五、系统框架
上图是通用传染病循环因果序列的系统框架。在这个系统里,存在多个循环因果过程:
- 病原体入侵人体后增殖的自我循环因果过程。
- 免疫体受病原体刺激后自我增长的循环因果过程。
- 免疫体与病原体之间的循环因果过程。
- 人体内病原体经排出、感染环境、入侵他人形成的循环因果过程。
通过前述的定义,可以根据不同分析的需要,建立分析不同过程的循环因果序列方程,并以此进行精确的数学计算。根据这些过程建立的循环因果序列,与我在《超越战争论——战争与和平的数学原理》一书中建立的含有恢复量的“战策循环因果序列”分析方法完全一样,只不过是把病原体增殖,入侵,免疫体增长等等看作恢复量即可。
以上涉及的一系列参数,相当多数可以在平时进行深入的研究,例如免疫体的增长等数据。
还有较多数据是在人体外的,测量起来较为容易。例如病原体的繁殖速度、在体外生存时间等数据,可以在人体外模拟人体内环境进行纯培养来进行测量。
因此,只要按照该研究系统获得完备的测量数据,并不需要很多病例就可以完成对相应病原体各种传播模式的计算和判断。
六、应用举例
1. 带口罩的作用
即使采用N95口罩,对非油性颗粒物(如粉尘、酸雾、漆雾、微生物等)的过滤效率达到95%,也不能完全过滤掉病原体。但是,有了这一层保护之后,相当于在入侵作用之前增加了一道病原体信号的衰减器,其衰减倍数为20倍。这并不是要将病原体完全消除,而是要使其入侵量低于致病入侵量阈值,这样即使有病原体入侵,因其数量较低也不会致病。
另一方面,即使已经受感染的人群,带上口罩可以减少排出到环境的病原体,这可以极大减少感染环境中的病原体浓度。
2. 喝水排出
只要病原体可以通过尿液排出,喝水就是最好的药物之一。排出100万个病原体,与用药物杀死100万个病原体效果是一样的。持续将病原体排出,其作用一是可以减缓病原体的增长,减少对免疫体的损耗;二是减缓其达到致病体内量阈值尤其致死体内量阈值进程,为免疫体的增长赢得更多时间;三是增加血液流动,有助于免疫体效率的提升。据报道,2020年1月27日,江西萍乡首例确诊感染新型冠状病毒肺炎患者治愈出院。他连烧6天6夜,主要采用每天喝50斤水的方法战胜了疾病。因此,尽可能地大量喝水,是目前除了带口罩以外最通用的有效方法。因此,现在的防治过程中不要仅仅提倡带口罩,而且要大力宣传多喝水。
3. 传播率、毒力如何随传染病环境参数而改变
感染环境对传染病发展过程的影响就表现在病原体的浓度上。随着传染病的发展,会导致感染环境中的病原体浓度增加,从而入侵量就会增加,带来传播率和致病率的增加。尤其一些高浓度的环境,其传染能力会极大地提升。这种病原体浓度的增加可能是不同原因产生,一是外界的动物等感染大量增殖了相应病原体,二是人员密集,使得带病原体的人员数量增加,通过其排出密集积累带来该区间病原体浓度上升。以下我们通过一个数字游戏可以显著体验到传染病是如何在传播过程中自我改变传染特性的。
情景1
为简化起见,我们假设某传染病的传染环境为一铁路车厢,里面有乘客100人。他们对该病原体免疫能力都完全相同,其致病入侵量阈值为10个,致死入侵量阈值为30个。现假设有一乘客带病,体内有1万个病原体,在某个时序增殖了3000个,排出了200个,它们均匀散布到车厢空间里。这200个病原体正好被车厢里的100人通过呼吸道吸入,每人入侵量为2个。其结果是:
染病的乘客新的体内病原体数量=10000 + 3000 -200 + 2 =12802个。
请注意该患者体内病原体数量远高于致死入侵量阈值,是因为病原体入侵前体内被激发的免疫数量很低。当病原体入侵后,体内免疫体数量已经极大增长,因此体内病原体数量远高于致死入侵量阈值,人却还可以很好地生存。
