Можно ли вычислить эпидемию гриппа?

Пока Северная столица оправляется от первой волны гриппа и ОРВИ и ждет вторую, петербургские математики вовсю работают над модификацией модели, с помощью которой можно было бы прогнозировать пики эпидемии.

Удивительно, но факт: человек болеет гриппом не одно столетие, однако ученые и медики до сих пор не умеют с высокой точностью предсказывать его распространение. Ис­править ситуацию взялись петербургские ученые из Уни­верситета ИТМО. В арсенале у них уже есть разработка модели распространения ВИЧ среди наркоманов. Создание эффективного инструмента для прогнозирования эпидемий гриппа и их пиков стало для математиков новым вызовом.

Модель из 70-х

Работать ученым пришлось не на пустом месте. Еще в середине 70-х годов прошлого столетия эпидемиолог Оганес Баро­ян и математик Леонид Рвачёв совместно с Юрием Иван­никовым разработали методологию математического моделирования и прогнозирования эпидемий гриппа для территории России, которая вошла в историю науки как модель Барояна – Рвачёва. Она, кстати сказать, достаточно успешно применялась в СССР. Однако в 80-х годах модель начала утрачивать свою прогностическую силу. «Основной претензией был тот факт, что начиная с 1980 года точность прогнозов времени наступления эпидемии в конкретном городе СССР, а также времени пика заболеваемости сильно ухудшилась. При этом качество прогноза численностей заболевших оставалось примерно на том же уровне. Кроме того, возникла проблема с наличием эпидемий как таковых, – объяснил Василий Леоненко, кандидат физико-математических наук, младший научный сотрудник НИИ наукоемких компьютерных технологий Университета ИТМО и инициатор модификации модели. – В 60 – 70-х вполне успешно работала модельная гипотеза о том, что даже один инфицированный человек, приехавший в город, может начать там эпидемию. К началу 80-х эта гипотеза стала терять актуальность, и поэтому модель все чаще предсказывала эпидемии в городах, в которых по факту они не наблюдались вообще».

По словам ученого, такое расхождение реальности и данных модели могло объясняться усилением так называемого коллективного иммунитета к штаммам вируса гриппа. Во всяком случае именно такой версии придерживается доктор медицинских наук Юрий Григорьевич Иванников. «В частности, профессор Иван­ников считает, что непрерывно ускоряющаяся урбанизация жизни современного человека приводит к возрастанию контактов между людьми и, таким образом, к интенсификации механизма передачи гриппозной инфекции. В результате, когда приходит новый штамм, у достаточно большого числа людей еще имеется частичный иммунитет к старому, поэтому заболевают далеко не все и эпидемия в городе может не стартовать», – отметил Василий Леоненко.

Найти закономерности

Сейчас в планах у него и его коллег найти закономерности между чередованием наличия и отсутствия эпидемий в конкретных городах в разные сезоны. «Наша рабочая гипотеза строится на том, что в связи с отличиями структуры ежедневной миграции людей в разных городах коллективный иммунитет ведет себя по-разному и в теории резервуар восприимчивых в каждом из городов нужно оценивать индивидуально. Об этом раньше говорили и Иванников с Барояном и Рвачёвым», – рассказал математик.

То есть изобретать велосипед петербургские ученые не намерены. Сейчас они хотят протестировать когда-то неплохо работавшую модель Барояна – Рвачёва на новых данных и понять, что изменилось по сравнению с 80-ми. По сути, главная цель математиков – уточнить или модифицировать модель. «Как конкретно ее улучшить, будет понятно только после обстоятельной работы с данными и численных экспериментов», – подчеркнул Василий Леоненко.

По его словам, сейчас команда ученых пытается опробовать несколько вариаций модели на данных недельной заболеваемости в Москве, Петербурге и Ново­сибирске. Они оценили, насколько точно можно предсказать высоту и день пика, зная момент начала эпидемии. Как объяснил Василий Леоненко, запустить модель Барояна – Рвачёва в том виде, в котором она использовалась в СССР, к сожалению, ученым мешает сниженная точность современных данных заболеваемости. Сегодня собираются только еженедельные показатели, а не ежедневные, как раньше. Добавьте к этому полное отсутствие транспортных данных. Правда, сейчас коллеги математика собирают такие данные и, возможно, скоро ученые смогут задействовать их в своей работе. И это очень важно. «К настоящему моменту мы выяснили, что точность предсказания пикового числа заболевших на современных данных получается примерно такой же, что и в советское время. Предсказывать время пика, а тем более время начала заболевания без данных о межгородской миграции не выходит», – констатировал Василий Леоненко.

Сложная система

Исследование в самом разгаре, и предсказать время его окончания или получения практических результатов ученые не берутся. Уж очень скрупулезная у них работа. «Пока что мы скорее пробуем разные варианты математического и статистического аппарата и изучаем их сравнительную эффективность. Человеческая популяция с циркулирующими в ней штаммами гриппа – очень сложная система с большим количеством связей, в том числе неявных. Такие системы моделировать всегда крайне трудно. К тому же есть много неразрешенных вопросов, связанных с вирусом гриппа как таковым», – объяснил молодой математик.

Конечно, медики прилагают все усилия, чтобы предотвратить эпидемии гриппа. В последнее время активно набирает темпы кампания вакцинирования. Однако, по данным Всемирной организации здравоохранения, эффективность вакцин против гриппа колеблется в диапазоне от 25 до 75 процентов в зависимости от таких факторов, как возраст человека, его иммунный статус и перенесенные ранее заболевания. Поэтому предсказание движения вируса гриппа по городам и весям пока остается крайне актуальным.

Несмотря на существующие трудности, Василий Лео­ненко верит в силу научного познания и считает, что рано или поздно ученые смогут достаточно точно предсказывать распространение гриппа.


Автор – Вера СВИРИДОВА. Фото FREEPIK.COM

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Войти с помощью: 
Please enter your comment!
Please enter your name here