Hệ số lây nhiễm R0: Cách các nhà khoa học định lượng khả năng bùng phát thành đại dịch của Coronavirus

Bình luận Văn Thiện • 17:30, 07/02/20

Nếu bạn đã xem bộ phim 2011 “Contagion” (tạm dịch: Sự truyền nhiễm), về một đại dịch toàn cầu được gây ra bởi một loại virus mới, thì bạn hẳn đã nghe thấy thuật ngữ R0.

Thuật ngữ này không phải là biệt ngữ được tạo thành ở Hollywood. Nó đại diện cho một khái niệm quan trọng trong dịch tễ học và là một phần quan trọng của kế hoạch y tế công cộng trong thời gian dịch bệnh bùng phát, giống như dịch Coronavirus hiện nay đang lây lan từ Trung Quốc.

Các nhà khoa học thường sử dụng R0 - hệ số lây nhiễm (reproduction number) - để mô tả cường độ của một đợt bùng phát bệnh truyền nhiễm. Việc ước tính R0 là một phần quan trọng trong việc mô tả các đại dịch đã được công bố trước đây, bao gồm đại dịch SARS năm 2003 , đại dịch cúm H1N1 2009 và đại dịch Ebola 2014 ở Tây Phi .

Khả năng dịch bệnh sẽ lây lan là bao nhiêu?

Định nghĩa chính thức của R0 là số trường hợp trung bình mà một người nhiễm bệnh lây sang trong thời kỳ lây nhiễm của họ.

R0 mô tả số trường hợp mà một người nhiễm bệnh lây sang - trong kịch bản tưởng tượng này R0 = 2. (Ảnh: The Conversation, CC BY-ND)

Thuật ngữ này được sử dụng theo hai cách khác nhau.

Hệ số lây nhiễm cơ bản đại diện cho khả năng truyền nhiễm tối đa của mầm bệnh. Nó mô tả những gì sẽ xảy ra nếu một người nhiễm bệnh xâm nhập vào một cộng đồng dễ bị tổn thương, và do đó đây là một ước tính dựa trên một kịch bản lý tưởng hóa.

Số lượng sinh sản hiệu dụng phụ thuộc vào mức độ nhạy cảm hiện tại với dịch bệnh của dân số. Phép đo này về khả năng lây truyền có thể thấp hơn hệ số lây nhiễm cơ bản, dựa trên các yếu tố như liệu một số người được tiêm vắc-xin phòng bệnh hay liệu một số người có miễn dịch do tiếp xúc với mầm bệnh trước đó. Do đó, R0 hiệu dụng thay đổi theo thời gian và là ước tính dựa trên tình huống thực tế hơn trong dân số.

Điều quan trọng là phải nhận ra rằng cả R0 cơ bản và hiệu dụng đều phụ thuộc vào từng tình huống. Nó bị ảnh hưởng bởi các đặc tính của mầm bệnh, chẳng hạn như mức độ lây nhiễm của nó. Nó bị ảnh hưởng bởi tình trạng cư dân - ví dụ, mức độ nhạy cảm với dịch bệnh của con người là do tình trạng dinh dưỡng hoặc các bệnh khác có thể ảnh hưởng đến hệ thống miễn dịch của họ. Và nó bị ảnh hưởng bởi môi trường, bao gồm những thứ như nhân khẩu học, kinh tế xã hội và các yếu tố khí hậu.

Ví dụ, R0 cho bệnh sởi dao động từ 12 đến 18 , tùy thuộc vào các yếu tố như mật độ dân số và tuổi thọ. Đây là một R0 lớn, chủ yếu là do virus sởi có khả năng lây nhiễm cao.

Mặt khác, virus cúm với R0 dao động từ 2 đến 3 sẽ ít lây nhiễm hơn. Do đó, cúm không gây ra dịch bệnh bùng phát giống như bệnh sởi, nhưng điều này vẫn có thể tồn tại do virus này khả năng gây đột biến và trốn tránh hệ thống miễn dịch của con người.

Điều gì làm cho R0 hữu dụng trong y tế công cộng?

Nhà nhân khẩu học Alfred Lotka đã đề xuất hệ số lây nhiễm vào những năm 1920, như là thước đo tỷ lệ lây nhiễm bệnh trong một quần thể nhất định.

