传染病动力学模型在隔离预防轮状病毒医院感染中的应用

黄 璜，单旭征，龙云淑，许春琼

(成都大学附属医院，四川 成都 610081)

·论著·

传染病动力学模型在隔离预防轮状病毒医院感染中的应用

黄 璜，单旭征，龙云淑，许春琼

(成都大学附属医院，四川 成都 610081)

目的 构建轮状病毒(RV)医院内传播及防控策略的传染病动力学模型。方法 应用传染病动力学的方法，构建不同隔离措施下的RV SEIR模型，评价隔离措施效果。结果 假设对所有患者进行隔离，在传播第3天采取隔离措施，则感染者在传播第5天为4.3例，在第7天达高峰(6.4例)，直至传播第14天，感染者人数降至3.4例。在传播第2天采取隔离措施，则感染者在传播第6天达4.0例，第8天感染者即降至3.2例。在传播第1天采取隔离措施,则感染者最多为2.4例，即不会发生医院感染暴发。早期隔离能有效阻止RV感染暴发，隔离时间越晚，感染人数越多，暴发持续时间越长。结论 RV医院感染暴发较易发生，早期发现，及时隔离RV患儿是防止医院感染暴发的有效措施。

轮状病毒； 医院感染； SEIR； 婴幼儿腹泻； 接触传播

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

轮状病毒(rotavirus, RV)是婴幼儿重型腹泻的主要病原体，我国每年秋冬季节有40%～60%的婴幼儿重症腹泻由RV引起，估计每年可造成约2万 5岁以下幼儿死亡[1]。研究[2-4]表明，我国住院腹泻儿童RV阳性检出率为25.9%～39.45%。由于RV具有较高的传染性，易感者仅需要10个病毒即可感染[5]，且主要通过接触传播，较易发生医院感染。为有效防止RV医院感染暴发，本研究首次通过传染病动力学模型模拟在不同时间采取隔离措施时RV医院传播过程，比较RV传播过程中不同时期采取隔离措施时，医院感染暴发的开始时间、持续时间及感染人数，为有效防止其医院感染暴发提供理论依据。

1 资料与方法

1.1 模型简介 传染病动力学是对传染病进行理论性定量研究的一种重要方法[6]，其在已知的流行过程基础上建立能反映疾病动力学的数学模型，通过对模型的研究，了解疾病的发生发展过程及流行规律。由于RV感染具有潜伏期，本研究构建由易感者(S)、潜伏者(E)、感染者(I)、康复者(R)构成的SEIR模型。其中S为t时刻尚未染病但可能染病的人数，记为S(t);E为t时刻处于潜伏期的人数，记为E(t)；I为t时刻已经染病且处于传染期的人数，记为I(t)；R为t时刻已经从感染者中移出的人数，记为R(t)；若总人数N为常数则N(t)= S(t)+ E(t)+ I(t)+ R(t)。易感染者从感染到移出的过程见图1。

图1 SEIR模型过程图

Figure 1 Flow chart of SEIR model

模型方程为：

β=β0×接触率C(N)，称为有效接触率，表示一例感染者传染易感者的能力，其中β0为人群全部为易感者时，一例感染者传染易感者的能力。ε为潜伏期的倒数，表示潜伏者转变为感染者的比例。γ为传染期的倒数，表示感染者转变为康复者的比例。

1.2 模型的假设与参数设定 (1)医院住院患者较少，接触率与人口总数成正比，此时C(N)=ΚN,β=Κβ0，疾病发生率不受总人口数影响。 (2)每日新入院易感者恒定，记为Λ。(3)每日出院率恒定，记为μ。(4)不考虑死亡患者。(5)疾病在医院自然传播时未采取任何措施。本研究采用Matlab软件构建模型，主要参数设置见表1。

