2019年12月，一場新型冠狀病毒（2019-nCov）引起的肺炎疫情開始由武漢向全國蔓延。2020年1月30日，世界衛生組織（WHO）宣布將此次新型冠狀病毒疫情列為“國際關注突發衛生事件”[1]，2月11日，該疾病由WHO正式命名為“Coronavirus Disease 2019” （COVID-19）[2] ，國際病毒分類委員會的冠狀病毒研究小組（CSG）正式命名該病毒為SARS-CoV-2。


在這場看不見硝煙的戰役里，疫情未來將如何發展，成為大家近期十分關心的問題。武漢作為肺炎疫情最嚴重的城市，是肩負艱巨防疫抗疫任務的主戰場，其疫情發展更是受到廣泛關注。


最近，《Cell Discovery》接收了一篇來自上海交通大學醫學院公共衛生學院和上海交通大學醫學院附屬瑞金醫院合作的一項最新研究結果，該研究采用傳染病動力學SEIR模型（Susceptible, Exposed, Infectious and Removed model; SEIR model），分階段估計了武漢市的新型冠狀病毒感染的流行趨勢。


基于SEIR模型分階段預測武漢新型冠狀病毒感染趨勢的研究解讀


SEIR模型是一種常用于對病毒流行趨勢進行分析的模型，其參數包括感染者（S）-暴露者（E）-感染者（I）-康復者（R）、傳播率、感染率、治愈率、基本再生數（R0）和有效再生數（Rt）等參數[3]。其中基本再生數R0定義為在傳染病發病初期每個病人在其平均患病期內所傳染的人數；有效再生數Rt定義為在t時刻，每個感染者能傳染的平均繼發病例數，它會隨著有效的防控手段逐漸下降。R > 1表示若有效的防控措施，疫情將會是自我維持；R < 1表示新病例數量將隨著時間的推移而逐漸減少，疾病流行將逐漸平息。


該研究根據防控措施強弱分階段調整有效再生指數后，對武漢地區的流行趨勢進行估計，對新冠病毒的可能感染規模和傳播風險等進行預測,為當前防控措施的效果提供潛在的評價標準，希望能為現階段的傳染病預防決策提供理論依據。


該研究在對疫情控制有效的疾病流行情況進行描述過程中，考慮到各類防控措施的逐步落實，疫情將逐步得到控制，有效再生指數也將隨之改變。因此基于武漢地區采取的防疫措施時間點，該研究對疫情發展強度進行了階段劃分。


第一階段：2019年12月1日至2020年1月23日，武漢地區尚未開展十分嚴格的防疫工作，僅對病例進行通報，直至1月23日宣布封城[4]。


第二階段：自1月24日起，武漢封城后第一天，逐步建立交通管制和隔離檢疫制度以限制人口流動[5]。


第三階段：2月2日-6日， 武漢的社區防控得到加強，提出了“不漏一戶、不漏一人” 的社區公共衛生管理模式；同時“火神山”、“雷神山”醫院與“方艙醫院”相繼完成了交付和啟用，20個省大型三級綜合醫院的醫學救援隊馳援，使得武漢的防控和醫療水平進一步得到提高[6]。


第四階段：2月上中旬，武漢的防控措施進一步加強，采取嚴格的社區隔離和疑似感染者的全面篩查政策，新冠肺炎患者基本實現“應收盡收、應治盡治”。根據國家衛生健康委辦公廳印發“的《新型冠狀病毒感染的肺炎病例密切接觸者管理方案》里“疾病的潛伏期最長約為14天”的指導思想，2月16日，武漢的疫情發展將基于前期嚴格的管控而進入一個新階段，若疫情得到有效控制，此后的有效再生數可下降至1以下。


參考英國帝國理工大學學者的研究結果，該研究將再生數的參數設置為四個階段：第一階段R0=3.1（高流行傳播階段），第二階段Rt = 2.6（中等流行傳播階段），第三階段Rt = 1.9（低流行傳播階段），第四階段Rt = 0.9或0.5（疫情逐步平息階段）。


研究先假設初始疫情控制較弱，按照一些對于疫情爆發初期預測的文獻估計，在尚無有效控制措施的情況下，疫情將繼續發展疾病持續流行，基于帝國理工大學學者對R0的估值為2.6 (1.9-3.1)，假設從2019年12月1日起，武漢市防控措施不足，且后續未采取任何有效防控措施，則感染人數將繼續上升，到2020年2月底，新型冠狀病毒感染者理論上最高可超過20萬例（R0=3.1）。但實際上，面對疫情的發生，中國采取的措施，特別是1月23日凌晨這一關鍵時刻做出的武漢“封城”等斷然決定，是非常有效的。這一決定和后續的一系列措施從根本上改變了疫情演變的格局。


通過四個階段的多階段模型擬合，研究最終計算得到武漢地區感染人數可能在2月19日或2月23日出現流行高峰和拐點（兩種不同暴露者E與感染者I的比例估計），高峰感染人數估計為55869-84520人（圖1和圖2）。估計感染人數指的是模型中在某一時刻現存的感染人數，這些估值中包括了有明顯癥狀的患者和潛在的無癥狀或癥狀很輕的感染者。



