科學家套用物理重力模型來預測病毒性疾病的傳播

Original publish date:Aug 18, 2004

編輯 Tino 報導

美國賓州州立大學(Penn State University) 昆蟲暨生物學系助理教授Dr. Bjornstad等人套用物理重力模型來預測麻疹(measles)等病毒性疾病的傳播。

Dr. Bjornstad表示，在過去所預測病毒性疾病的傳播是根據距離來做假設，而病毒流行地點所緊鄰的城鎮將是下一個疾病大流行的地點。但現今，他們所研究的成果對這項說法表示質疑，他們甚至排除空氣傳播是病毒散播的方式。

套用物理學和運輸理論，其研究人員使用一種伴隨著以距離為基礎的經驗重力模型來定義病毒傳染性疾病的空間傳播網路.。Dr. Ottar Bjornstad等人在今年八月的美國生態學會年度會議（the annual meeting of the Ecological Society of America）中表示，他們的研究正是以流行病學結合社會學以及運輸理論的模型來探討病毒疾病傳播網路。

Dr. Bjornstad指出，有些人就像我一樣雖然住在路易斯城附近，但是紐約市燈光閃爍熱力四射，比路易斯城更加得吸引我。病毒就好比人一樣，不一定嚮往鄰近的城市，反而會到具有吸引力的大城市發展。然而城市就好比行星一樣，越大就越有吸引力，但是吸引力的大小也因距離的增加而減少。

為了測試他們所設計的模型，他們使用英國過去歷年來感染孩童的麻疹流行病學資料，資料上完整記載從西元1940年到現今英國各地區孩童及每週和每個社區麻疹流行所蔓延的情形。英國當局已有大約有1,000 個城市和 450 個鄉村地區的報告並證實麻疹爆發大約每隔兩年發生一次。因此，他們嘗試套用他們的模型來預測這些專門感染幼童的麻疹傳播路線。

另一方面，他們也著手探討他們設計的模型是否與野生動物疾病相關，賓州州立大學生物系研究生Laura M. Warlow同時與Bjornstad從事建立野生動物模型相關研究，探討犬瘟熱病毒（distemper）在麻斑海豹（harbor seals）所蔓延的情形，Warlow發現，麻花海豹不像人類一樣容易被大城市明亮的燈光所吸引，他們反而是嚮往具有豐富食物的大海灘。

Warlow表示，這些在海灘聚集成一大群的海豹稱為haul-outs，這種群落的大小正與海灘的大小以及食物接近有很大的關連。而麻花海豹就像孩童一樣，會藉由咳嗽彼此之前傳染犬瘟熱病毒，在西元1988和2002年就曾發生兩次犬瘟熱病毒爆發，大量殺死北海的麻花海豹。而Warlow則是利用定位系統和空中攝影的方式來瞭解海豹實際的數目以進行1988年的病毒爆發的研究。Warlow把所得的資料套用所設計的距離模型和重力模型進行研究，發現重力模型能快速地預測傳染給海豹的犬溫熱病毒的蔓延情形。

在完成預測感染孩童與動物病毒性疾病的模型之後，他們想更進一步探討感染成人病毒性疾病的傳播路線。Dr. Bjornstad說，他們目前在美國國家衛生中心的John E. Fogerty國際中心從事衛生科學方面的研究，他們想把模型應用在成人的人口數以及具有部分免疫力的人口數，來探討流行性感冒病毒在成人的傳播路線。

原始論文：
Grenfell, B.T., Bjørnstad, O.N., & Finkenstädt, B. (2002) Endemic and epidemic dynamics of measles: Scaling predictability, noise and determinism with the time series SIR model. Ecological Monographs 72: 185-202

參考來源：

• EurekAlert!: Physics gravity model applicable to disease spread

相關連結：

• Dr. Bjornstad’s Lab

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