten och Nigeria. Beni-Suef Univ J Basic Appl Sci 2022;11:135.
[12] Shuja MH, Shakil F, Vijay S. Monkeypox-virus: en potentiell oro för Pakistan. J Pak Med Assoc 2022;72:2587.
[13] Cuérel A, Favre G, Vouga M, et al. Apkoppor och graviditet: senaste uppdateringarna. Virus 2022;14:2520.
[14] Centers for Disease Control and Prevention. Global karta över Monkeypox-utbrottet 2022. Åtkomst 17 december 2022.
[15] Thornhill JP, Palich R, Ghosn J, et al. Share-Net Writing Group. Human appoxvirusinfektion hos kvinnor och icke-binära individer under utbrotten 2022: en global fallserie. Lancet 2022;400:1953–65.
[16] Boesecke C, Monin MB, van Bremen K, et al. Allvarlig appoxvirusinfektion vid odiagnostiserad avancerad HIV-infektion. Smitta 2022;50: 1633–4.
[17] Subedi D, Pantha S, Chandran D, et al. FIFA World Cup 2022 och risken för uppkomsten av zoonotiska sjukdomar. J Pure Appl Microbiol 2022;16: 2246–58.
[18] Hasso M, Perusini S, Eshaghi A, et al. Monkeypox virus upptäckt i olika kliniska provtyper. Emerg Infect Dis 2022;28:2513–5.
[19] Roushdy T. SARS-CoV-2 och apkoppor: vad som är vanligt och vad som inte finns i en nuvarande pandemi kontra en potentiell sådan – en neuropsykiatrisk narrativ genomgång. Egypten J Neurol Psychiatry Neurosurg 2022;58:127.
[20] Hraib M, Jouni S, Albitar MM, et al. Utbrottet av monkeypox 2022: en översikt. Ann Med Surg 2022;79:104069.
[21] Reuters. Texas rapporterar det första amerikanska dödsfallet av en person med apkoppor. Åtkomst 17 december 2022.
[22] Apkoppor. Åtkomst 17 december 2022.
[23] Epidemiologisk sammanfattning Monkeypox i Ontario. PublicHealth Ontario. Åtkomst 23 augusti 2022.
[24] Quebecs regering. Simiankoppor. Åtkomst 30 augusti 2022.
[25] Monkeypox: uppdatering av utbrott. Kanadas regering. Åtkomst 26 augusti 2022. Arkiverad från originalet 25 maj 2022.