其他99个乘客的入侵量都是2,都远低于10。
这个传播的结果是:99个乘客不仅没得病,反而都获得了免疫能力。因为只有一个乘客染病,并未被发现。当他因体内免疫体增长而自愈后,也获得了免疫能力。最后,这个病原体导致的传染病传播率为0,在无声无息中自然消失了。
情景2
还是这种病原体,其他参数与情景1相同,只是最初染病的乘客为5人。这样排出量变为200*5=1000个。每人入侵量变为1000/100=10个。其结果是:
染病的5人新的体内病原体数量=10000+3000-200+10=12810个。
其他95个乘客的入侵量都是10,全都出现病症了。传播率为95/5=19。但因为都是刚刚达到致病入侵量阈值,因此都只是轻微的得病,最终只是一场无人关注的普通流感。
情景3
病原体相同,其他参数与情景1相同,只是最初染病的乘客为20个。这样排出量变为200*20=4000个。每人入侵量变为4000/100=40个。其结果是:
染病的20个人体内病原体数量=10000+3000-200+40=12840个。
其他80个乘客的入侵量都是40,超过了致死入侵量阈值,结果是最初染病的20个人活了下来,而后期受感染的80人全部死亡。其传播率为80/20=4,病死率为80%,成为一场极为恶性的传染病。
情景4
病原体相同,有5个乘客带有病原体,其每人体内量为2000个,新增量为200个,排出量为10个,并且都没有出现病症。其他参数与情景1相同。这样排出量为:10*5=50个。每个入侵量为5个。
原来带病原体的10人每人新的体内量=2000+200-10+5=2195个
其他90个乘客入侵量为5,都低于致病入侵量阈值。最终所有人都获得了免疫能力,且没有任何人致病,传播率为0。这场传染病事实上入侵了每一个人,但却无任何人出现病症,成为一场无人知晓、无任何症状的病原体流行。这是一场虽然有人员聚集,但因最初爆发的带病原体人员体内量都很低,无法聚集起出现症状的传染病所需要的入侵量。
当然,以上分析中所有人免疫能力相同,排出的病原体在人员聚集的车厢里均匀分布且全部被车厢里的人平均吸入而受入侵等假设在现实中不可能成立,但这个极简化的分析依然可以给我们很多重要的启示。
以上四个情景充分展示了,基因完全相同的一种病原体,在传播率,致死率上天壤之别的差异及其原因所在。它们完全是由于传染病循环因果序列环境参数的不同导致,但在过去因为人们不理解这个规律,都以为是病原体的基因发生了改变。它也充分展示了:存在病原体和人员聚集的环境对于传染病的发展变化所起的作用之大会达到何等骇人的程度,也就该透彻地明白野生动物市场为什么屡屡成为恶性呼吸性传染病的发源地,然后现在规模过于庞大,科室太过齐全的医院体系又成为传染病发源之后的强力助推地。它们分别是这类传染病像火箭一般突然升天的一级火箭和二级火箭。其他封闭空间的大量人员聚集场所又成为三级火箭。
以上分析还可得出一个极为重要的结论:病原体是否最初来源于野生动物并不重要,重要的是它能否成为病原体高浓度环境的生成场所。这些都是传统医学认识的致命盲点所在。
4. 会不会人传人
从传染病系统框图可见,只要在病原体排出部位——感染环境——入侵部位之间形成了通路,就绝对会人传人,不需要等出现病例后再作判断。如同移动通讯的基站一旦通电,只要传播距离与中间衰减物的衰减率等综合计算下来,到达手机处的信号强度高于其接收强度,手机一定能接收到信号。即使某部手机坏了,一时没看到接受信号,也并不表明该传播通路没有建立起来。因此,只要以通用传染病循环因果序列进行这个通路的检查,发现存在这个通路,就不需要等出现人传人的病例后再作判断。
