Математическое обоснование возможности элиминации кори в России Текст научной статьи по специальности «Науки о здоровье»

Эпидемиология и Вакцинопрофилактика № 1 (44)/2009

Резюме

В исследованиях показано наличие потенциальных рисков инфицирования пациентов ВИЧ и ВГС при обследовании неэффективно обработанными эндоскопами. Вместе с тем в экспериментах на элементах эндоскопов доказана высокая эффективность технологии ДВУ в отношении вирусов, а также влияние на ее результаты качества окончательной очистки. Выявлены факторы, определяющие качество обработки эндоскопа.

Summary

The potential risk of the endoscopic manipulation in transmission of HIV and HCV was studied. It was shown that the endoscopes after the endoscopic procedure in HIV and HCV patients are infected in very high percentage and the proper treatment of the endoscopes is essencial for decreasing the risks of infection for the stuff, as well for the patients. The experimental study on the elements of the endoscope contaminated with virus (poliovirus) showed that the virus remains infective after mechnical treatment with brush, as well as the brush becames contaminated with virus. The efficiency of th high level disinfection technology for viral inactivation was proved.

Литература

1. Дерябин П.Г., Бутенко A.M., Бурцева Е.И. Реакция гемагглютинации и реакция торможения гем агглютинации. Руководство по медицинской вирусологии / Под ред. Д.К. Львова. - М.: Мединформагентство, 2008. С. 312 - 317.

2. Дерябин П.Г., Вязов С.О., Исаева Е.И. и др. Персистенция вируса гепатита С в культурах клеток головного мозга мышей-сосунков // Во пр. вирусол. 1997. Т. 6. С. 254 - 258.

3. Дерябин П.Г., Исаева Е.И., Вязов С.О. и др. Хроническая инфекция культур клеток почки эмбриона свиньи, вызванная вирусом гепатита // Вопр. вирусол. 1997. Т. 6. С. 259 - 263.

4. Зуева Л.П., Голиков В.Г., Колосовская Е.Н. Пути профилактики инфицирования пациентов при выполнении эндоскопических манипуляций // Стерилизация и госпитальные инфекции. 2006. № 2. С. 28 - 31.

5. Селькова Е.П., Гренкова Т.А., Чижов А.И. Оценка состояния эндоскопической службы и внедрения в практику ЛПУ России Санитарных правил СП 3.1.1275-03 «Профилактика инфекционных заболеваний при эндоскопических манипуляциях» // Эпидемиология и вакцинопрофилактика. 2007. № 4. С. 27 - 30.

6. Birnie G.G., Quigley М., Clements G.B. et al. Endoscopic transmission of hepatitis В virus // Gut. 1983; 24:171 - 174.

7. Bronowicki J.-P, Venard V., Botte C. et al. Patient-to-patient transmission of hepatitis С virus during colonoscopy // N. Engl. J. Med. 1997; 337 (4): 237 - 240.

8. Chiaramonte М., Farini R., Truscia D. et al. Risk of Hepatitis В virus infection following upper gastrointestinal endoscopy: a prospective stady in an endemic area // Hepatogastroenterology. 1983; 30 (5): 189 -191.

9. Ciancio A., Manzini P., Castagno F. et al. Digestive endoscopy is not a major risk factor for transmitting hepatitis С virus //Ann. Intern. Med. 2005; 142 (11): 145.

10. Mbithi J.N., Springthorpe V.S., SattarS.A. etal. Bactericidal, virucidal, and mycobactericidal activities of reused alkaline glutaraldehyde in an endoscopy unit // J. Clin. Microbiol. 1993; 31: 2988 - 2995.

11. Hanson RJ., Gor D., Clarke J.R. et al. Contamination of endoscopes used in AIDS patients // Lancet 1989; 2: 86 - 88.

12. Hanson RJ., Gor D., Clarke J.R. et al. Recovery of the human immunodeficiency virus from fibreoptic bronchoscopes //Thorax 1991; 46:410 - 412.

