各种新冠病毒传播模型,准吗?

作者: lulu

来源: 科学世界

发布日期: 2020-02-10 17:46:23

文章讨论了新冠病毒传播模型的准确性和应用,强调了模型在疫情动态变化中的局限性和不断调整的必要性。

截止到2020年2月10日,新型冠状病毒(2019-nCoV)已导致全球超4万人感染。来自德国柏林洪堡大学(Humboldt University of Berlin)和罗伯特•科赫研究所(Robert Koch Institute)的研究人员根据航空旅行数据建立了一个新冠病毒的全球风险评估模型。根据这一模型,除了中国,泰国是最有可能出现感染新冠病毒旅客的国家。

这个模型显示了新型冠状病毒从北京国际机场传播到世界各地机场的可能的路线。气泡大小代表了每个机场的相对风险。紧随其后的是日本。具体而言,日本大阪的国际机场要比东京的国际机场风险更大。接下来的高风险地区依次是韩国、香港和美国。而俄罗斯的感染人数可能比印度还多,德国(主要是法兰克福和慕尼黑机场)则是西欧最脆弱的地方。根据模型,埃塞俄比亚是撒哈拉以南非洲国家中唯一进入风险排名前30名的国家。

疫情爆发之后,类似的预测模型很多。全球的科学家都竞相开展模型预测,但问题是,这些模型准确吗?我们又该如何看待这些模型?实际上,模型建立后,科学家仍要不停地收集数据,及时调整自己的模型。截止至2020年2月6日,除中国内地以外,确诊病例最多的国家和地区为日本(45例)、新加坡(28例)、泰国(25例)、香港(24例)和韩国(23例)。

如此看来,德国的模型似乎获得了部分成功,但同时也反映出,疫情爆发是一个动态的过程,并正以惊人的速度颠覆以往的假设。例如,2020年1月23日,疫情的中心——中国武汉的机场就已经关闭,这从根本上改变了病毒的航空输出方式。而在2月7日,日本的一艘游轮上出现了61例确诊病例。

许多传染病模型建立的核心是“基本增殖数”(basic reproduction number),即R0。

它指的是,如果病毒的传播没有受到隔离、戴口罩或其他因素的阻碍,每个感染者可以感染多少人。此外,模型建立还要考虑潜伏期(incubation time),也就是病毒引起症状所需要的时间,以及序列间隔因子(serial interval factors),即一个人出现症状和其接触者患病之间的时间间隔。目前,新冠病毒疫情爆发的时间有限,模型中的未知量太多,这也正是模型建立的困难之处。

实际上,很多早期建立的模型——包括开篇介绍的德国模型——都在武汉封城之后失去了意义。除了防疫措施的变化,另一个恼人的干扰因素是,新冠病毒感染者如果没有症状,是否也会传播病毒?有专家甚至认为,“这种流行病的命运主要就取决于这一尚不明了的因素”。

除了数据不足,模型还会受到记者或公众对其预测的解读方式的影响。

英国牛津大学的数学流行病学家Robin Thompson也参与了这次疫情的模型建立,他认为许多新闻报道曲解了基本增殖数R0,夸大了传播的风险,“它在这次疫情中被滥用了。”大部分对新冠病毒的研究认为,该病毒的R0在2~3之间,也就是说,一个感染者将感染另外两到三个人。但这只是平均值。一些被感染的人,因为某些原因,不会把病毒传染给其他人。

所以,从人口的角度来看,真正要关心的问题是,假定R0就是2.2,那么病毒持续传播的概率是多少?对于这种新病毒,Thompson计算的结果是,如果没有任何方法(例如疫苗)可以防止传播,那么从单个感染者开始传播的几率为54.5%。

在建模者眼中,最重要的不是保持不变的“基本增殖数”R0,而是“增殖数”R,后者将其他变量也考虑在内。在疫情中,R是不断变化的。如果50%有感染症状的人被隔离,20%的患者无症状,那么持续传播的风险将降为24.2%。“如果你能迅速隔离少数感染者,那么这种病毒消失的可能性就会高得多。”

归根结底,模型是一种基于科学的尝试,旨在为公共卫生政策提供信息。

一项由北京师范大学、北京市疾病预防控制中心、香港大学和英国牛津大学联合发表的研究指出,武汉的旅行限制措施将病毒在中国其他城市的扩散时间推迟了2.91天(详见后附论文链接)。这一延误为其他省份建立和加强其他控制措施提供了时间,这些措施对制止这一流行病至关重要。但来自香港大学建模专家Joseph Wu表示,“由于疫情已经蔓延至中国多个主要城市,因此,保持社交距离至关重要。

”截止至2020年2月10日,香港已有36例确诊病例。由于形势严峻,香港已于2月7日关闭来自中国内地的出入境口岸。Joseph Wu认为,“公共卫生是重中之重,但经济也是一个主要问题。如果切断了人员流动,也会切断通往香港的必要产品供应链。”基本增殖数、潜伏期、间隔因子、防疫政策的变化……多种因素掺杂在一起,这也是为何预测模型的论文总会事先声明“我们的分析是有限的”。

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