2019 年 12 月 31 日,中国武汉市卫健委称发现 27 例新型冠状病毒肺炎。今年 1 月开始,患者数量大幅上升,蔓延速度之快、范围之广,都令人始料未及──1 月 18 日确认过百例,1 月 24 日确诊过千例,1 月 31 日确认过万例,截至 2 月 3 日 24 时,中国全国确诊新型冠状病毒肺炎 20,428 例……
就像在笼子里眼看着风暴靠近,每天,我们的情绪都随着一串串数字起伏不定。那么,这些数字是否有什么规律,我们是否能够推测出:疫情到底会传染多少人?还会持续蔓延吗?什么时候达到峰值?什么时候又能消失?
是时候了解基本传染数 R0 了。
为什么要重视 R0?
随着新型肺炎的研究持续深入,除了临床和科研,科学的认知也是人们战胜病毒的关键。
而衡量病毒传播能力的最重要指标,就叫做基本传染数 R0(Basic repR0duction number of the infection)。
它指的是,在自然情况下(没有外力介入,同时所有人都没有免疫力),一个感染到某种传染病的人,会把疾病传染给多少人的平均数。
如果 R0 < 1,表示传染病得到控制,将会逐渐消失;R0=1,传染病则会变成人口中的地方性流行病,就像击鼓传花般一个传一个;R0 > 1,传染病则会以指数方式爆发,一传十百千万,R0 的数字愈大,疾病将越难以控制。
但因为患病个体可能死亡,部分病愈后会产生免疫力,加上种群数有限,这个人数不会无限增长,随着被感染人口降低,传播速度会显著下降。
人类历史上杀人最多的几种传染病,传播力都远超过 1,最强的麻疹传播力 R0 达到 12-18 ,天花高达 5-7,MERS 达到 3.5-6。
▲ 部分被人广泛知悉的疾病的 R0 值。(Source:维基百科)
确定 R0 的数值,对此次防疫和决策至关重要。
2003 年爆发的 SARS 病毒就是最初爆发时 R0 为 2.9,在采取强力的防控隔离措施后,R 值降为 0.4。
而新型冠状病毒有太多未知。
在以往冠状病毒导致的大规模疫情暴发中,R0 值的范围在 2.0-4.9,当前的冠状病毒大流行已经到第四代,传播更加地凶猛。
它的传播途径多,飞沫等呼吸道可以传播,门的把手会留有病毒核酸,最新研究还能在粪口传播;它也非常狡猾,很多感染者表现都是轻微症状甚至可能无感,这也让人为控制更加困难,而病毒依然像喷嚏般一窝蜂泄出,透明地散射在空气中。
那这次新型冠状病毒的 R0 到底是多少呢?
新型冠状病毒传染力有多强?
现在,多个研究团队已经对新型肺炎的 R0 值进行估算,但 R0 值的结论始终众说纷纭。
它简单的预测方式,就是透过“R0=(估计)1+增长率* 系列间隔(serial interval)”获得,其中增长率从病例开始增长时计算,系列间隔是指在一个传播链中,两例连续病例的间隔时间。
较知名的为英国兰开斯特大学的 Jonathan M Read 等人在 1 月 24 日发表的最初预测版本,研究得出的 R0 值为 3.8。
这意味着平均一个患者就会将病毒传染给 3.8 个人,必须透过控制手段阻断 72%-75% 的病毒传播,才能防止病例持续增长。他们认为,若不加防控,到今年 2 月 4 日,预计病毒感染例数将为 19.15 万。
该研究小组 1 月 27 日发表了最新研究报告,此报告结合了早期确诊病例、潜伏期报告、最新案例数据等,将新型肺炎的 R0 值调整为 3.11,同时指出新型肺炎比 SARS 和 MERS 有更高的传染性。
当天,中国学者参与的建模研究也发表了。
西安交通大学、陕西师范大学等学者在 SSRN 发表的研究认为,在不考虑无症状感染的情况下,2019 新型冠状病毒的基本传染数可能高达 6.47。不过这个 R0 值的时间设置在疫情爆发初期,所以也相对偏高。
另有西安交通大学及南京医科大学等机构研究人员的数学建模,结果也显得悲观。