不同病原体基因的影响是排出部位与排出量。一般都有排出的,只是如果排出量极少,且在体外生存时间太短,发生的感染过程入侵量都极小,远低于致病入侵量阈值,这就不会有临床意义上的人传人。事实上是传过去了,只是因数量太少难以达到致病入侵量阈值而已。
由于某些传播过程中可以隐性传染,或误以为是其他疾病而耽搁。因此,在武汉12月8日初期的41个2019-nCov病例不是完全来自华南海鲜市场,但病原体相同的判断后,应迅速检查非华南海鲜市场病人近期是否有动物接触史。如果没有,不应做出有不同传染源存在,而是已经出现人传人的判断。并且因为它可以通过飞沫传播,更是应当引起最高度的警觉。
5. 得病后是否绝对不会再染病
免疫能力的获得并不是绝对的,如果入侵量太大,同样可能再次染病。如同一个国家刚刚打完了一场战争,因战争的刺激会建立起其能力范围内数量最宠大的军事力量。如果远低于这个数量的敌方入侵很快会被消灭,表现出强大的免疫力。但如果此时突然入侵的敌方国家军队数量过于庞大,超过了该国的军队数量,同样可能击败这个国家。这样的结论同样与单个士兵的作战素质和武器装备的能力无关,而只是取决于数量关系。因此,得病后获得免疫能力的区别只是致病入侵量阈值极大提升了,但不是提升到无限大。是否会再染病并不完全取决于病原体的基因,而是取决于环境造成的入侵量与新的致病入侵量阈值的数量上的相对关系。
6. 基因战原则
现在我们从另一个角度来考虑问题,不是如何避免或减轻一场传染病,而是如何刺激起一场传染病,即要成功地发起一场基因战,需要遵从什么原则。根据以上分析,基因战从操作方法上有以下原则:
- 尽可能选择通过飞沫传播效率高的病原体,以最有效地建立起环境传播通路。
- 活体动物尤其野生动物市场是最佳的初始病原体散播地,以此制造出一批重症患者。
- 通过初期散播开始传染后,通过强烈要求信息公开刺激人群高度拥挤到大规模的医院,以点燃疫情的二级火箭。
- 对防疫决策链上各相关机构和人员进行极端追责等舆论战,使相关机构和人员手忙脚乱,忙中出错。
- 通过设计致病入侵量阈值和致死入侵量阈值,使得最终死亡率在1%-5%范围,这样足以导致全社会恐慌,同时又不致出现太大的人道灾难,使得基因战即使最终被发现,也不致于带来太严重的报复后果。这是对有较强报复能力的基因战对象的作战原则。
- 对没有任何报复能力的作战对象,可以通过调节两个入侵量阈值,获得高死亡率。
很不幸,无论2002-2003年的SARS、这次的2019-nCov、非洲埃博拉病毒等都比较符合以上特征。当然,仅凭这些特征的吻合并不能直接做出任何科学有效的推论,但它们对研究如何防御基因战无疑是有重要启示的。
7. 隔离的重要作用
只要将环境的传播效率降到一定程度,传染病的传播过程就会中止,其最重要的方法就是隔离。隔离就是将排出的病原体信号极大地衰减。将疑似和确诊病人集中起来,与其他人完全隔离,病原体就不会再向其他人传播。集中后的人员生活在不同房间,避免同时到就诊、就餐和入厕等公共区域,也是一种小区域内的隔离。只要人员不集中,即使空气中有排出的病原体,其浓度也不会高到致病的程度。
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背景简介:本文作者汪涛曾为中兴通讯国际市场管理体系的奠基人,现为析易船舶总经理。文章于2020年2月7日发表于微信公众号 纯科学(防疫总方程——通用传染病循环因果序列),风云之声获授权转载。
责任编辑:陈昕悦