【治理与反思】2019新型冠状病毒肺炎的传播机制、传染性与预防治理

类别：社会治理

导言

新年第一篇最新权威英文论文推送文，推迟了好几天才更新后推出，因为最近全国甚至全球性的武汉新型冠状病毒(2019-nCoV，coronavirus)肺炎(这是一类严重急性呼吸道感染SARI，severe acute respiratory infections )，这一疫情成为所有国人共同关心的议题，也正深刻影响着所有国人，于是推出这一特辑。新型冠状病毒肺炎疫情是四类突发事件之一，即突发公共卫生事件，影响重大，自然科学与人文社会科学各界都在抓紧研究、努力探索以回应和解决这一社会现实的科学问题。对此，本团队最近一直在紧锣密鼓地收集和分析此次疫情的数据资料忙碌之中，现分享3篇最新权威英文文献，分别回答2019新型冠状病毒肺炎的传播机制、传染性与预防治理三方面问题。

（文献来源：Imai, Yu, Huang, Chan, Wang, Heymman et al. (2020).Emerging understandings of 2019-nCoV. The Lancet, online first，25 Jan: 1-11. DOI:10.1016/S0140-6736(20)30186-0）.

新型冠状病毒肺炎的传播机制：基于SIR模型

SIR模型是经典的专门模拟传染病传播机制的模型；SIR (susceptible-infected-recovered)传染病模型是Kermack 和 Mckendrick 在 1927 年采用动力学方法建立的传染病模型。至今仍被广泛的应用和不断发展。这是由传染病的动态传播机制决定的，感染人群和易感人群接触混合，然后导致疫病扩散出去。运用SIR模型对本次2019新型冠状病毒肺炎的传播机制做得最好的两项研究分别是英国帝国理工学院MRC全球传染病分析中心(Imai et al.2020)和德国哥廷根大学于晓华教授(Yu, 2020)所做的感染人数预测。

根据《柳叶刀》最新研究表明，最早的新型冠状病毒肺炎确诊病例是2019年12月1日(Huang et al.2020)(注：国内媒体多数认为是12月8日或12月12日)。

Figure 1 Date of illness onset and age distribution of patients with laboratory-confirmed 2019-nCoV infection(Huang et al.2020)

1月17日，世卫组织传染病建模合作中心、帝国理工学院MRC全球传染病分析中心率先发表研究成果(Imai et al.2020)，该报告称，估算出的武汉新型冠状病毒患者数量远大于当前通报的病例数量。该报告根据海外通报的感染者数量，来推断武汉市迄今为止可能发生的病例数量。具体计算方法为，海外监测到的病例数除以在海外发现任何一例病例的概率（p），武汉每日出境国际旅客除以武汉机场服务人口，再乘以发现病例的平均时间即可得到概率（p）。当时海外通报的感染者仅有3例，报告由此得出的结论为，截至1月12日，估计武汉市共有1723例2019-nCoV病例出现中等严重症状，感染者数量的上限和下限分别为4471和427 （置信区间：95%）。1月22日，该团队更新了他们对武汉市潜在病例人数的估计。学者们使用截至2020年1月18日的输出病例数量（7例，即中国以外的国家的确诊病例数），推算出武汉市共有4000例2019-nCoV病例（不确定范围：1000–9700例）。

1月21日，德国哥廷根大学于晓华教授团队做了一个简单SIR模型，用SARS参数模拟武汉肺炎传播途径。主要结论是从病毒爆发后的大概90天到达高峰。第一例发现在12月8日，50天左右开始集中爆发（1月20日左右，比较吻合），90天左右达到高峰（预计在3月上旬），4个月左右接近尾声（四月上旬），5月上旬疫情结束。到目前看模型还是吻合的。但是，也承认用的SIR模型非常简单，很多实际情况没有考虑到，一定存在误差，包括政府的介入等。于是，1月27日，于晓华教授发布了新的研究，更新了模型，研究了不同防疫对策下的武汉新型肺炎感染人口的估计(Yu, 2020)，研究表明，对武汉新型冠状病毒感染人数的估计，制定相关政策、有效调度资源抵抗瘟疫非常重要。基于SIR模型和最新信息，重新估算了中国武汉冠状病毒的感染人数并预测可能政策后果。于晓华教授估计出1月23日的感染人口约为10000；政府开始针对新的冠状病毒流行采取强有力措施，对不同的政策情境进行估计后，发现：

