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防疫总方程——通用传染病循环因果序列 | 汪涛

2020年2月15日  来源:风云之声 作者: 提供人:jibeng26......

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导读

本文采用公理化和原理性的通用传染病循环因果序列,有效建立了适用于所有传染病的通用数学模型。它可以推导出所有已知和未知传染病的发展规律,不仅可以为所有自然产生的传染病研究和防治提供系统的原理性指导,而且可以为基因或生物武器攻击与防护提供基本的原理性指导。

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一、为什么要建立最少依赖于病原体知识的防疫总方程

自1898年发现病毒至今,人类发现和研究过的病毒只有4000多种。自然界病毒种类到底有多少,目前唯一准确的答案是“不知道”,各类猜测的数量都极为庞大,为千万量级。除病毒之外的其他病原体很多也是类似情况。从近年发生的传染病来看,新型病原体引发的大规模流行传染病频繁出现。1988年,上海因生食毛蚶发生甲肝大流行,3个月确诊30万人,死亡31人。15年后的2002年底2003年初,广东因食用野生动物果子狸导致SARS大流行,8个月时间确诊8069人,死亡774人。17年后的2019年底2020年初,武汉因华南海鲜市场食用野生动物发生新型肺炎,至2020年2月2日晚24时,确诊人数17259人,死亡361人,新增确诊2827例,连续多天新增确诊在2000左右且还在不断走高,疫情还远未结束。国际上埃博拉病毒、MERS病毒、尼帕病毒等都是新型病原体导致的传染病流行,并带来严重的公共卫生、社会和经济灾难。当新型的传染病在临床上有表现时,事实上就已经进入了初始阶段的爆发期,在几个月的极短时间内,如果不能做出正确的判断和非常及时的应对,该传染病就会进入大流行的阶段。但是,新病原体研究,以及疫苗和药物的研发并获得批文,正常的时间长度都是以年甚至十年来计算,虽然疫情发生时可以临时调整研发和新药上市流程,但受病原体及药物研发本身客观规律约束依然很难及时应对。因此,进行尽可能不依赖于病原体知识的传染病规律研究和防治就显得极为重要和紧迫。

另一方面,医学本身因为当前研究方法所限,在科学基础上存在一定的缺陷,因此在一些研究中存在严重的盲点。尤其过度依赖于对病原体认知的疫情分析,屡屡错失最初期的准确疫情判断。如在2002-2003年的SARS流行中最初判断为衣原体,2019-2020年新型肺炎的流行初期,即使很快确定了病原体类型,但因最初四百多个临床数据中“未发现人传人”“传染性不如SARS”等做出“疫情可防可控”的判断,客观上的确延误了对疫情的应对。这些错误的判断并非来自于政府官员和普通医学工作者,而是来自于大量医学权威甚至传染病学权威人士。仅不到一个月后就发现这种最初被认为“传染性不如SARS的病毒”传播性却突然加强。又迅速进入一级响应以及封城。封城无疑是应该的,但匆忙之间的封城事实上在短期内极大加剧了武汉的传染数量。本次并未大量出现“超级传播者”,但在短期内确诊数量已经超过SARS。

防疫总方程就是受此触发所获得的研究结果,我们也借此机会探讨建立医学这门学科的完善科学基础的工作。该方程的基本原理如下:

传染病流行是建立在传播环境连接的大量人体形成的传播网络基础上的。在人体内,病原体会增殖,同时人体内的免疫系统也会做出应答,从而形成了两者之间循环因果的关系,或者通俗点说是两者间的一场“战争”。“战争循环因果序列”的数学研究表明,即使士兵素质以及武器装备完全相同,面对一个军的敌人,用一个排、一个师、一个集团军群发起攻击,其战果是完全不一样的。这就是为什么身体素质完全相同,在相同时间相同地方感染了相同的病原体,因为病原体入侵数量不同,他们会表现出完全不一样的结果,可以从隐性感染、有轻度临床表现、重症甚至病亡。对付疾病,就是人类社会和人体内的免疫体与病原体之间的一场战争,如果只是在现有医学体系下进行研究,而不引入战争的基本规律,怎么可能准确理解这场新型肺炎战争的发展变化呢?