Vào những năm 1950, nhà dịch tễ học George MacDonald đã đề xuất sử dụng nó để mô tả khả năng truyền bệnh sốt rét. Ông đề xuất rằng, nếu R0 nhỏ hơn 1, dịch bệnh sẽ tự động biến mất, vì khi đó trung bình một người truyền nhiễm sẽ truyền sang ít hơn một người khác. Mặt khác, nếu R0 lớn hơn 1, bệnh sẽ lây lan.

Tên dịch bệnh và hệ số lây nhiễm tương ứng. (Bảng: The Conversation, CC-BY-ND)

Khi các cơ quan y tế công cộng đang tìm ra cách đối phó với dịch bệnh, họ sẽ phải cố gắng đưa R0 xuống dưới 1. Điều này rất khó đối với các bệnh có R0 cao như sởi. Bệnh này trở nên đặc biệt ngăn chặn đối với các khu vực đông dân cư như Ấn Độ và Trung Quốc, nơi R0 cao hơn, so với những nơi mà người dân thưa thớt hơn.

Với đại dịch SARS năm 2003, các nhà khoa học ước tính R0 ban đầu khoảng 2,75. Một hoặc hai tháng sau, R0 hiệu dụng giảm xuống dưới 1, do các chính quyền áp dụng mạnh mẽ các chiến lược can thiệp, bao gồm các hoạt động cách ly và kiểm dịch.

Tuy nhiên, đại dịch vẫn tiếp tục. Trong khi trung bình, một người truyền nhiễm lây truyền cho ít hơn một cá nhân dễ mắc bệnh, nhưng đôi khi một người truyền sang hàng chục hoặc thậm chí hàng trăm trường hợp khác. Hiện tượng này được gọi là siêu lây lan . Các quan chức đã ghi nhận các sự kiện siêu lây lan trong đại dịch SARS ở Singapore, Hồng Kông và Bắc Kinh.

Người dân đeo khẩu trang tại vịnh Đồng La, Hồng Kông. (Ảnh: Wikipedia)

Hệ số lây nhiễm R0 đối với Coronavirus lây lan từ Trung Quốc

Một số nhóm nghiên cứu đã ước tính R0 cho loại Coronavirus mới này. Nhóm Imperial College đã ước tính R0 nằm trong khoảng từ 1,5 đến 3,5 . Các nhà khoa học từ Học viện Khoa học Tự động hóa Trung Quốc và Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc đã ước tính R0 có thể cao hơn nhiều, ở mức 4.08.

Sự khác biệt trong các ước tính này là không đáng ngạc nhiên. Nguyên nhân là các nhà nghiên cứu không thể chắc chắn về nhiều yếu tố trong khi ước tính R0, chẳng hạn như ước tính về số lượng các ca nhiễm bệnh ban đầu của vụ dịch.

Dựa trên những ước tính này, các dự báo về số lượng các trường hợp nhiễm Coronavirus trong tương lai cũng sẽ có nhiều mức độ không chắc chắn và có thể sẽ không chính xác.

Những khó khăn này phát sinh vì một số lý do sau đây:

Đầu tiên, các đặc tính cơ bản của mầm bệnh virus này - như thời kỳ lây nhiễm - vẫn chưa được biết đến.

Thứ hai, các nhà nghiên cứu không biết có bao nhiêu trường hợp nhẹ hoặc nhiễm virus mà chưa xuất hiện các triệu chứng đã bị bỏ qua bởi sự giám sát nhưng vẫn lan truyền bệnh.

Thứ ba, phần lớn những người gặp phải loại Coronavirus mới này đã hồi phục và có khả năng sau đó sẽ miễn dịch trở lại với nó. Do đó việc này khiến cho mức độ nhạy cảm với dịch bệnh của dân số thay đổi và điều này sẽ ảnh hưởng đến sự lây lan trong tương lai.

Cuối cùng, và có thể là lý do quan trọng nhất, không ai biết tác động trong tương lai của các biện pháp kiểm soát bệnh hiện tại. Các ước tính hiện tại của R0 của các nhà dịch tễ học không nói gì về các biện pháp như cách ly hoặc nỗ lực kiểm dịch sẽ ảnh hưởng như thế nào đến sự lây lan trong tương lai của virus.

Văn Thiện (biên dịch)

Tác giả: Joseph Eisenberg/Giáo sư và Trưởng khoa Dịch tễ học, Đại học Michigan

Theo The Conversation

Trung Quốc