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柳叶刀最新模型预测:武汉肺炎感染病例已攻陷多个城市,上半年疫情风险严峻

作者: 学术君

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时间: 2020-02-19 02:32

关键词: 武汉,感染,柳叶刀,新冠肺炎,传播趋势

顶级医学期刊《柳叶刀》(The Lancet)1 月 31 日发表一项香港大学李嘉诚医学院公共卫生学院胡子祺教授团队的最新数学模型研究,该研究利用 2019 年 12 月 31 日至 2020 年 1 月 28 日的病例数据,通过构建 susceptible-exposed-infectious-recovered(SEIR) 模型,对 2019-nCoV 疫情在国内和国际潜在的传播趋势进行了预测。

据研究推算,截至 2020 年 1 月 25 日,仅武汉市就可能有 75800 人感染了 2019 新型冠状病毒,并且因为春运,相当数量的 2019-nCoV 感染病例可能已经从武汉潜入到了重庆、北京、上海、广州和深圳等中国多个主要城市中,其数量足以引发该疾病在当地的流行。

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虽然近日以来确诊病例数值快速增加,截至 3 日 24 时,全国确认病例已达 20438 例,但这一数字仍与模拟推算值之间存在较大差异。

研究人员解释道,对武汉市 2019-nCoV 感染病例的模拟推算值与确诊病例数值之间的差异,可能是由其中多个因素造成的。其中包括感染和发病之间存在的时间间隔、感染者延迟就医,以及实验室检测确诊病例所花费的时间,这些都有可能影响总体的记录和报告。

本研究的资深作者、香港大学教授梁卓伟(Gabriel Leung)强调,并非每个感染 2019-nCoV 的患者都需要或会寻求医疗救助。在一种新型病毒快速流行之际,尤其是当医疗救助系统容量已不堪重负时,有些被感染患者可能并未被记录在案。

武汉感染人数或达 75815

在这项研究中,研究人员根据官方发布的 2019-nCoV 病例数据以及国内和国际人口流动数据,来估计此次疫情的规模,并假设 2019-nCoV 的序列间隔估计值(感染者感染其他人所需的时间)与 SARS-CoV 的序列间隔估计值相同来建立预测模型。

数据的来源主要有三个部分:

  • 人口的流动数据来自于《官方航空指南》中关于每月机票预订量的数据,以及中国大陆 300 多个地级城市从腾讯数据库中获得的人员流动性数据。
  • 确诊病例的数据来自中国疾病预防控制中心发表的报告。
  • 系列间隔估计是基于以前对严重急性呼吸综合症冠状病毒 (SARS-CoV) 的研究。

之后采用易感-暴露-传染-复原集合种群模型对我国主要城市的疫情进行模拟。基本再生数 R0 是用马尔科夫蒙特卡洛方法估计的,结果为 2.68(95% CrI 2.47-2.86)。

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基本再生数 R0 是流行病动力学中的一个非常重要的参数,它是指在自然条件下,即在没有任何干预措施的情况下,病毒在一个全部是易感人群的环境中自由传播,一个患者或病毒携带者平均可以传染的人数。既往研究报道的全球疫情数据,非典 SARS 病毒(香港)的 R0 为 3.1-4.2,中东呼吸综合征 MERS 病毒的 R0 为 2.0-6.7,埃博拉病毒(非洲)的 R0 为 1.3-2.7,甲型 H1N1 流感( 2009 年全球)的 R0 为 1.4-3.1。

研究人员估计,在疫情爆发的早期阶段,也就是在 2019 年 12 月 1 日到 2020 年 1 月 25 日期间,每个感染 2019-nCoV 病毒的患者平均可能感染多达 2-3 人,而且这种流行病的规模每 6.4天 就能翻一番。在此期间,武汉可能有多达 75815 人被感染。

武汉是中国的交通枢纽,研究人员还估计,春运期间,相当数量的 2019-nCoV 感染病例从武汉潜入到了中国多个主要城市中,其数量足以引发当地疫情爆发,包括重庆 461 例(227–805)、广州 111 例(56–191)、北京 113 例(57–193)、上海 98 例(49–168)和深圳 80 例(40–139)。

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从武汉潜入人数最高的中国城市数量估计

此外,北、上、广、深这4座城市合计占据了中国 53% 的出境国际航空旅行和 69% 的亚洲以外国际航空旅行,而重庆是一个拥有 3200 万人口的大都市,与武汉的地面运输量非常高,这 5 个城市的病例输入将有可能造成全国,甚至全球范围的疫情爆发。

“封城”没有实现预期,上半年疫情风险严峻

就在上周四,尽管世界卫生组织宣布武汉新冠病毒肺炎疫情升级为“国际公共卫生紧急事件”。

WHO 公共卫生紧急计划负责人 Mike Ryan 表示,中国爆发的武汉新型冠状病毒 2019-nCoV 疫情能够得到遏制,但时至今日,新发病例数量仍在大幅增长。

据国家卫健委统计,2 月 3 日 0-24 时,31 个省(自治区、直辖市)和新疆生产建设兵团报告新增确诊病例 3235 例(湖北省 2345 例),新增重症病例 492 例(湖北省 442 例),新增死亡病例 64 例(湖北省 64 例),新增治愈出院病例 157 例(湖北省 101 例),新增疑似病例 5072 例(湖北省 3182 例)。