表1 SEIR模型主要参数设置

2 结 果

2.1 医院自然传播 以综合医院儿科住院患儿为研究对象，则模型传播过程见图2。

图2 医院传播模型过程图

模型方程为：

设平均每日在院患儿为100例，平均每日新入院患儿20例，根据某三甲综合医院两岁以下患儿比率为64%，则初期医院易感者S为64例，每日新入院易感者Λ为13例，以某三甲综合医院儿科出院率为参考，设μ为0.2，仿真结果显示，医院初期进入1例RV腹泻患儿，如无任何防控措施，在传播第4天，感染者人数达4.5例，即引起医院感染暴发，此时感染人数不断增多，在传播第15天，感染者人数达42.4例。见图3。

图3 医院RV自然传播图

Figure3Diagramofnaturaltransmissionofrotavirusinhospital

2.2 采取隔离措施后医院传播 如对患者进行隔离，则模型传播过程见图4。

图4 采取隔离措施后医院传播模型过程图

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

模型方程为：

此时β随时间的变化而变化[9]，假设对所有患者进行隔离，则δ=1.0，仿真结果显示，如在传播第3天采取隔离措施，则在传播第5天感染者为4.3例，在第7天达高峰(6.4例)，直至传播第14天，感染者人数降至3.4例。如在传播第2天采取隔离措施，则在传播第6天感染者达4.0例，第8天感染者即降至3.2例。如在传播第1天采取隔离措施则感染者最多为2.4例，即不会发生医院感染暴发。见图5。

A:传播第3天采取隔离措施；B: 传播第2天采取隔离措施;C: 传播第1天采取隔离措施

3 讨论

目前，国内对RV医院感染的研究较少，回顾以往研究主要集中在临床分析及护理干预两方面。本研究应用matlab软件构建RV在综合医院内传播的动力学模型，结果显示当每日入院20例患者时，如不采取任何措施，1例RV患者进入病房后，在传播第4天即可发生医院暴发，至传播第8天，感染人数即可达到16.9例。若将每日入院人数调整至11例，即每日入院易感者人数为7例时，在传播第8.5天，感染人数为7.9例，此时与尹丽等[10]报道的一起7 d内入院45例新生儿，发生8例RV医院感染的暴发事件传播过程基本一致。RV传染性高，在病房中可通过被污染的医护人员的手、医疗设施、医疗器械、奶瓶等传播[11]，但现阶段RV疫苗在我国尚未普及，因此患者隔离及环境消毒成为防止RV传播的重要措施。本研究结果显示，在传播第3天采取隔离措施，医院感染暴发仍需持续9 d，最高感染人数减少至6.4例；在传播第2天采取隔离措施，医院感染暴发仅持续2 d，最高感染人数为4例；如在传播第1天采取隔离措施，则不发生医院感染暴发，说明在本研究设定条件下，RV患儿入院后1天内隔离，才能有效阻止RV医院感染暴发，隔离时间越晚，感染人数越多，暴发持续时间越长。为早期发现RV患儿，及时隔离，建议将RV快速检测纳入腹泻患儿入院常规检测，并对住院病房进行分区管理，设立腹泻患儿专区，对未确诊的腹泻患儿进行预防性隔离。除环境物品与医务人员手外，家属手也是RV传播的重要途径[11]。研究[12]表明，5岁以下儿童家长对腹泻的预防知识知晓程度较低，建议在RV高发时期，加强对患儿家长RV感染的预防知识宣教，降低患儿医院感染风险。

本文通过构建不同条件的RV医院感染暴发的动力学模型，有效评估不同时间采取隔离措施在医院感染暴发防控中的作用，为防止RV医院感染暴发提供科学理论依据，但由于缺乏儿科病房RV医院感染暴发数据，未对模型进行实证研究，仅将模拟结果与以往研究进行对比，有待进一步研究。

[1] 廖雪春,谢晓丽,任敏,等.2006—2010四川地区婴幼儿腹泻轮状病毒监测[J].预防医学情报杂志,2012,28(5):361-363.

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(本文编辑：左双燕)

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

成都大学青年基金项目(2015XJZ32)；金牛区科协资助项目

黄璜(1990-)，女(汉族)，江西省丰城市人，医师，主要从事医院感染控制研究。

黄璜 E-mail：342714654@qq.com

10.3969/j.issn.1671-9638.2017.05.017

R725.1

A

1671-9638(2017)05-0470-04