1，如果感染人群的隔离率低于90％，则无法控制冠状病毒的流行。政府 应尽快采取更严格的检疫政策。

2, R0=3.5, 这说明病毒传染性很强。

3，（a）在100％隔离的情境下，到1月底，预计感染人口和死亡数将分别达到13250和102；而到2月底，这两个数字将分别为20421和525。最终感染人口和死亡可能分别超过26,000 和 700 。

（b）在90％隔离的情境下，到1月底，预计感染人口和死亡数将分别达到14475和102；而到2月底，这两个数字将分别为29561和671。最终感染人口和死亡可能分别超过59000和1500。

（c）在80％隔离的情境下，到1月底，预计感染人口和死亡数将分别达到 15842和102；而到2月底，这两个数字将分别为45572和872。最终感染人口和死亡可能分别超过190000和4000 。

图2 不同防疫对策下的武汉新型肺炎感染人口的估计(Yu, 2020)

随着全社会动员起来，全社会认识到防疫的重要性和难点，疫情将在2-3个月内得到控制。

虽然对于这类用数学模型，根据SARS的流行轨迹模拟预测研究成果，国内学界有不少批评，认为只是推演，而我国的联防联控机制是数学模型无法模拟的，但是世界卫生组织(WHO)表示欢迎此类分析研究。

新型冠状病毒肺炎的传染性

传染病的衡量主要看两个指标，传染性和死亡率，现在的各项研究均表明新冠病毒肺炎的传染性比较强。也有的主张考虑相似的两个维度：毒力和传播力。前者衡量的是如果一个人一旦患上该传染病，症状的严重程度；后者衡量的是一个人有多大概率会得上这种疾病。

继2002年暴发的严重急性呼吸综合征冠状病毒（SARS-CoV）和2012年暴发的中东呼吸综合征冠状病毒（MERS-CoV）之后，2019-nCoV是过去20年间在人类中出现的第3种致病冠状病毒，该病毒的出现已经使全球公共卫生机构处于高度戒备状态。

对于新冠病毒肺炎的死亡率或毒力，已经有一些相关研究。1月24日，《柳叶刀》及其子刊《柳叶刀-感染病学》刊发新型冠状病毒专题。研究表明在最初患病住院的41人当中，病死率高达15%，重症监护的比例超过30%，都已经超过了SARS的水平。但是如果综合考虑更多症状轻微的患者的话，综合病死率目前在3%左右，远低于SARS（10%）和MERS（35%）的水平。武汉市金银潭医院胸外科主任医师黄朝林研究了1月2日前最初感染的41个病人，并进行了详细的统计分析。他和同事通过实时RT-PCR和下一代测序，收集和分析了实验室确诊的2019-nCoV感染患者的数据；直接与患者或其家人沟通，以确定流行病学和症状方面的数据。同时，对于入住重症监护病房和未入住重症监护病房的患者结果也进行了比较。同日，武汉金银潭医院首次公布了对41位患者的临床结果，其中13例（32％）患者被送入ICU，有6例（15％）患者死亡。而根据1月24日的数据，新型冠状病毒肺炎的死亡率为3.1%。当然，有关新型冠状病毒，这只是一个初步的临床结果，需要更多的深入研究。研究者认为，此次2019-nCoV感染引起严重的呼吸系统疾病，类似于严重的急性呼吸系统综合征（SARS）冠状病毒，并伴随ICU入院和高死亡率。因对疾病起源、临床症状、人类之间传播的持续时间等方面仍不了解，研究者认为还需要继续研究的临床数据。香港大学李嘉诚医学院教授金冬雁表示，这一篇论文提供的信息也较有限，“最重要信息也许表明病死率不低”。 

