新冠状病毒疫情预测与发展,大流行风险或高于SARS



2020年1月31日,距去年12月31日武汉卫健委首次公布新冠状病毒肺炎疫情以来已经一个月过去,新冠状病毒疫情造成的感染人数在短短一个月时间内已经超过了2003年非典全时期全球感染者数。

2003年非典和2020新型冠状病毒时间线对比:DT财经

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一个月以来,中国政府做出了艰苦的努力来控制疫情蔓延,2020年1月23日上午10时,武汉实行全面封城,武汉市1100万居民已全部被隔离。同时被全面封城的还有黄冈市,其他许多城市纷纷效仿。中国境内各大城市、景区均实行了严防布控,并在全境范围内开展检疫。尽管如此,目前新冠状病毒疫情仍然在向中国各个角落甚至全球呈现蔓延态势。各地确诊人数和疑似病例仍然呈现急剧上升阶段。全球多个国家和地区均出现新增病例。据世界卫生组织(WHO)数据显示,2003年非典(SARS)大约用了四个月,确诊患者人数才到达1000人。而武汉新冠状病毒一个月时间确诊人数就已高达8147例,疑似12167例,死亡170例。就感染省份而言,2003年SARS中国有七个省级单位没有报告非典病例,分别是:黑龙江、海南、贵州、云南、青海、西藏、新疆。而目前,中国全境均已出现感染者。

全球确诊病例情况来源:bloomberg
 
疫情发展至此,我们可以发现新型冠状病毒在人际传播的能力非常强。中国疾控中心副主任冯子健表示,目前看来新型冠状病毒对所有年龄组普遍易感,与此前判断老年易感,青少年和儿童不易感呈现较大差异。人际传播能力平均一个病人可以传2-3个人(根据各方的公开信息,估计传染指数目前介于2.6-2.9之间。这个指数意味着,每名病人平均感染2.6人至2.9人,1月23日,世界卫生组织(WHO)发布的声明中初步估计R0值在1.5-2.5之间。在医疗机构中,这一数值还将有所增加),武汉的新型冠状病毒与SARS相比,倍增时间更短,SARS大概9天时间左右会倍增,而新型冠状病毒大概6-7天的时间病例就会翻倍。也就是说,传代间隔相对SARS比较短,所以病例增长的速度也相对比较快,这给疫情防控带来极大挑战。
另外,症状轻微,潜伏期长,潜伏期具备传播性,不易被人察觉是新型冠状病毒与2003年SARS最大的区别,也是此次疫情防控的难点之一。
【注:在流行病学上基本传染数是指在没有外力介入,同时所有人都没有产生免疫的情况下,某个感染到传染病的人,把疾病传染给其他人群的平均数。基本传染数通常被写成为R₀。R₀的数字越大,流行病就越难控制。在没有防疫的情况下, 若R₀ < 1,传染病将会逐渐消失。若R₀ > 1,传染病会以指数方式散布,成为流行病。R0是一种衡量病毒“传染力”而非“毒性”的指数,其他一些已知传染病的R0是:艾滋病2-5,SARS 2-5,麻疹12-18,埃博拉病毒1.5-2.5。】
面对疫情在全球范围的升温,美国专家表示,确诊病例虽然正在快速增长,但无法判断这是否处理了此前积压未检测的样本有关,还是事实上的新发病例。不过,总的看来绝大多数感染者病情没有SARS严重,但随着时间推移以及更多信息被掌握,情况或许也会发生变化。
考虑到此次新型冠状病毒较长的潜伏期、高隐蔽性和高传染性,新型冠状病毒的潜伏期平均为3-7天,最长不超过14天。武汉市长周先旺接受央视专访证实,在封城之前,已有500万人离开武汉。鉴于新型冠状病毒传播力强,全国可能仍然存在较大的流行风险。
目前,春节长假接近尾声,同时学生返学高峰也将到来,未来在疫情防控上仍然会有各种不确定因素。增加疫情防控难度。

世界卫生组织总干事谭德塞与该组织西太平洋区域主任葛西健1月30日抵达北京,与中国及卫生专家讨论新型冠状病毒疫情。世界卫生组织表示,此前发布的报告中,错误地将新型冠状病毒疫情对全球风险总结为中等,其实为高风险。现在在中国的危险程度则为“极高”。
美国疾病控制和预防中心(CDC)也将前往武汉的旅行警告最高级别提高到“三级”,警告美国民众不要前往武汉。
 