病原体排出体外进入环境,再进入其他人感染入侵部位,完全可以借用通信网络的原理进行分析。排出位置就是信源,入侵部位就是信宿。从信源到信宿的整个通路,可以进行“病原体信号”的衰减,放大等分析。病原体入侵的数量,病原体与免疫系统各自增殖的速度、病原体对免疫系统损耗率等决定的人体内病原体数量(或浓度)的变化,病原体排出到环境的数量,以及环境的传播情况等几个简单的参数,就足以决定整个社会传染病的发展规律。只要在发现传染病的最初阶段迅速查明这些最关键的参数,就足以完备地、精确地知道当前传染病的状态,其流行的未来发展变化规律,应当采取的措施等,其他研究都是次一级的课题。就如同只要知道了月球的质量和质心位置,速度,就足以精确计算出月球的轨道和运行规律。至于月球上的陨石坑形状,颜色,月壤物质的化学成份等无穷无尽的其他信息,对于月球的轨道计算是完全无关紧要的,尽管研究它们也很重要。但是,以上这些对于认识传染病关最重要和关键的信息,在迄今为止的所有关于新型肺炎报道、学术论文中都极为欠缺,这充分说明了现在传染病学的学术方向本身就存在根本性的偏差,也充分证明了传染病学最权威的专业专家群屡次在重大疫情初期判断失误的根本原因所在。传染病的规律不仅由人体内的病原体与免疫体发展变化决定,更重要的是由环境决定,过度地把眼光放在病人和病原体身上,怎么可能不带来认识的偏差?这不是医学专业细节问题,而是由基本的物理学所决定的最广泛的科学规律,必然归属于物理学一个细节分支的医学当然也得遵守。

当我们迫切需要知道一颗新发现的小行星是否会撞地球时,专业学者们不应当花费太多时间和精力在研究它的颜色、是否有水、铁含量是多少、钙含量是多少、形状是什么等等完全无关紧要的问题,这些问题可以等它无害地越过地球、将要飞向遥远太空时再研究也不迟,我们当前最迫切需要知道的只是它的运行轨道。

一种病原体是否会人传人,对传染病是否会流行起来是一个极为重要的问题。影响它的核心参数其实只有极少的几个:受感染者病原体排出量,是否会通过环境最终输入到另外人群的感染入侵部位。在本文的防疫总方程中,只需要极少量的几个可测量的参数就可以迅速完备地确定,理论上这只要几个病例就足够了。尤其环境里病原体浓度变化和人员集散程度,是决定传染病发展规律的最重要参数。但在2019-nCov流行的初期已经有四百多个病例却依然无法进行精确的判断。最初只发现传染途径是飞沫传播,直到确诊人数达到上万时,才发现还存在粪-口传播问题。常用的依赖于临床病统计学分析的传染率等指标,必须要足够的临床病人数量才能得出结论。可是,这次2019-nCov流行过程已经充分证明:当临床病例已经达到一定的具有统计意义的程度时,时间已经晚了,并且未来会有越来越多机会出现这样的病原体。这不仅是因为只有“聪明”到这种程度的病原体才会“适者生存”传播流行起来,而且人工设计作为基因武器的病原体更是会采用这种方式来进行成功的攻击。

假设没有任何人为因素介入,传染病在整个流行过程中也会存在很多有规律的奇特变化,它主要不是病毒本身基因变异所致,而是环境因素变化起到最关键的作用。尤其环境里病原体浓度变化,最终导致传染病表现出完全不同的规律性。传染病学研究已经充分证明,受感染者初期病原体入侵数量越大,潜伏期就越短。而在其他条件不变的前提下,传播环境里病原体的浓度越高,其入侵数量就会越大,显性感染出现临床表现的人就越多,这会在宏观统计学上表现出在传染病发展过程中同一地区的传播性逐步加强。另一方面,感染初期入侵数量越大,病情和预后会越严重,表现为死亡率会相应增大。环境里病原体的浓度,会随病原体携带者的增加而增加。最后,随着传染病传播越来越广,被感染的人口数量越来越多,无论是否有临床表现(显性感染和隐性感染),体内具有抗体的人就越来越多。到一定程度,新感染数量就会突然大幅度下降。如果叠加气候变化不适宜病原体传播,整个疫情就突然间销声匿迹。过很多年以后,人体内抗体逐步下降甚至消失,人们也慢慢忘掉相应的传染病流行灾难而疏于防范,又会突然出现另一次传染病的大流行,重复以上过程。

由于环境是影响力如此重要的环节,因此改变环境也就是预防和治疗传染病最重要的切入点,这也为无数传染病防治实践所证明。传播率(R0等)并不仅仅是病原体基因决定的,而且更重要是环境决定的。在采取防治措施后传播率会显著下降已经充分证明了这一点。

尽管本数学模型是以传染病为切入点,但对该模型中不同参数的数值进行调整,可以适用于大量其他疾病的研究,如癌症等。现在医学领域认为癌症是不能传染的,但癌症在人体内的“扩散”,事实上也是一种人体内的“传染”。它可看作是病原体外在环境传播率接近于零的传染病。因此,本文建立的防疫总方程是一个医学领域非常基本的、可以揭示深刻因果关系的数学规律。

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