而关于这种病毒的传染性或传播力，有一个相对简便的定量指标，叫基本传染数或基本增生速率(R0，注：Basicreproduction rate,一个感染者在传染期内在易感人群中引起的新感染者的期望人数，为传染病的传播速率），代表在没有外力干预的条件下，一个感染者平均而言能够传染给几个人。R0越大则意味着传播力越强，如果R0小于1，则意味着这个疾病会慢慢自我消亡。作为对比，这里列举了几个人类历史上重要的传染病的传播力数据：麻疹（12-18），天花（3.5-7），流感（2-4），SARS（2-5）。关于新冠病毒肺炎，目前还没有比较好的估算数字。世界卫生组织在1月23日给出过一个粗糙的估计在1.4-2.5之间，也就是说它的传播力远不如SARS。但同时也有一些研究认为新冠病毒的传播力要比这个更强，甚至还有模型计算认为R0会在4左右甚至是5左右。

1月25日，哈佛大学流行病学家埃里克·费格丁博士（Dr. Eric Feigl-Ding）认为：“新型冠状病毒（武汉肺炎）的R0值竟然是3.8！在我的职业生涯中，从未实际见过那么猛的系数。我并不是在夸大...”武汉肺炎R0值3.8这一数字出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的一项最新研究。这项研究的主要发现包括：1、估计感染的基本传染数（𝑅𝑅0）明显大于1。我们估计它在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。2、估计武汉市只有5.1%（95%可信区间，4.8-5.5）的感染被确定，这表明社区中存在大量感染，也反映了发现这种新疾病病例的困难。中国的公共卫生部门对这种新型病原体进行了非常迅速的监测，从而能够快速评估武汉和其他地区病例增长的速度。3、如果控制或传播没有发生变化，那么预计在中国其他城市还会发生进一步的疫情，而且感染将继续以越来越快的速度传播到国际目的地。4、模型表明，往返武汉市的旅行限制不太可能有效地阻止中国各地的传播；随着旅行有效减少99%，2月4日，武汉以外地区的疫情规模可能只会减少24.9%。埃里克·费格丁博士发表了一系列评论：“2019-nCoV病毒爆发的基本传染数比其他的急性冠状病毒都要高，对其病原体的防控难度也会随之大大提高！”“我们可能正面临自1918年西班牙流感之后，又一场失控的疫情。我们希望它不会重蹈1918年的覆辙，可是现代世界有着更快的传播渠道。”针对武汉肺炎和2003年非典的对比，埃里克·费格丁博士表示：“虽然有报道称非典型肺炎开始遏制后的R0为0.49，但世卫组织援引专家的话说，非典型肺炎最初的R0为2.9，然后是2.0-3.5，隔离后降至0.4。但非典比武汉病毒的症状更明显。”“另一个研究小组估计冠状病毒的传播为2.6（低于3.8份初步报告）。但是2.6仍然非常糟糕——每个感染者都会感染2.6个其他人。甚至作者也承认，控制冠状病毒爆发将非常困难。”(哈佛参考，2020)

香港大学医学院院长梁卓伟领导的港大医学院世卫传染病流行病学及控制合作中心的疫情研究显示：（1）病毒基本传染率R0=2.13，感染人数每6.2日倍增。截至1月25日，估算武汉有25360宗确诊个案，如包括潜伏期内没有症状的个案，则预计有43590人感染。（2）武汉是华中地区交通枢纽，估计部分受感染人士已在封城前前往其他省市，目前各地绝大部分个案来自武汉“输出“，暂未见大规模“本土传播”。（3）封城后武汉确诊人数将继续上升，其他地区疫情也将出现变化，会在4、5月期间在重庆、北京、上海、广州和深圳等地陆续见顶，其中重庆与武汉交通最频繁，预计将较其他省市早一到两周见顶。至6、7月疫情将慢慢减退。