此前,世界卫生组织表示,疫情尚未达到全球公共卫生紧急状态。世卫或将在本周重新评估新型冠状病毒疫情的危险程度。亦有批评指,世卫宣布紧急状态只是一种官僚形式主义,对抗击疫情的实际帮助并不大。
 

Transmission dynamics of 2019 novel coronavirus (2019-nCoV),doi: https://doi.org/10.1101/2020.01.25.919787
广东省疾控中心、广东公共卫生研究院的刘涛团队,近期在线发表了题为:“Transmission dynamics of 2019 novel coronavirus (2019-nCoV)”的研究成果称,通过收集比较2020年1月23日之前确诊的武汉新型冠状病毒(2019-nCoV)感染病例数据与广东省疾病预防控制中心获得了2002-2003年广东省的重症急性呼吸综合征(SARS)病例数据发现使用EG和ML估计的2019-nCoV的R值分别为2.90(95%CI:2.32-3.63)和2.92(95%CI:2.28-3.67),而SARS-CoV的相应R值为1.77(95% CI:1.37-2.27)和1.85(95%CI:1.32-2.49)。新型冠状病毒2019-nCoV的大流行风险可能高于2003年爆发的萨斯SARS。文章指出,目前政府采取的各种措施和已实施的公共卫生工作已大大降低了2019-nCoV的大流行风险。但是,需要更严格的控制和预防策略与措施,才能真正遏制病毒进一步扩散蔓延。

2019-nCoV(A)与SARS的R值
来自英国兰开斯特兰开斯特大学、美国佛罗里达大学和英国格拉斯哥大学病毒研究中心联合在medrxiv预发表了“Novel coronavirus 2019-nCoV:early estimation of epidemiological parameters and epidemic predictions”文章结论似乎给出了更高的R0值,高达3.8,研究团队主要观点认为,R0值明显大于1,估计它在3.6到4.0之间,这表明72-75%的传播必须通过控制感染措施来阻止增长。

Novel coronavirus2019-nCoV: early estimation of epidemiological parameters and epidemicpredictions,doi: https://doi.org/10.1101/2020.01.23.20018549
 
武汉市只有5.1%(95%可信区间,4.8-5.5)的感染被确诊,这表明武汉地区存在大量的社区感染,也反映出应对这种新型病毒病例的困难;

基于2017年1月数据,武汉出发中国大陆国内的旅客预订量
 

对(A)武汉,(B)选定中国城市和(C)选定国家的流行病预测。模型参数估计的不确定性通过500次重复模拟得到反映,这些模拟的参数值从拟合估计的分布中随机抽取。
如果防控措施没有到位,预计在中国其他城市还会发生进一步的疫情,传播到世界各地的风险也将进一步增加;

2020年2月4日选定城市的预计流行病规模
根据该模型预测,在14天的时间里(2020年2月4日),武汉的受感染人数将超过19万(预测间隔为132751至273649)。我们预计在中国其他地方爆发最多的城市是上海,北京,广州,重庆,成都。并且,中国香港、中国台湾、泰国、日本、韩国通过航空旅行输入风险增加。

自2020年1月23日起实施往返武汉的旅行限制的影响
模型表明,武汉市的旅行限制还有“封城”不太可能有效地阻止中国各地的传播;随着旅行人数有效减少99%,2月4日,武汉以外地区的疫情规模可能只会减少24.9%。
当然该文章也承认,模型严重依赖于模型的假设以及已确诊病例的时间和报告,并且在此疾病暴发早期阶段与爆发相关的不确定性很大。但他们仍然认为这与其他冠状病毒相比,这种2019-nCoV爆发的基本生殖数量更高,这表明遏制或控制这种病原体传播可能要困难得多。
 
英国帝国理工近期也连发三份关于武汉肺炎疫情预测报告,此项研究在伦敦帝国理工学院的MRC全球传染病分析中心(MRC Centre for GlobalInfectious Disease Analysis)进行。