13. Pogam S., Gondeau A., Bacq Y. Nosocomial transmission of hepatitis С virus //Ann. of Intern. Med. 1999; 131 (10): 784 - 794.

14. Prakash E., Goldmann D.A., Scheckler, W.E. et al. Prevention of bronchoscopy-induced infections // Saunders Infection Control Service 2001; 17:413 - 417.

15. Sattar S.A., Springthorpe V.S., Karim Y., Loro P. Chemical disinfection of non-porous surfaces experimentally contaminated with four human pathogenic viruses //J. Epidemiol. Infect. 1989; 102: 493 - 505.

16. Sattar S.A., Springthorpe V.S. Survival and disinfectant inactivation of the human immunodeficiency virus: a critical review // Rev. Infect. Dis. 1991; 13 (3): 430 - 447.

Математическое обоснование возможности элиминации кори в России

О.В. Цвиркун, В.В. Дедков

ФГУН «Московский НИИ эпидемиологии и микробиологии им. Г.Н. Габричевского» Роспотребнадзора

Введение

Наиболее эффективный метод борьбы с инфекционными заболеваниями - иммунопрофилактика. Иммунизация меняет прослойку невосприимчивых лиц, воздействуя на третье звено эпидемического процесса, приводит к ограничению циркуляции воз-

будителя среди населения и как следствие - к изменению проявлений эпидемического процесса [1]. Наиболее очевидный результат наблюдается в снижении заболеваемости, менее очевидный - в изменении других показателей, характеризующих эпидемический процесс инфекционного заболевания.

Как известно, вакцинация против кори в Российской Федерации осуществляется с 1967 года отечественной живой коревой вакциной. На протяжении десятилетий тактика вакцинации менялась, и в настоящее время она проводится детям, достигшим 12 месяцев жизни, а ревакцинация - в 6 лет. С 2008 года в календарь введена прививка взрослым в возрасте до 35 лет, не привитым против кори и не имеющим документального подтверждения о проведенной вакцинации. Такая тактика привела к существенным изменениям характера эпидемического процесса кори, проследить которые на протяжении последних пятидесяти лет (1957 - 2007 гг.) и обосновать возможность элиминации кори в России и является целью настоящей работы.

Материалы и методы

Анализ заболеваемости корью в Российской Федерации проводился по данным официальной статистики с учетом изменений тактики вакцинации, что позволило выделить в динамике заболеваемости следующие периоды:

• I (1957 - 1967 гг.) - до вакцинации,

• II (1968 - 1986 гг.) - однократной вакцинации,

• III (1987 - 2002 гг.) - применения двух доз живой коревой вакцины (ЖКВ) - вакцинация и ревакцинация,

• IV (2003 - 2008 гг.) - элиминации кори (при продолжающемся использовании двух доз вакцины).

При описании изменений характера эпидемического процесса кори использованы некоторые показатели математической модели, позволяющие оценить успех разных тактик вакцинации, а также статус элиминации кори на современном этапе. К числу таких показателей следует отнести: средний возраст инфицирования (на разных этапах борьбы с корью) (А); силу инфекции на популяцию (Л); эффективную скорость воспроизводства инфекции |Н).

Сила инфекции {X) рассматривалась как удельная скорость инфицирования восприимчивого населения (хозяина) в единицу времени [2]. В качестве обязательного условия было принято считать, что поддержание инфекции в популяции выполняется при соотношении И > 1, т.е. среднее число вторичных случаев инфекции, вызываемых внедрением одного инфицированного индивида в популяцию восприимчивого населения, должно быть больше единицы [3, 6, 8]. При условиях, когда инфекция не может поддерживаться в популяции, скорость распространения инфекции представлена (выражается) показателем Й ■< 1, что является критерием ликвидации инфекции.

Для экспериментальной модели при расчете показателей Р и А использовался средний возраст инфицирования.

Связь между силой инфекции и средним возрастом инфицирования в довакцинальный период рассчитывалась по формуле:

А = 1 / (А - М), (1)

где:

А - сила инфекции,

А - средний возраст инфицирования,

М - продолжительность периода, во время которого сохраняется материнский (пассивный) иммунитет (в наших расчетах М = 0,5 года).