当然，对R0的估计需要非常谨慎和全面才行，这个数据也是传染病防控需要掌握的核心信息之一。这方面，我们仍然需要来自一线科学家和医生更多的数据！这方面的进展和披露似乎也还不够迅速。对此，《柳叶刀》总编理查德·霍顿（Richard Horton）呼吁媒体不要夸大2019新型肺炎的危害，因为根据现在掌握的情况该新型病毒只有中等的传染性和较低的致病性，没必要夸大其词制造恐慌。

新型冠状病毒肺炎的预防策略与治理工具

虽然2019新型冠状病毒肺炎是一类突然爆发的传染病，但实际上人类对此早就掌握了一种非常古老但是异常有效的办法。传染病的预防三项原则或核心有三条：一是找到和管理、隔离传染源。二是切断传播途径。三是保护易感人群。这三大原则，同样适用于此次新发传染病疫情。

《新英格兰医学杂志》（NEJM）等最新论文显示，中国疾病预防控制中心主任高福团队已经鉴别了2019-nCoV，并确定了其特征。在《新英格兰医学杂志》发表的另一研究论文(通讯作者为高福、武桂珍和谭文杰)中，研究者们认为，对于此次疫情，中国迅速作出响应，向世界卫生组织（WHO）及时通报，并在发现病原体后与国际社会共享病毒基因序列信息。WHO也迅速作出响应，协调诊断方法的开发，发布患者监测、标本采集和治疗指南，并提供有关疫情的最新信息。该区域数个国家和地区以及美国正在筛查武汉旅客的发热情况，力争在病毒进一步传播之前检出2019-nCoV病例。该病毒的出现提出了一个重要问题，即其总体致病性对我们在遏制新病毒、防止其大规模传播和防止其在人类中引起大流行或地方性流行等方面产生怎样的影响。

面对任何新病毒时，我们都需要回答以下重要问题：疾病四面体（diseasepyramid）的形状如何？感染者中有多高比例患病？其中有多高比例就医？这三个问题的答案，构成了经典疾病监测四面体（surveillance pyramid））。对于2019-nCoV，目前尚不知晓轻度和无症状病例以及重度和致死病例各自所占的比例，这一知识缺口使我们无法对病毒的流行潜力做出符合现实的评估，也使我们对疫情的响应变得复杂化。目前尚不知晓在病毒人际传播能力的整个范围内，2019-nCoV落在何处。但基本上可以认定，如果该病毒可高效传播，则其相对于SARS而言看似较低的致病性（可能再加上特定情况下由超级传播者引起的传播）可能会导致大规模传播。这样，在个体层面构成较低健康威胁的病毒可在人群层面构成较高风险，有可能造成全球公共卫生系统的破坏和经济损失。这种可能性要求为追踪和诊断每位感染者、从而打断2019-nCoV传播链而做出激进性响应。所以，我们需要通过分子检测和血清监测获得关于该病毒致病性和传播能力的流行病学信息，从而补充疾病监测四面体中的细节，并指导对此次疫情的响应。此外，新型冠状病毒在医院传播的倾向表明，外围医疗机构需要为识别潜在病例而随时待命。此外，在研究新病毒可能来源的同时，我们需要加强（野生）动物市场和其他动物设施的防御能力。如果能够在这些方面积极采取措施，我们有可能永远不必知晓2019-nCoV真正的地方性流行和大流行潜力。

