113 年 國立臺灣大學獸醫學系碩士班甲組《獸醫流行病學》

本題主要在測試對流行病學基本指標的理解與計算能力。

解題步驟如下：

1. 點盛行率 (Point Prevalence)：

   • 定義：在特定時間點，特定族群中患有某疾病的個體比例。
   • 計算公式：(特定時間點的患病個體數) / (特定時間點的總族群數)
   • 題目數據：109年1月1日，總牛群數1,000頭，發病牛隻40頭。
   • 計算：$\frac{40}{1000} = 0.04$
   • 點盛行率為 4%。

2. 發生率 (Incidence Rate)：

   • 定義：在特定時間期間內，新發生的疾病個體數與該期間總體暴露於風險時間的比例。通常用於疾病連續發生且個體可能罹患多次的狀況。然而，在獸醫流行病學中，有時也簡化為新發病例數除以族群數，但這嚴格來說是「發生密度 (Incidence Density)」或「累積發生率 (Cumulative Incidence)」的概念，取決於題目給予的「風險時間」。此題給予的是「一年間新發病160頭牛隻」，但沒有明確的「人時」或「牛時」數據。若將其理解為「在該年度內，於原本健康的牛群中新發病個體佔總牛群的比例」，則類似累積發生率。若題目意圖考查「發生密度」，則需要「總體暴露於風險時間」，此題未提供。
   • 依據題目敘述「其後一年間新發病160頭牛隻」，最直觀的理解為在該年度內新發生的病例數。若以「年度」為時間單位，且假設族群數相對穩定（雖然有死亡，但題目未給出生產或移入數據），可近似計算為：
   • 計算公式（近似累積發生率）：(特定時間期間內的新發病例數) / (特定時間期間開始時的總族群數)
   • 計算：$\frac{160}{1000} = 0.16$
   • 發生率（近似累積發生率）為 16%。
   • 更嚴謹的發生率 (Incidence Rate) 應為： $\frac{\text{新發病例數}}{\text{總暴露於風險時間}}$。如果我們假設這160例新發病發生在這一整年間，且我們以「牛-年」為風險時間單位，那麼平均族群數約為 $1000 - \frac{40}{2}$ (假設發病牛隻在年中死亡或隔離) $\approx 980$ 頭，則總風險時間約為 $980 \text{ 頭} \times 1 \text{ 年} = 980 \text{ 牛-年}$。則發生率為 $\frac{160 \text{ 頭}}{980 \text{ 牛-年}} \approx 0.163 \text{ 頭/牛-年}$。但題目未提供足夠資訊進行精確計算。因此，最直接的計算方式是使用新發病例數除以期初族群數，作為「累積發生率」的近似。

核心觀念

本題考查「估計族群盛行率所需樣本數」。

欲估計豬瘟（CSF）中和抗體在野豬族群中的盛行率，於 95% 信心水準及容許誤差 $d=5\%=0.05$ 下，使用單一盛行率估計的樣本數公式：

$$n=\frac{Z^2pq}{d^2}$$

其中：

• $n$：所需樣本數
• $Z$：信心水準所對應的標準常態分數，本題 $Z=1.96$
• $p$：預期盛行率，本題 $p=0.35$
• $q=1-p=0.65$
• $d$：可容忍的絕對誤差，本題 $d=0.05$

此處的 5% 精確度，是指估計盛行率與真實盛行率的差距不超過 5 個百分點。

解題方法

將題目資料代入公式：

$$p=0.35,\qquad q=1-0.35=0.65$$ $$n=\frac{(1.96)^2(0.35)(0.65)}{(0.05)^2}$$

先計算各項：

$$(1.96)^2=3.8416$$ $$(0.35)(0.65)=0.2275$$

因此：

$$n=\frac{3.8416\times 0.2275}{0.0025}$$

本題考驗對疾病傳播動力學、免疫力以及診斷時機的理解。

解題原因可能有多種，綜合起來解釋為何引入病羊後未發生大爆發：

1. 疫苗接種產生的免疫力 (Vaccine-induced Immunity)：

   • 說明：羊群在「前年曾施打過羊痘疫苗」，雖然疫苗效力會隨時間減弱，但仍可能對部分羊隻產生了足夠的保護力，使其不易感染或症狀輕微。即使有病羊混入，也無法在整個群體中廣泛傳播。
   • 關鍵點：疫苗的接種時間、疫苗種類的保護效力、群體免疫覆蓋率。

2. 引入病羊的感染階段與傳播能力 (Infectious Stage of Introduced Animal)：

   • 說明：混入的羊隻雖然「患有羊痘」，但可能處於感染初期、恢復期，或病毒量較低，其傳染性（排毒量）不足以在短時間內感染大量健康羊隻。
   • 關鍵點：病原排毒量、接觸頻率與強度。

3. 接觸密度與傳播途徑 (Contact Density and Transmission Route)：

   • 說明：羊痘的傳播需要直接或間接接觸。

本題旨在釐清疾病發生過程中幾個關鍵名詞的定義及其相互關係，這是流行病學的基礎概念。

1. 暴露 (Exposure)