该研究团队推算出新型冠状病毒 2019 年 12 月 12 日开始流行时,R0 值估计为 4.71,之后预计在中国可能导致 8,042 例感染、898 例死亡,致死率为 11.02%。
不过结合更多研究人员的推算,新型冠状病毒的 R0 值乐观了一些,估算均在 2-3 左右。
《新英格兰医学杂志》发表了“新型冠状病毒肺炎在中国武汉的早期传播”的论文,讲述了迄今最详细的流行病学研究,该研究估计的新型冠状病毒 R0 值为 2.2。
中国疾控中心目前对 nCoV 的 R0 估算也是 2.2,WHO 官方在 1 月 23 日给出的数值则在 1.4-2.5 之间。
(Source:Flickr/叶 正道 Ben(busy) CC BY 2.0)
只是新型冠状病毒的 R0 值目前仍然存在一定争议。
毕竟它需要大量的准确的数据,很多分析中的数据,可能是最保守估计的数量,或许还没计算无症状感染的情况,而且疾病传染期中也有着太多不确定因素。
还有一个重要前提:估算 R0 值首先是没有外力介入,这就意味着,透过外力介入,这个数值还会朝好的方向变化。
现在,它正随着一系列严格的控制措施和预防策略而下降。
疫情何时才会消失?
当人为措施介入,我们就要开始计算另一个名词:有效传染数 R 了。
它指的是在基本传染数基础上,采取了防疫措施后的传播平均数。其中 R=(1-f)R0,f 代表的是免疫接种率、隔离率等手段。
我们不断在 R0 模型的“最坏情形”上,创造新的力量:
诊断试剂供应、医疗资源增加、春节假期延长、疑似病例隔离、医护人员冲前……这些举措只是日积跬步,每一步却都是争分夺秒、确实地降低 R 值。
1951 年天花在中国肆虐时,病例高达 61,462 例,死亡 12,509 人,直到疫苗出现才在 1952 年让中国人民开始接种牛痘,1959 年彻底消灭天花。
但新型肺炎没有有效疫苗,在这个与病毒交战的过程中,我们需要时间。有效传染数一降低,我们就有更多时间来创造更有效的方案。
好消息是,4 日中国工程院院士、国家卫健委高级别专家组成员李兰娟团队,在武汉公布了治疗新型冠状病毒的最新研究成果:阿比朵尔、达芦那韦能有效抑制冠状病毒。
不过目前最有效的办法依然是隔离。
1910 年清朝末期大爆发而造成 6 万多人死亡的鼠疫,以及 2003 年的 SARS,都是从隔离重点区域、管制交通和集体活动开始有效控制。
我们做为潜在参与者,能贡献的也就是避免成为感染者、减少外出感染概率,光是安稳地坐着,就已经能够降低 R0 值、守护安全了。
而疫情什么时候才会慢慢消失?
当年,SARS 病毒的平均潜伏期为 6 天,中国 4 月 23 日宣布管制措施,4 月 29 日 SARS 疫情达到高峰。中国国家卫健委表示,新型肺炎的潜伏期大约在 10 天左右。
同理推测,理想情况下,从 1 月 20 日国务院常务会议宣布进一步部署疫情防控工作、1 月 23 日武汉宣布封城,预计也就是 2 月 2 日左右新型肺炎的疫情将达到高峰。
另外,上述估算 R0 值论文推断中,西安交通大学等学者认为 1 月 22 日起,病毒有效繁殖数量就将下降,疫情有望在 3 个月内慢慢消失;陕西师范大学学者认为疫情将在 3 月 10 日左右达到峰值。
而中国传染病权威锺南山在 1 月 28 日接受新华社采访时称:
疫情什么时候达到高峰,很难绝对地估计,不过我想应该在一周或者十天左右达到高峰,不会大规模地增加了。
他认为疫情将在 2 月 4 日到 7 日左右达到高峰;不过 2 月 2 日,他又将高峰时间预测推长到未来两周。
可以看出,疫情高峰依然很难准确预测,不过模型终究和现实情况会有一些差距,我们可以从模型中获得一定的参考,获得我们所需的帮助,但也要结合现实的复杂变化来判断和行动。
(本文由 爱范儿 授权转载;首图来源:pixabay)
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