截至 2 月 3 日 24 时,国家卫生健康委收到 31 个省(自治区、直辖市)和新疆生产建设兵团累计报告确诊病例 20438 例(黑龙江省核减 2 例),现有重症病例 2788 例,累计死亡病例 425 例,累计治愈出院病例 632 例,现有疑似病例 23214 例。

目前累计追踪到密切接触者 221015 人,当日解除医学观察 12755 人,现有 171329 人正在接受医学观察。

累计收到港澳台地区通报确诊病例 33 例:香港特别行政区 15 例,澳门特别行政区 8 例,台湾地区 10 例。

虽然估计武汉的封城措施可能没有达到完全阻止疫情的预期效果,但《柳叶刀》论文的进一步分析表明,如果全国所有城市在扩大控制力度的情况下,新冠病毒的传染率可以降低 25%,那么当地疫情的增长率和规模都可以大幅度降低。此外,若传染率降低 50%,可能会使目前的新冠病毒疫情从迅速蔓延转变为缓慢增长。

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在交通和城市间流动性降低的不同情景下的流行预测

研究人员仍然担忧,由于中国多个主要城市都已经有超过几十例感染病例输入,鉴于北京、上海、广州和深圳共占有中国大陆 50% 以上出境国际航空旅行,其他海外国家很可能在 2020 年上半年面临 2019-nCoV 疫情的风险。

需进一步加强公共卫生控制措施

研究人员强调,可能需要迅速并立即扩大实质性的公共卫生管控措施,以预防疫情在武汉以外的地区大规模流行。分析表明,如果可以降低 2019-nCoV 的传播能力,那么就可以降低疫情在所有城市中的增长率和规模。

本研究的通讯作者、香港大学教授胡子祺(Joseph Wu)说,如果 2019-nCoV 在全国范围内的传播能力大致相同,且并不随着时间改变,那么疫情可能已经蔓延至中国多个主要城市,与武汉疫情的爆发相比要滞后一到两周。这样,与中国有着密切交通联系的各大海外城市也有可能成为疫情爆发的中心,除非立即在人群和个体层面上采取有效的公共卫生干预措施。

梁卓伟教授说 :“根据我们的估算,我们强烈敦促世界各地的相关政府,特别是与武汉和其他中国主要城市有密切往来的各大城市,应准备好应急预案和缓解干预措施以便迅速部署,其中包括要确保测试试剂、药品、个人防护设备、医院供给,尤其是人力资源的供应和储备。”

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如果立即考虑采取实质性、甚至严苛的措施限制所有受疫情影响地区的人口流动,那么就有可能会降低当地的传播率并遏制当地的疫情。具体该做什么、做到什么程度,应因地制宜。没有一套适合所有环境、所有情况的规范性干预措施”,文章共同第一作者、香港大学梁诗敏博士(Dr. Kathy Leung)说。

“更重要的是,通过取消集体聚会、关闭学校或安排在家办公来大幅减少人与人之间的接触,可以遏制感染的蔓延,从而使第一批输入性病例,甚至是早期的本地传播,不会发展成为武汉之外地区的大规模流行。”

新冠病毒抢占重磅科研成果

2020 年 2 月 3 日,Nature 杂志发表中国中科院武汉病毒研究所的石正丽团队和复旦大学公共卫生学院的张永振团队的两篇重磅文章。

石正丽及其同事分析了 7 例重症肺炎患者的样本,发现在其中 5 名病人身上获取的全长度基因组序列彼此之间几乎完全一致(相似度超过 99.9% ),与 SARS 冠状病毒有 79.5% 的序列一致。此外,研究人员发现该病毒序列与一种蝙蝠冠状病毒在全基因组水平上相似度高达 96 %,表明蝙蝠可能是该冠状病毒的来源。

张永振及同事研究了一名 41 岁的男性海鲜市场工人,对从患者收集的支气管肺泡灌洗液(肺分泌物)进行了基因组测序。他们鉴定出了一种新型病毒,并发现该病毒基因组与蝙蝠体内发现的 SARS 样冠状病毒有 89.1% 的核苷酸相似性。

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来源:Nature

2020 年 1 月 29 日,《新英格兰医学杂志》发表一篇题为 Early Transmission Dynamics in Wuhan, China, of Novel Coronavirus–Infected Pneumonia的论文,披露了迄今为止最为详细的新冠病毒早期流行病学数据,其中最为关键的结论之一为新型肺炎“人传人” 在 2019 年 12 月早已出现,同时披露了有医务人员在 1 月初已经感染。

除Nature之外,中国学者已经在国外权威学术期刊《柳叶刀》《新英格兰医学杂志》上分别发表了 5 篇、2 篇有关新冠病毒肺炎的文章。论文涉及新冠病毒肺炎的流行病学及临床特征、早期传播作用方式、疫情的进展情况等。

而据统计,从 1 月 10 日起到 1 月 30 日关于武汉新型冠状病毒的英文论文至少有 54 篇,其中超过 30 篇文章出现在预印网站上,抢占先机快速发表。这些最新科研成果的发布,也将对疫情防控和后续研究起到非常重要的作用。

《柳叶刀》论文全文:

https://www.thelancet.com/journals/lancet/article/PIIS0140-6736(20)30260-9/fulltext#tbl1

往期回顾:

一天新增近3000病例,Nature/诺奖得主解读武汉肺炎疫情如何发展

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