До начала вакцинации средний возраст инфицирования рассчитывался как

А = (ВхС + КхМ + ...)/Ы, (2)

где:

В и К - возраст заболевших,

Си М - число заболевших в этих возрастах,

N - общее число заболевших.

После начала вакцинации средний возраст инфицирования определяли по формуле:

А’ = А / (1 - Р), (3)

где:

А’ - средний возраст инфицирования после начала вакцинации,

А - средний возраст инфицирования до начала вакцинации,

Р - доля вакцинированных.

Связь между силой инфекции и скоростью воспроизводства инфекции определялась по формуле: Р! * (1_ - М) / (А - М), (4)

где:

I - средняя продолжительность жизни,

А - средний возраст инфицирования,

М - время сохранения материнского иммунитета.

Учитывая, что фактически численность населения не постоянная величина, мы сочли необходимым заменить 1_ на показатель, обратный удельной рождаемости:

С = / В, (5)

где:

М~ - численность населения всех возрастов,

В - рождаемость.

Т - характеристика темпов роста/снижения заболеваемости корью.

При оценке очаговости в число поколений распространения инфекции входили и источники инфекции.

Расчеты и сопоставление показателей по периодам проводились с учетом рождаемости по каждому году и наличия материнского противокоревого иммунитета, который защищает от инфицирования в течение шести месяцев [7]. При этом допускалось, что во все периоды сохранялись условия равномерного перемешивания лиц в популяции.

Результаты и обсуждение

До введения вакцинации эпидемический процесс кори проявлялся четким чередованием подъемов и спадов заболеваемости, которые повторялись каждые один-два года. Данная тенденция в динамике заболеваемости корью этого перио-

Эпидемиология и Вакцинопрофилактика № 1 (44)/2009

Эпидемиология и Вакцинопрофилактика № 1 (44)/2009

да характеризовалась стабильностью (Т = +0,4%). Механизм этих колебаний связан с периодическими колебаниями (соотношением) числа невосприимчивых (инфицированных и переболевших ранее) и восприимчивых к вирусу кори лиц: в фазу относительно высокой восприимчивости населения к вирусу инфекция быстро распространялась и число восприимчивых лиц снижалось настолько, что скорость воспроизводства инфекции падала, принимая значение меньше единицы. Следующий подъем заболеваемости происходил после пополнения популяции восприимчивыми индивидуумами за счет рождаемости. Довакцинальный период сопровождался регистрацией крупных вспышек кори, особенно в организованных детских коллективах (ДДУ, школах, пионерских лагерях). Показатель заболеваемости корью в этот период колебался от 698,0 до 1192,0 в среднем - 941,0 на 100 тыс. населения. Расчетная эффективная скорость репродукции инфекции (Р) составляла 12,2, а сила инфекции в целом на популяцию равнялась 0,3. При этом средний возраст инфицирования составил 4,1 года, что свидетельствовало о преимущественном поражении детского населения.

Введение вакцинации живой коревой вакциной обусловило резкое снижение уровня заболеваемости, которое особенно четко проявилось в первые четыре года. По мере увеличения охвата вакцинацией менялось число невосприимчивых лиц и, соответственно, снижалась скорость распространения инфекции в популяции. В этот период она снизилась в 1,4 раза и составила 8,5. Более чем в два раза уменьшилась и сила инфекции (Л)

- до 0,12, что подтверждало эффективность данного мероприятия и установление контроля над инфекцией. Сложившаяся ситуация вселяла надежду на возможность быстрой ликвидации местных случаев кори. Однако этого не произошло. Более того, если в начале периода вакцинации наблюдалась выраженная тенденция к снижению заболеваемости (Т = -71,4%), то позже темпы снижения замедлились до -7,8%. Частично это объяснялось тем, что не происходило дальнейшего увеличения иммунной прослойки к кори среди детского населения из-за большого числа медицинских отводов от прививок. В результате межэпидемический интервал увеличился всего на один год по сравнению с довакцинальным периодом: периодические подъемы заболеваемости наблюдались каждые два-три года.

