新型冠狀病毒疫情未來將如何發(fā)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(zhàn)場，其疫情發(fā)展更是受到廣泛關注。
日前，上海交通大學公共衛(wèi)生學院蔡泳團隊和上海交通大學醫(yī)學院附屬瑞金醫(yī)院張欣欣團隊合作完成了一項最新研究結果，分階段估計了武漢市的新型冠狀病毒感染的流行趨勢，并提出在各項防控措施的有序開展下，二月下旬疫情有望得到有效控制。該研究成果2月17日已被Cell Discovery接收。
該研究采用了在學界較為認可的傳染病動力學SEIR模型（Susceptible，Exposed，Infectious and Removed model；SEIR model），這是一種常用于對病毒流行趨勢進行分析的模型，其參數(shù)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(shù)（R0）和有效再生數(shù)（Rt）等。
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(shù)也將隨之改變。因此研究團隊基于武漢地區(qū)采取的防疫措施時間點，對疫情發(fā)展強度進行了階段劃分。
具體分為，第一階段（2019年12月1日至2020年1月23日），武漢地區(qū)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；第二階段（1月24日-2月1日），武漢封城后逐步建立交通管制和隔離檢疫制度以限制人口流動；第三階段（2月2日-6日）， 武漢的社區(qū)防控得到加強，提出了“不漏一戶、不漏一人” 的社區(qū)公共衛(wèi)生管理模式，同時“火神山”、“雷神山”醫(yī)院與“方艙醫(yī)院”相繼完成了交付和啟用，20個省大型三級綜合醫(yī)院的醫(yī)學救援隊馳援，使得武漢的防控和醫(yī)療水平進一步得到提高；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(qū)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(xiàn)“應收盡收、應治盡治”。
參考英國帝國理工大學學者的研究結果，該研究將再生數(shù)的參數(shù)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）。
研究表明面對疫情的發(fā)生，中國采取的措施，特別是1月23日做出的武漢“封城”等斷然決定，是非常有效的，這一決定和后續(xù)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(qū)感染人數(shù)可能在2月下旬出現(xiàn)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(shù)估計為55869-84520人。估計感染人數(shù)指的是模型中在某一時刻現(xiàn)存的感染人數(shù)，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。
該研究提示，雖然目前的估計感染病例數(shù)量與實際確診感染人數(shù)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(shù)的上升趨勢與模型預測感染人數(shù)的發(fā)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，恢復人數(shù)多于新增人數(shù)，疫情有望得到有效控制，現(xiàn)存感染者數(shù)量平緩下降。研究人員們也很期待全國疫情最嚴重、目前抗“疫”主戰(zhàn)場的武漢，在未來數(shù)日內能夠迎來治愈患者數(shù)明顯高于新增確診患者數(shù)這一轉折，隨后疫情將出現(xiàn)明顯控制的新局面。
當然研究團隊也表示此模型仍存在一定的局限性，由于新冠肺炎是新出現(xiàn)的傳染疾病，存在著許多未知及不可控的因素，包括是否存在超級感染者、潛伏期內是否具有傳染性等，一旦有新的證據(jù)打破模型假設，模型預測結果的可信程度將受到一定影響，唯有在今后隨著對疫情認識的深入，病毒的種種特性將愈發(fā)明朗，相信模型的估計也將愈發(fā)精準。此外，從確診報告的數(shù)據(jù)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(qū)。實際上，武漢及湖北之外的疫情控制已經(jīng)出現(xiàn)了非常有利的局面，其演變規(guī)律有待進一步研究。
★ 蔡 泳 ★
蔡泳，教授/博士生導師 ，上海交通大學公共衛(wèi)生學院副院長。從事研究方向包括流行病學與衛(wèi)生統(tǒng)計學、結構方程模型、社區(qū)慢性病預防與行為干預、慢性病和傳染病流行病學、臨床研究設計和分析等。以第一承擔人獲得國家重點研發(fā)計劃課題一項，國家自然科學基金面上項目兩項，省部級課題三項。2008年以來，在Lancet Globe Health， Journal of the International AIDS Society，Journal of Psychiatric Researchza雜志上發(fā)表SCI&SSCI論文40余篇，影響因子合計超過100分。指導本科生國家級創(chuàng)新研究項目一項，曾獲得上海市大學生社會實踐優(yōu)秀指導教師、上海交通大學教學成果二等獎，上海交通大學優(yōu)秀教師二等獎，上海交大醫(yī)學院優(yōu)秀教師榮譽、上海交通大學首屆“教書育人獎”三等獎以及首屆上藥杏林育才獎稱號。入選2014年上海市浦江人才并獲得2016年度寶鋼優(yōu)秀教師獎。
對話蔡泳
蔡泳介紹，這篇論文想要表達的是：面對疫情我們既不能放松警惕，也要提升戰(zhàn)勝疫情的信心。研究通過多階段調整有效再生數(shù)的傳染病動力學模型分析，在持續(xù)加強各種防控措施的情況下，武漢在2月下旬有很大的可能性會出現(xiàn)疫情控制的好轉。前期疫情對武漢的創(chuàng)傷太深，難免會引起一些悲觀消極的情緒，雖然數(shù)學模型的預測受到很多因素的影響，有其天生的不確定性，但這篇論文想通過模型分析的趨勢表明，只要萬眾一心、科學防控，努力降低疾病傳播風險，我們一定有很大的機會盡快扭轉疫情。中國是一個負責任的國家，中國人有信心也有能力克服困難、戰(zhàn)勝疫情。
以下為論文原文：
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(shù)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(shù)（R0）和有效再生數(shù)（Rt）等參數(shù)[1]。其中基本再生數(shù)R0定義為在傳染病發(fā)病初期每個病人在其平均患病期內所傳染的人數(shù)；有效再生數(shù)Rt定義為在t時刻，每個感染者能傳染的平均繼發(fā)病例數(shù)，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(shù)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(jù)防控措施強弱分階段調整有效再生指數(shù)后，對武漢地區(qū)的流行趨勢進行估計，對新冠病毒的可能感染規(guī)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(xiàn)階段的傳染病預防決策提供理論依據(jù)。
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(shù)也將隨之改變。因此基于武漢地區(qū)采取的防疫措施時間點，該研究對疫情發(fā)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(qū)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[2]。
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[3]。
第三階段：2月2日-6日， 武漢的社區(qū)防控得到加強，提出了“不漏一戶、不漏一人” 的社區(qū)公共衛(wèi)生管理模式；同時“火神山”、“雷神山”醫(yī)院與“方艙醫(yī)院”相繼完成了交付和啟用，20個省大型三級綜合醫(yī)院的醫(yī)學救援隊馳援，使得武漢的防控和醫(yī)療水平進一步得到提高[4]。