今天，2020年1月29日，美国疾病预防控制中心(CDC)官网和新闻发布会，HHS的主任Alex Azar、疾病预防控制中心主任罗伯特·雷德菲尔德（Robert Redfield）博士、CDC国家免疫和呼吸系统疾病中心主任Nancy Messonnier博士、NIH国家过敏和传染病研究所所长Tony Fauci博士等认为，现在面临的部分风险是，还不知道需要了解的有关该病毒的所有信息。但是，这并不妨碍我们做好准备和作出回应。我们拥有应对两种导致人类严重疾病的早期冠状病毒（SARS和MERS）的经验，并且拥有应对亚洲禽流感暴发的经验。一个挑战是，对于像这样的新兴病毒，我们目前的评估是基于一个不确定的分母。分母是在中国确定的4,500多个案例，在其他国家/地区则确定60多个案例。但是，这些早期病例自然是最严重的病例，因为患者会向医疗保健人员求诊。首先，仍在确定实际传播速度，用称为R0的数字表示，即特定疾病感染者所感染的其他平均人数。一篇论文发现该病毒的R0估计值范围是1.5到3.5，而麻疹的估计值是12到18。现在美国公共卫生部门、卫生保健提供者、与疾病预防控制中心一起在使用经过实践检验的公共卫生防护方法：确定病例，隔离人群，诊断并治疗。我们敦促中国：加强合作和提高透明度是采取更有效应对措施的最重要步骤。除此之外，应对传染病传播的所有选择都必须摆在桌面上，包括旅行限制。美国拥有世界上最好的公共卫生系统，自12月以来，一直在监视这种病毒并准备应对措施，但不仅限于此。为此类暴发做好准备是HHS和美国公共卫生专业人员的日常工作之一。不断进行投资，培训各个级别的人员，进行模拟和练习，并共享信息。除了CDC活动之外，HHS正在进行的工作包括了应急响应部门ASPR，正在评估国家战略储备的准备水平，其中包括药品和其他必要的医疗用品。HHS的儿童与家庭管理局正在与国务院合作，协助需要遣返的任何美国人。NIH，ASPR和FDA正在研究并评估疫苗，诊断剂和治疗剂的可能性，但这必然是一个长期项目。

对于此次疫情，《柳叶刀》主编表示，此病毒具有中等传染性和较低致病性，所以自我隔离、切断传染源是重中之重的。WHO 的 David L Heymann 教授肯定了信息数据共享的重要性。鉴于此次病毒传播起源于动物与人的接触，之后开始人人传播，以致蔓延至中国全国乃至全球，引起巨大关注。疫情信息的公开透明化显得非常重要，包括疾病传播途径，传播方式，人类的感染历程，暴露于感染环境的人员，成功的临床案例，实验室信息诊断，病毒的基因组测序信息等。于晓华的研究也表明：感染人数总量取决于政府干预的力度。现在政府已经严格限制人员流动，所以感染人数和发生规模一定会得到有效控制。

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附参考文献文献附参考文献

参考文献：

CDC.First travel-related case of 2019 novel coronavirus detected in United States. https://www.cdc.gov/media/releases/2020/p0121-novel-coronavirus-travel-case.html. Date: Jan 21, 2020. Date accessed: January 23, 2020.

Tan, W. Zhao X, Ma X et al. A novel coronavirus genome identified in a cluster of pneumonia cases — Wuhan, China 2019−2020. http://weekly.chinacdc.cn/en/article/id/a3907201-f64f-4154-a19e-4253b453d10c.Date accessed: January 23, 2020.

World Health Organization. WHO | Novel Coronavirus – China. WHO. 2020.

Leung K, Wu JT, Leung GM. Nowcasting and forecasting the Wuhan 2019-nCoV outbreak. Available: http://www.nhc.gov.cn/.

Imai N, Dorigatti I, Cori A, Riley S, Ferguson NM. News / Wuhan Coronavirus | Faculty of Medicine | Imperial College London. [cited 20 Jan 2020]. Available: https://www.imperial.ac.uk/mrc-global-infectious-disease-analysis/news--wuhancoronavirus/

Yu. Updated Estimating Infectious Population of Wuhan Coronavirus by SIR Model. Estimation-Jan.25.

https://www.thelancet.com/coronavirus

原文链接（阅读原文　点击左下角）：

https://www.thelancet.com/coronavirus

此处也可以下载全文：

https://www.imperial.ac.uk/media/imperial-college/medicine/sph/ide/gida-fellowships/2019-nCoV-outbreak-report-22-01-2020.pdf

凤凰网一点资讯：

http://www.yidianzixun.com/channel/m408752

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