Изменения произошли в возрастной структуре заболевших корью - в эпидемический процесс стали активно вовлекаться школьники начальных классов. Поскольку показатель среднего возраста инфицирования обратно пропорционален силе инфекции, то снижение этого показателя привело к увеличению среднего возраста инфицирования до 8,4 года. Для предупреждения дальнейшего вовлечения в эпидемический процесс кори школьников и устранения имевших место поствакциналь-

ных неудач было принято решение об изменении тактики иммунизации. После апробации метода двукратной вакцинации против кори вышеуказанная тактика вакцинации была закреплена в Национальном календаре профилактических прививок приказом Минздрава в 1986 году.

Положительное влияние вакцинации на эпидемический процесс кори особенно четко проявилось в период двукратной вакцинации: продолжилось снижение числа источников инфекции, темпы снижения заболеваемости увеличились до -35,5%. Сам показатель заболеваемости в этот период колебался от 84,0 до 1,4 (0,4), в среднем составляя 18,6 на 100 тыс. населения. Охват вакцинацией ЖКВ детей в возрасте одного года достигает уровня 90 - 92%. Перестают регистрироваться крупные вспышки. В среднем за период теоретический показатель удельной скорости распространения инфекции в популяции (Р) практически не изменился по сравнению с периодом однократной вакцинации и составил 9,0, а фактическое число поколений (или вторичных случаев) не превышало шести. Снизилась до 0,08 удельная сила инфицирования. Все это свидетельствовало об успехе тактики двукратной вакцинации против кори, использование которой привело к снижению числа восприимчивых к вирусу кори и ограничению циркуляции возбудителя среди населения (и в результате - к усилению контроля над инфекцией). Плановая иммунизация сопровождалась увеличением числа защищенных против кори детей дошкольного возраста и младших школьников, и на этом фоне средний возраст инфицирования повысился до 13,1 года.

По мере увеличения охвата детского населения одной и второй дозой живой коревой вакцины увеличивалось и число территорий, где эта инфекция не регистрировалась. Наряду с этим отмечается отсутствие смертности и летальности от кори, существенно снизилась ее значимость в структуре инфекционных заболеваний.

Достигнутые успехи позволили России утвердить в 2002 году национальную Программу ликвидации кори к 2010 году и включиться в общеевропейскую программу элиминации этой инфекции.

С 2003 по 2007 год, по сути, продолжается период двукратной вакцинации, но мы рассматриваем его как начало фазы элиминации кори, т.е. ликвидации местных (эндемичных) случаев заболевания корью [4, 5]. Обязательным условием элиминации кори является скорость распространения инфекции в популяции Р < 1, число поколений воспроизводства инфекции должно быть не более двух.

Действительно, в России в этот период заболеваемость колеблется от 0,17 до 2,3, а в последние три года стабилизируется на уровне менее 1,0 на 100 тыс. населения. Резко возросла зависимость эпидемического процесса кори от импортированных случаев. Среди заболевших корью доля случаев, завозных с территорий других госу-

дарств, увеличилась до 40%. Данная тенденция сохранилась и в 2008 году. Так, за десять месяцев 2008 года было зарегистрировано 26 случаев кори, из них 17 (65,4%) - импортировано из других государств.

В период элиминации кори произошли не только количественные, но и качественные изменения эпидемического процесса. Средний возраст инфицирования стабилизировался на уровне 21,7, что говорит о снижении роли детского населения в возникновении и распространении инфекции в популяции и свидетельствует об успешности иммунизации. Это подтверждают данные фактической заболеваемости: доля детей до 14 лет в структуре заболевших составила 29,04%, при этом за последние три года она не превышала 19,7%. Скорость инфицирования снизилась до 0,05. Расчетное число вторичных случаев кори за этот период уменьшилось более чем в два раза и составило 4,0, а в последнее время фактически не превышает 1. Произошло резкое ограничение распространения инфекции - не далее двух поколений генерации. Это показатель того, что уровень иммунизации как детей, так и взрослых превосходит критический и возбудитель оказывается неспособным поддерживать скорость своей репродукции выше единицы. Еще один показатель успеха - снижение значимости кори в инфекционной патологии человека: ее доля в структуре инфекций, передающихся воздушно-капельным путем, снизилась в 60 раз (с 0,6 до 0,01%) по сравнению с периодом двукратной вакцинации.