目前新型冠狀病毒肺炎疫情仍處于爆發階段，很難計算出具體的病死率。根據武漢 金銀潭醫院與上海瑞金醫院一項對疫情初期的其中99例患者的報道，病死率可達11%[7]，如果據此計算的話，根據流行高峰模型對患者的人數估計，新型冠狀病毒肺炎導致的平均死亡人數約為5697-8296人（包括可能因早期死亡但并未明確診斷的患者）。但是該研究人群樣本量較小，代表性有限，重癥患者較多，有較多病人患有糖尿病等基礎疾病，因此在疫情早期的病死率可能會被高估[7]，考慮到近日疫情報告中武漢地區患者病死率約為3-4%[8]，則新型冠狀病毒肺炎導致的平均死亡人數有可能為2279-3318人。當然，隨著更多輕度和無癥狀病例的確診或出現更好的臨床治療手段，新型冠狀病毒肺炎的病死率和致死人數也可能會進一步降低。目前必須高度重視進一步加強重癥患者救治問題，以切實降低病死率。


該研究提示，雖然目前的估計感染病例數量與實際確診感染人數之間存在一定的差距（也有可能有一定比例的無癥狀感染者或者自愈的感染者沒有被及時確診），但是實際的確診病例數的上升趨勢與模型預測感染人數的發展趨勢趨同，因此有理由預計，在各項防控措施的有序開展下，萬眾矚目的疫情拐點有望在二月下旬出現。我們共同期待全國疫情最嚴重、目前抗“疫”主戰場的武漢，在未來數日內即將迎來治愈患者數明顯高于新增確診患者數這一轉折，隨后疫情將出現明顯控制的新局面。


需要指出的是，此模型仍存在一定的局限性：首先，模型的建立基于一系列假設，比如不存在超級感染者，潛伏期內不具有傳染性等，但這些假設目前尚無明確證據支持與否定，一旦有新的證據打破模型假設，模型預測結果的可信程度將受到一定影響。第二，模型預測的準確程度主要取決于所設定參數的準確性，但目前關于病毒的很多參數尚無定數，如潛伏期、傳染期等，現有的文獻中，也無統一的定論，隨著對疫情認識的深入，病毒的種種特性將愈發明朗，模型的估計也將愈發精準。三、多個階段的劃分雖然有較多的實際措施實施的支持，但是有效再生數的改變通常是一個連續動態的變化，以每個階段平均的有效再生數來進行模型擬合，存在一定的偏差。最后，從確診報告的數據來看，武漢或是更大范圍的湖北疫情的流行趨勢與湖北省外存在明顯不同，因此，不能簡單將該研究所預測的武漢的疫情流行情況外推至湖北省外其他地區。實際上，武漢及湖北之外的疫情控制已經出現了非常有利的局面，其演變規律有待進一步研究。


   參考文獻

[1].WHO. Statement on the second meeting of the International Health Regulations (2005) Emergency Committee regarding the outbreak of novel coronavirus

(2019-nCoV),<https://www.who.int/news-room/detail/30-01-2020-statement-on-the-second-meeting-of-the-international-health-regulations-(2005)-emergency-committee-regarding-the-outbreak-of-novel-coronavirus-(2019-ncov)>

[2].WHO. Novel Coronavirus(2019-nCoV) Situation Report-22，

<https://www.who.int/docs/default-source/coronaviruse/situation-reports/20200211-sitrep-22-ncov.pdf?sfvrsn=fb6d49b1_2>

[3].Chen, S. C., Chang, C.-F. & Liao, C.-M. Predictive models of control strategies involved in containing indoor airborne infections. Indoor Air 16, 469-481.

[4].Imai, N. et al. Report 3: Transmissibility of 2019-nCoV, <https://www.imperial.ac.uk/

mrc-global-infectious-disease-analysis/news--wuhan-coronavirus/> (2020)

[5].Notice on Wuhan novel coronavirus infection of pneumonia epidemic prevention and control，<http:// 

www.gov.cn/xinwen/2020-01/23/content_5471751.htm> (2020).

[6].Pooling high-quality medical resources all over the country to win the battle of preventing and controlling epidemics，

<http://www.hubei.gov.cn/zwgk/hbyw/hbywqb/202002/t20200211_2023527.shtml>

[7].Chen, N. et al. Epidemiological and clinical 

characteristics of 99 cases of 2019 novel coronavirus pneumonia in Wuhan, China: a descriptive study. The Lancet, doi:10.1016/S0140-6736(20)30211-7.

[8].Yang, Y. et al. Epidemiological and clinical features of the 2019 novel coronavirus outbreak in China. medRxiv, 2020.2002.2010.20021675, doi:10.1101/2020.02.10.20021675 (2020).

上海交通大學醫學院發布新冠病毒感染流行趨勢研究報告

圖文簡介

根據預計，在各項防控措施的有序開展下，萬眾矚目的疫情拐點有望在二月下旬出現。