• 定義：個體或族群接觸到可能導致特定健康結果（疾病、傷害、死亡等）的因子、行為、環境條件或事件。這些因子稱為「暴露因子」(exposure factor)。暴露可以是潛在的、直接的、間接的，也可能是單一或多重的。
• 範例：接觸病原體（如病毒、細菌）、接觸致癌物質（如二手菸）、食用受污染的食物、遭受昆蟲叮咬、進行某項特定醫療處置、接種疫苗、接受輻射等。

2. 感染 (Infection)

• 定義：指病原體（如病毒、細菌、寄生蟲等）侵入宿主體內，並在宿主體內繁殖或存活的過程。感染並不一定會導致宿主出現臨床症狀。
• 範例：人體感染流感病毒後，病毒在呼吸道細胞內複製，但個體可能無明顯症狀（無症狀感染）。

3. 生病 (Disease)

• 定義：指宿主因感染、遺傳、環境因素等原因，導致生理功能、結構或狀態發生異常，並產生可觀察到的臨床症狀、體徵或功能障礙。生病是感染後的一個可能結果，但不是必然結果。
• 範例：感染流感病毒後，出現發燒、咳嗽、喉嚨痛等臨床症狀，這就是「生病」。

彼此間的關係：

這三者之間存在一個邏輯上的先後順序和因果鏈，但並非線性關係，且中間可能存在中斷或變異：

• 暴露是起點：疾病的發生通常始於個體或族群接觸到某種暴露因子。
• 感染是暴露的結果之一：如果暴露因子是病原體，那麼接觸後可能發生感染。但並非所有暴露都會導致感染（例如，接觸到極少量病原體，或宿主免疫力極強）。

本題考驗對疾病根除策略中，診斷工具選擇與設計的理解。清除或撲滅疾病需要精確、靈敏且特異的診斷工具，以及系統性的執行策略。

一、 試驗工具的挑選原則

在清除或撲滅疾病的目標下，診斷工具的選擇應優先考量以下特性：

1. 高敏感度 (High Sensitivity)：

   • 定義：能夠正確識別出所有患病個體（真陽性率高）。
   • 重要性：在清除疾病時，最怕漏掉任何一個感染源。高敏感度意味著較低的假陰性率 (False Negative Rate)，能有效找出潛在的傳播者，防止疾病隱匿傳播。
   • 適用情境：當漏檢的代價（如疾病傳播、經濟損失）很高時。

2. 高特異度 (High Specificity)：

   • 定義：能夠正確識別出所有未患病個體（真陽性率高）。
   • 重要性：高特異度意味著較低的假陽性率 (False Positive Rate)。在資源有限或需要大量檢測的情況下，減少假陽性可以避免不必要的隔離、撲殺、治療或後續追蹤，節省資源並減少對健康動物的影響。
   • 適用情境：當誤判為陽性的代價（如不必要的處置）很高時。

3. 快速性 (Rapidity)：

   • 重要性：能夠快速獲得檢測結果，以便及時採取控制措施（如隔離、撲殺、治療）。延遲的結果會增加疾病傳播的風險。

4. 可行性與成本效益 (Feasibility and Cost-effectiveness)：

   • 重要性：工具的採樣方式是否容易執行？檢測是否需要特殊設備或訓練有素的人員？檢測成本是否可接受，能在預算內進行大規模篩檢？

5. 可重複性與標準化 (Reproducibility and Standardization)：

   • 重要性：檢測結果應穩定可靠，即使在不同時間、不同地點、由不同人員操作，也能得到一致的結果。

二、 試驗工具的設計執行方式

在清除疾病的目標下，診斷工具的執行方式至關重要，通常會結合多種策略：

1. 篩檢策略 (Screening Strategy)：
   • 目的：在整個目標族群中快速找出潛在的陽性個體。
   • 執行方式：
     • 初期篩檢：可使用敏感度較高但特異度可能稍低的工具（如快速篩檢試劑、聚合酶鏈式反應 PCR），以盡量捕捉所有可能的陽性。
     • 複檢確認：對篩檢出的陽性個體，使用特異度極高且更精確的工具（如分子的確診試驗、病毒分離培養）進行確認，以排除假陽性。

本題考驗對「DIVA」概念的理解及其在獸醫流行病學中的應用。

DIVA 是什麼？

DIVA 是「Differentiation of Infected from Vaccinated Animals」的縮寫，中文意思是「區分感染與疫苗接種動物」。它指的是一種診斷策略或技術，能夠透過檢測動物對特定抗原的免疫反應，來區分動物是因自然感染而產生抗體，還是僅僅因為接種了疫苗而產生抗體。

簡單來說，DIVA 策略的核心在於：

1. 疫苗的設計：使用一種與野外流行毒株（或其關鍵抗原）有所區別的疫苗。
2. 診斷的設計：開發一種診斷試驗（通常是抗體檢測），能夠同時偵測動物對「疫苗株特異抗原」和「野毒株特異抗原」的反應。