Сравнительная оценка основных показателей, характеризующих изменения эпидемического процесса кори, в том числе фазу элиминации, представлена на рисунках 1-3.

Изменения силы инфекции как основного показателя, характеризующего успехи вакцинации,представлены на рисунке 1, где отчетливо видно наличие обратной зависимости между долей иммунизированных против кори и силой инфекции, поскольку в результате прямого и опосредованного действия профилактических прививок инфицируется меньшее количество людей. С увеличением числа невосприимчивых к кори лиц сила инфекции уменьшается в 5,6 раза: с 0,28 в период до вакцинации до 0,05 на этапе элиминации кори. Известно, что уменьшение силы инфекции означает снижение числа инфицированных, которое сопровождается увеличением среднего возраста инфицирования (см. рис. 2). Так, средний возраст инфицирования вырос с 4,1 года (до вакцинации) до 21,7 в последние годы, что подтверждает факт возрастного перераспределения заболевших корью: защищенность детей и увеличение эпидемиологической значимости взрослого населения старше 20 лет. Однако проведение дополнительной вакцинации против кори среди взрослых до 35 лет и достижение высокого, 85 - 90%-ного охвата вакцинацией среди этого контингента позволит успешно справиться с ликвидацией местных случаев кори.

Уровень охвата прививками против кори детского и взрослого населения влияет и на скорость воспроизводства инфекции (см. рис. 3). С увеличением доли вакцинированных ЖКВ скорость воспроизводства инфекции заметно снижается. В начальный период элиминации кори этот показатель равен 4,0.

Экспериментальные данные математической модели, полученные в ходе настоящего анализа, позволили предположить, что в ближайшие пять

- семь лет при условии поддержания высокого

Рисунок 1. Зависимость силы инфекции от охвата иммунизацией против кори в Российской Федерации в разные периоды борьбы с инфекцией

1,0 0,8 -

* 0,6 -I ф -е-

I

со

п;

г.

О

0,4 -

0,2 -0,0 ■

и Сила инфекции □ Охват иммунизацией (%)

70

35

85

До Вакцинальный Ревакцинальный

вакцинации

Периоды

Элиминации

Эпидемиология и Вакцинопрофилактика № 1 (44)/2009

Эпидемиология и Вакцинопрофилактика № 1 (44)/2009

Рисунок 2.

Зависимость уровня иммунизации против кори от среднего возраста инфицирования в Российской Федерации

4,1 8,4 13,1

Средний возраст инфицирования, годы

21,7

Рисунок 3.

Зависимость скорости воспроизводства инфекции от охвата иммунизацией против кори в Российской Федерации

Периоды

уровня охвата вакцинацией детского и взрослого населения (соответственно не менее 95 и 90%) и сохранения отношения показателя рождаемости к населению $3) на уровне 85,2 будут наблюдаться дальнейшие позитивные изменения показателей, характеризующих эпидемический процесс. Так, показатели силы инфекции {X) и среднего возраста инфицирования (А) практически не изменятся, а удельная скорость воспроизводства инфекции (К) (или число вторичных случаев) должна снизиться с 4,6 до 2,35 [8]. При отсутствии резких колебаний социальных и демографических показателей не будет условий для длительной циркуляции возбудителя инфекции в

популяции и система придет в состояние равновесия.

Таким образом, проведенные исследования выявили, что за последние 50 лет в эпидемическом процессе кори произошли существенные качественные и количественные изменения. Впервые заболеваемость корью в стране стабилизировалась на показателях менее 1,0 на 100 тыс. Сопоставление экспериментальных данных математической модели с фактическими данными свидетельствует о том, что в настоящий момент достигнуто эпидемическое равновесие, при котором скорость инфицирования восприимчивых индивидов уравновешивается скоростью

появления новых восприимчивых индивидов за счет новорожденных, потери иммунитета или иммиграции, что характерно для начальной фазы элиминации кори.

