水痘是一种急性传染性疾病，由水痘带状疱疹病毒（VZV）引起。其标志表现为爆发性皮疹，发展为强烈瘙痒，水疱性病变。然而，在推荐和常规使用水痘疫苗之后，表现出非典型症状的病例显著增加，给确认临床诊断带来了困难。虽然水痘通常被认为是一种良性的儿童疾病，但它可能导致严重的并发症，包括肺炎、脑炎、小脑性共济失调，在极少数情况下，它可能是致命的。水痘主要通过空气传播的呼吸道飞沫和与皮肤损伤直接接触传播，具有高度传染性，导致持续和重大的全球卫生负担。在中国，水痘造成的疾病负担近年来呈上升趋势。报告的病例数量从2010年的327,054例急剧增加到2019年的981,699例，在过去十年中增长了三倍。然而，据估计，水痘病例的实际发病率要高得多，低估率约为71%。水痘等传染病的传播动态受与人类活动有关的各种因素的控制。其中的关键是宿主人口的接触网络和人类流动的动态。尤其是人类的流动性，对流行病的传播有着深远的影响，并显著加快了疾病的传播速度。因此，通过研究人类活动来推断传染病的来源在方法上是可行的。

对于流行病学家来说，确定感染链中的主要病例至关重要，因为它有助于阐明疫情的起源、传播动态，并为如何避免未来的疫情提供指导。然而，在类似学校环境的水痘暴发中，确定最初的感染源往往是难以捉摸的。造成这种困难的部分原因是，传播可能来自无症状感染或非典型症状的个体，这些个体很难通过基于症状的筛查来识别。此外，传染源可能是短暂的访客，他们的短暂存在导致学校内的二次感染，但在调查时他们已经离开。宿主内病毒种群的遗传分析对于确定传播簇至关重要，但在疫情期间追踪传播方向因病毒进化的复杂性而变得复杂。近年来，研究人员开发了一种概率模型来绘制疾病传播图，模拟直接关联病例之间病毒的遗传进化。然而，这种方法在确定主要情况下的成功取决于被采样的初始情况。

当流行病学调查无法确定传染源时，利用数学模型推断传染源在相关环境中的出现时间和持续时间，可以为追踪感染提供线索。2024年5月，中国深圳市南山区下沙小学发生水痘疫情，具有明显的聚集性。学校共报告了12例，其中6(1)班10例，另一个班2例。在撰写本文时，疫情已得到解决。6(1)班10例为继发性病例，发病时间最短，传染源不明。

本研究旨在推断原发病例出现的时间及其感染持续时间，以确定感染源。我们在下沙小学6(1)班进行了一次个人接触调查。利用学生互动数据，我们采用基于主体的模型（ABM）来估计与传染源出现时间和传染性持续时间相关的参数。这是通过最小化模拟和实际疾病发作时间序列之间的差异来实现的。这些初始估计为贝叶斯模型提供了先验信息，然后贝叶斯模型估计参数的后验分布。这些方法的使用使我们能够解释人类相互作用的复杂性和学校环境中疾病传播的动态。因此，我们能够推断出6(1)级水痘爆发的起源。

方法：在受疫情影响的班级中进行个体接触调查，利用基于agent的模型（ABM）估计传染源出现时间和传染性持续时间的关键参数。从ABM中得到的点估计作为后续贝叶斯分析的先验信息，而贝叶斯分析又提供了这些参数的后验分布。

水痘疫情流行曲线

接触时间的经验分布和核拟合分布。y轴表示与接触持续时间值相关的概率密度函数（PDF）或累积分布函数（CDF）

参数b对参数a固定时sigmoid函数值的影响

贝叶斯模型参数估计

基于ABM和贝叶斯模型的发病率预测

结果：我们的模型显示传染源在4月24日左右进入教室（95%可信区间为4月22日至4月26日），感染期约为2天。基于这些发现，我们的目标是发现在此期间可能因非典型水痘症状而缺课的学生，并密切检查连续两天到校的教师，以寻找任何潜在感染的迹象。

结论：本研究证明了接触调查与数学建模相结合对疫情源追踪的有效性，为补充现场流行病学调查提供了一种新的方法

原始出处：

Chang-Wei, Liang;  Qiu-Ying, Lv;  Zhi-Gao, Chen;Model-inferred timing and infectious period of the chickenpox outbreak source.BMC Infect Dis 2024 Nov 7;24(1):1257

Tags： BMC Infect Dis：我国学者基于深圳小学对水痘疫情的非典型症状与传染源追踪