• 自然感染的動物：通常會對野毒株的特異抗原產生反應，也可能對疫苗株的共同抗原產生反應（如果疫苗株和野毒株有共同抗原）。
• 僅接種疫苗的動物：只會對疫苗株的特異抗原產生反應，而不會對野毒株的特異抗原產生反應。

在獸醫流行病學中的主要應用方面

DIVA 策略在獸醫流行病學中扮演著至關重要的角色，主要應用於：

1. 疾病監測與診斷 (Disease Surveillance and Diagnosis)：

   • 目的：在進行疾病監測時，能夠準確地區分出哪些動物是真正被野外毒株感染的，哪些是僅僅接種過疫苗的。這對於確定疾病的流行狀況、流行範圍、感染源至關重要。
   • 重要性：若無法區分，疫苗接種可能會導致大量動物在檢測中呈現陽性，進而影響疾病的監測和控制決策，可能導致誤判疫情嚴重性，或延誤對真正感染動物的處置。

2. 疫苗功效評估 (Vaccine Efficacy Evaluation)：

   • 目的：評估疫苗在保護動物免於自然感染方面的真實效果。
   • 重要性：透過 DIVA 試驗，可以追蹤疫苗接種群體中，哪些動物在接種後仍然發生了自然感染，從而評估疫苗的保護力是否足夠，或是否需要更新疫苗。

3. 疾病根除計畫 (Disease Eradication Programs)：

   • 目的：在進行疾病根除計畫時，需要精確識別並移除所有帶有野毒株感染的動物。
   • 重要性：DIVA 策略能夠幫助識別出需要被撲殺或隔離的真正感染動物，同時避免誤殺或誤隔離僅僅接種過疫苗的健康動物，從而提高根除計畫的效率和可行性。

舉例說明如何應用 (以口蹄疫 FMD 為例)

口蹄疫 (Foot-and-Mouth Disease, FMD) 是獸醫流行病學中 DIVA 策略應用最廣泛的疾病之一。

• 背景：口蹄疫有多種血清型（O, A, C, Asia1, SAT1, SAT2, SAT3, SEAFMD）。許多國家會對家畜（如牛、豬、羊）進行口蹄疫疫苗接種，以預防野外毒株的感染。

本題考驗對動物衛生管理中「區域化」與「獨立安全體系化」這兩個重要概念的理解、應用及其區別。

一、 區域化 (Zoning)

• 定義：
  區域化是一種地理空間劃分的概念。它將一個國家或地區根據其動物衛生狀況（特別是特定動物疾病的發生情況）劃分為不同的區域。這些區域的劃分是基於疾病的流行病學狀態，例如：

  • 無疫區 (Disease-free zone)
  • 疫區 (Infected zone / Disease-affected zone)
  • 緩衝區 (Buffer zone)
  • 疫苗接種區 (Vaccination zone)
  • 監測區 (Surveillance zone)
    區域的邊界通常是地理上的（如行政區界、河流），並會設立相應的監管和檢疫措施來防止疾病的跨區域傳播。

• 個別的應用：

  • 貿易與出口：允許無疫區的動物產品進行國際貿易，而疫區的產品則受到限制。這有助於在控制疾病的同時，最小化對經濟貿易的衝擊。
  • 疾病控制與撲滅：在疫區內實施嚴格的控制措施（如禁運、撲殺、消毒），並在周邊設立緩衝區，以阻止疾病擴散到無疫區。
  • 疫苗接種策略：在某些情況下，疫苗接種可能僅限於特定區域（如疫苗接種區），以避免干擾對其他區域的疾病監測。
  • 資源分配：根據不同區域的疾病風險，合理分配動物衛生資源。

二、 獨立安全體系化 (Compartmentalization)

• 定義：
  獨立安全體系化是一種基於「生物安全管理」的系統性方法。它將動物生產設施或整個畜牧業系統，根據其內部的生物安全等級和疾病控制措施，劃分為不同的「獨立空間」或「隔間」(compartments)。這些隔間即使位於同一地理區域，但由於其嚴格的生物安全措施（如封閉式飼養、嚴格的進出管制、獨立的獸醫服務、獨立的檢測計畫等），可以被視為獨立的衛生單位。
  關鍵在於「獨立」，即一個隔間內的疾病爆發，不會輕易影響到其他生物安全等級較高或管理嚴格的隔間。

• 個別的應用：

  • 貿易便利化：允許來自一個高生物安全等級隔間的動物或產品，在疾病流行國家內進行貿易，而無需受到地理區域限制。前提是該隔間必須證明其在疾病防控方面是獨立且安全的。
  • 風險管理：在疾病高風險區域內，建立高標準的生物安全隔間，可以保護這些隔間內的動物免受疫病威脅，維持生產的連續性。
  • 特定疾病防控：對於某些難以通過地理區域化完全控制的疾病（如某些病毒性疾病），獨立安全體系化提供了一種有效的替代或補充方案。
  • 促進投資：高標準的生物安全隔間可以吸引對動物衛生有信心的投資者。

三、 兩者的差異

| 特徵 | 區域化 (Zoning) | 獨立安全體系化 (Compartmentalization)