Выводы

1, Тактика двукратной иммунизации против кори при-вела к увеличению числа невосприимчивых лиц.

2. Рост охвата прививками против кори способствовал снижению силы инфекции и заболе-

ваемости корью, что сопровождалось ростом среднего возраста инфицированных.

3 Дальнейшее увеличение и поддержание числа невосприимчивых к инфекции среди детей и взрослых на уровне 90% создает условия, ограничивающие стойкую передачу инфекции в популяции хозяина.

4, Использование методов математического моделирования позволило доказать возможность элиминации кори в стране.

Резюме

В статье приводятся результаты исследований, выявившие, что за последние 50 лет в эпидемическом процессе кори произошли существенные качественные и количественные изменения. Начавшаяся в 1967 году вакцинация против кори на протяжении десятилетий меняла свою тактику. В настоящее время заболеваемость корью в стране впервые стабилизировалась на показателях менее 1,0 на 100 тыс. Сопоставление экспериментальных данных математической модели с фактическими данными свидетельствует о том, что в настоящий момент достигнуто эпидемическое равновесие, при котором скорость инфицирования восприимчивых индивидов уравновешивается скоростью появления новых восприимчивых индивидов за счет новорожденных, потери иммунитета или иммиграции, что характерно для начальной фазы элиминации кори.

Summary

The specific prophylaxis against measles which has been implemented in the Russian Federation brought about qualitative and quantitative changes to the epidemic process. The objective of this paper is to trace these changes over the last fifty years (1957 - 2007) and to substantiate the feasibility of eliminating measles in Russia. In the stage of measles elimination the average age of infected persons has stabilized at 21.7 years that shows the decreasing role of the children's population in producing and spreading the infection in the population that is an indicator of successful immunization. This is evidenced by the factual data of incidence: the proportion of children under the age of 14 years among the infected patients averaged 29.04% and in the last three years this figure was not more than 19.7%. The rate of measles infection propagation decreased from 0.28 in the period when there was no effective measles vaccine to 0.05 in the elimination period. During this period the estimated number of secondary measles cases declined more than two times and averaged 4.0, in the last few years it didn't exceed 1. The spread of infection reduced drastically and it doesn't produce more than 2 generations. This data shows that the immunization level in children, as well as in adults, is over the critical one and the causative agent is incapable to propagate in the population. The rate of infection propagation in Russia is represented by the factor R < 1 that points to the fact that the infection has been eliminated.

Литература

1. Громашевский Л.В. Общая эпидемиология. - М., 1941. С. 141.

2. Anderson R.M., May R.M. Infectious diseases of humans - dynamics and control. - Oxford, England: Oxford University Press, 1991.

3. Anderson R.M., May R.M. Infection diseases of humans. Dynamics and control. - 2004. R 105 - 115.

4. Dowdle W.R. The principles of disease elimination and eradication // Bull. World Health Organ. 1998; 76: 22 - 25.

5. Measles prevention: recommendations of the Immunization Practices Advisory Committee (ACIP) // MMWR 1989; 38 (S-9): 1 - 18.

6. Farrington C.R, Grant A.D. The distribution of time to extinction in sub-critical branching processes: application to outbreaks of infectious disease //J. Appl. Probabil. 1999; 36: 771 - 779.

7. Gay N.J., Hesketh L.M., Morgan-Capner P. etal. Interpretation of serological surveillance data for measles using mathematical models: implications for vaccine strategy // Epidemiol. Infect. 1995; 115:139 - 156.

8. Де Cepp Г., Гей H. Дж., Фэррингтон С.П. Эпидемиология инфекционных заболеваний //Американский журнал эпидемиологии. 2000. Т. 151. № 11.

Эпидемиология и Вакцинопрофилактика № 1 (44)/2009