报告称,截止到2020年1月18日,每个病例平均会感染2.6(不确定性范围:1.5-3.5)其他人。这意味着控制措施需要阻止超过60%的传播才能有效控制爆发。根据SARS和MERS-CoV的经验,由2019-nCoV病例引起的继发病例数量可能高度可变-许多病例未引起继发感染,少数病例引起许多继发感染。
目前是否以相同的速度继续传播取决于中国目前采取的控制措施的有效性以及受影响地区的人们采取降低风险行为的程度。在没有抗病毒药物或疫苗的情况下,控制取决于对有症状病例的迅速发现和隔离。目前尚不清楚这种暴发是否可以在中国境内得到遏制。
不确定因素包括由该病毒引起的疾病的严重程度以及症状相对较轻的病例是否能够有效传播病毒。潜在病例的识别和测试需要在医疗保健和诊断测试能力允许的范围内,包括在逻辑上可行的情况下,仅对轻度至中度疾病(例如流感样疾病)的可疑病例进行识别,检测诊断和隔离。

这是基于R0 = 2.6的中心估计。红色曲线代表中位数累积病例随时间变化的流行病的模拟轨迹假设,灰色区域表示95%的范围轨迹-单独模拟流行病(其中的一个随机子集是显示为浅灰色曲线)变量,虚线表示1月18日,已经累计4000病例感染
 
英国《卫报》引述帝国理工Neil Ferguson教授预测:目前可能有10万个新型肺炎病例。估计病毒繁殖率为2.5~3,每个受感染的或将病毒传给另外三个人。但国家卫健委30日回应称,从目前报告数据讲,头一次听说记者说的10万这个数字,我们的数据每天都在实时更新,如实向全球和全国公开。

Modelling the epidemic trend of the 2019 novel coronavirus outbreakin China
doi: https://doi.org/10.1101/2020.01.23.916726
 
据西安交通大学及南京医科大学等机构研究人员的研究显示,通过及时评估了处于初始阶段的中国新型冠状病毒(2019-nCov)疫情,结果显示2019-nCov的传播能力与SARS和MERS相当,但致死率较低。
 
研究团队数学模型表明,2019-nCov在中国可能导致8042例(区间为4199-11884)感染和898例(区间为368- 1429)死亡,对应的致死率为11.02%(区间为9.26%-12.78%)。这低于SARS的14%到15%和MERS的34.4%,表明2019-nCov可能是冠状病毒家族中毒性较小的毒株。然而,研究人员承认,在疫情的早期阶段,由于许多感染病例尚未发展到关键阶段,死亡病例可能未得到充分报告。
 
报告显示,在2019年12月12日开始流行时,估计为4.71,但到2020年1月22日,其有效繁殖数量(Re)下降到2.08。如果继续下降趋势,假设疫情不再复发,则在疫情开始后3个月内(77天),Re将下降到1以下,说明疫情将在3个月内逐渐消失。与SARS和MERS相比,2019-nCov的R0与SARS相似。对照近日的病毒传播速度和感染人数发展趋势来看,很大程度上,我们还处于爆发早期阶段。

疾病监测金字塔:医学前沿
新英格兰医学杂志的一篇观点性文章也指出:从SAES和MERS的经验来看,年龄和既有疾病都会影响到发病后果。症状不严重的感染人群可能不会去检测病毒,给易感染人群带来了显著风险。如果许多感染者并没有太多症状甚至无症状,那么确定传播链和追踪后续接触者就变得复杂得多,而这正是我们当初有效控制SARS和埃博拉的方式。
中国疾控中心主任高福在1月26日也在记者会上表示了他对模型的看法,他说,防控这件事上中国政府现在是公开透明的,计算机数据模型预测与现实疫情发展存在差异,我们欢迎与各个模型讨论,我们拭目以待。他特别指出一定要用大概率思维,防止疫情出现小概率事件。
 
当然,需要指出的是,流行病预测模型涉及的因素繁多,与现实疫情发展情况可能存在较大差异,需不断的调整,不过,我们也应当重视其借鉴价值,予以辅助公共卫生决策。今天我们仍然面临大流行病风险,防疫任务艰巨,而人类似乎并没有做好准备,因此这场战“疫”必须打赢!
以史为鉴,敬畏自然

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