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(qū)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(xiàn)“應收盡收、應治盡治”。根據(jù)國家衛(wèi)生健康委辦公廳印發(fā)“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(fā)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(shù)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(shù)的參數(shù)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(fā)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(xù)發(fā)展疾病持續(xù)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(xù)未采取任何有效防控措施，則感染人數(shù)將繼續(xù)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(fā)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(xù)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(qū)感染人數(shù)可能在2月19日或2月23日出現(xiàn)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(shù)估計為55869-84520人（圖1和圖2）。估計感染人數(shù)指的是模型中在某一時刻現(xiàn)存的感染人數(shù)，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(fā)階段，很難計算出具體的病死率。根據(jù)武漢 金銀潭醫(yī)院與上海瑞金醫(yī)院一項對疫情初期的其中99例患者的報道，病死率可達11%[5]，如果據(jù)此計算的話，根據(jù)流行高峰模型對患者的人數(shù)估計，新型冠狀病毒肺炎導致的平均死亡人數(shù)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[5]，考慮到近日疫情報告中武漢地區(qū)患者病死率約為3-4%[6]，則新型冠狀病毒肺炎導致的平均死亡人數(shù)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(xiàn)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(shù)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(shù)量與實際確診感染人數(shù)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(shù)的上升趨勢與模型預測感染人數(shù)的發(fā)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(xiàn)。我們共同期待全國疫情最嚴重、目前抗“疫”主戰(zhàn)場的武漢，在未來數(shù)日內即將迎來治愈患者數(shù)明顯高于新增確診患者數(shù)這一轉折，隨后疫情將出現(xiàn)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(jù)支持與否定，一旦有新的證據(jù)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(shù)的準確性，但目前關于病毒的很多參數(shù)尚無定數(shù)，如潛伏期、傳染期等，現(xiàn)有的文獻中，也無統(tǒng)一的定論，隨著對疫情認識的深入，病毒的種種特性將愈發(fā)明朗，模型的估計也將愈發(fā)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(shù)的改變通常是一個連續(xù)動態(tài)的變化，以每個階段平均的有效再生數(shù)來進行模型擬合，存在一定的偏差。最后，從確診報告的數(shù)據(jù)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(qū)。實際上，武漢及湖北之外的疫情控制已經(jīng)出現(xiàn)了非常有利的局面，其演變規(guī)律有待進一步研究。
【Abstract】An outbreak of clusters of viral pneumonia due to a novel coronavirus (2019-nCoV / SARS-CoV-2) happened in Wuhan, Hubei Province in China in December 2019. Since the outbreak, several groups reported estimated R0 of Coronavirus Disease 2019 (COVID-19) and generated valuable prediction for the early phase of this outbreak. After implementation of strict prevention and control measures in China, new estimation is needed. An infectious disease dynamics SEIR (Susceptible, Exposed, Infectious and Removed) model was applied to estimate the epidemic trend in Wuhan, China under two assumptions of Rt. In the first assumption, Rt was assumed to maintain over 1. The estimated number of infections would continue to increase throughout February without any indication of dropping with Rt = 1.9, 2.6 or 3.1. The number of infections would reach 11,044, 70,258 and 227,989, respectively, by 29 February 2020. In the second assumption, Rt was assumed to gradually decrease at different phases from high level of transmission (Rt = 3.1, 2.6 and 1.9) to below 1 (Rt = 0.9 or 0.5) owing to increasingly implemented public heath intervention. Several phases were divided by the dates when various levels of prevention and control measures were taken in effect in Wuhan. The estimated number of infections would reach the peak in late February, which is 58,077–84,520 or 55,869–81,393. Whether or not the peak of the number of infections would occur in February 2020 may be an important index for evaluating the sufficiency of the current measures taken in China. Regardless of the occurrence of the peak, the currently strict measures in Wuhan should be continuously implemented and necessary strict public health measures should be applied in other locations in China with high number of COVID-19 cases, in order to reduce Rt to an ideal level and control the infection.
參考文獻：
[1].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.
[2].Imai, N. et al. Report 3: Transmissibility of 2019-nCoV,
mrc-global-infectious-disease-analysis/news--wuhan-coronavirus/> (2020)
[3].Notice>www.gov.cn/xinwen/2020-01/23/content_5471751.htm> (2020).
[4].Pooling high-quality medical resources all over the country to win the battle of preventing and controlling epidemics，
[5].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.
[6].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).
該研究得到了上海交通大學醫(yī)工交叉基金資助（YG2020YQ06）。
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