感染总量65万起跳，大概率逾百万！哥大这样预测美国疫情，靠谱吗？【海外飞鸿一】
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按新冠疫情爆发后，国内各种治疗方法层出不穷，国外同样一地鸡毛，神迹，草药+行为艺术。韩国鼓励跳大神，印度总理推荐用牛尿，特朗普和福西争论氯喹……现代医学认为，临床决策必须建立在当前最佳证据的基础上，到底哪些是有用的，如何评判有用，需要请预防医学循证研究专家来理一理，让科学回归科学，上帝归上帝。所以，本公号专门请到临床医学大咖、来自美国西北大学Feinberg医学院预防医学系的张晖教授就相关问题进行探讨。张教授的文章很长，回应了一系列热点问题，今天我们先发第1篇，聚焦美国疫情发展趋势，接下来还有3篇，分别聚焦美国疫情发展到今天这个地步的深刻根源、全球疫情展望、循证医学视角下的新冠肺炎治疗现状。欢迎感兴趣的朋友们持续关注和探讨。
1/如果放弃任何政府措施，美国感染高峰大概会在5月21号左右出现，每日新增感染人数是50万人，这样会导致所谓的“现存确诊”近千万，轻松压垮美国的医疗系统，引起大量的次生灾害。2/如果保持现在的居家令，除了必要部门大家都继续在家工作，会怎么样？根据哥大同行的预测模型，这样两个月后最少也会有累计65万的美国民众被感染。3/从一个月的短期尺度看美国的防疫会面临很多困难，但是从几个月到几年的长期尺度看，笔者又对美国的防疫局面比较乐观。美国历史上面对重大危机，特点是容易反应比较慢，但是一旦调动起来以后，爆发力比较惊人。4/目前美国防疫物资短缺，制造业空心化，医疗人员被不断感染的情况下，还会经历一段时间的苦痛，得到大量血泪的教训。这是他们在为傲慢付出代价，自己反省的越深刻，越早，越可以减轻这些。
一
以笔者个人的判断，美国感染数量会持续巨量增加，疫情应对在一段时间内还会碰到很大的困难，但长远来看形势并不悲观。
咱们上海的张文宏教授说，疫情的预测是一件很吃力不讨好的事情，因为政府的政策随时会调整，而政府政策是疫情发展轨迹中的一个非常重要的因素。笔者很同意他的这个观点。
但是，不妨介绍哥伦比亚大学的同行在不同的政府政策假设下做的一些预测，已经发表在《纽约时报》上面【1】。
根据这个预测，如果现在大家放弃任何政府措施，美国感染高峰大概会在5月21号左右出现，每日新增感染人数是50万人（红色曲线）。大家注意，不是累计感染人数是50万，而是每日新增50万，这样会导致所谓的“现存确诊”近千万，显然会轻松压垮美国的医疗系统，引起大量的次生灾害（就是大家说的其它病的危重病人得不到医治，大量失业，暴乱啊之类的）。
所以，大家最近频繁听到一个短语，“flatten the curve”，翻译过来就是“压平曲线”，意思就是把这条曲线往右边推，推平一些。
什么意思呢？如果政府采取一些措施，高峰期就会来的晚一些，峰值就会低一些。比如如果政府采取一定的措施，高峰期可能会六月底到来，每日增加30万的感染者（黄线），估计这也是美国社会难以承受的。如果措施更严厉，高峰期就更晚，峰值就更低（蓝线）。
那很多人估计就会觉得，美国政府啥都不用考虑了，不惜一切代价，实施最严厉的隔离措施，压到蓝线就可以了。可是多种族的美国社会远远比这个复杂，“不惜一切代价”，那要什么代价？谁来承受这些代价？如果次生灾难大于疫情灾难很多倍怎么办？这些代价的损失远大于获得了怎么办？
所以我们老祖宗说的好，过犹不及，美国在错过了黄金遏制期的情况下需要找到一个中间的度。
那措施到底要到什么程度呢？嗯， 这是一个好问题，也是一个难题。这个其实取决于医疗系统的容量（Medical Capacity）在哪里，也就是说同时多少人被感染，美国的医疗系统还没有爆掉；而这个医疗系统的容量也不是固定不变的，所以现在美国执行国防法，自己生产口罩，造汽车的通用现在造呼吸机，建临时医院，都是为了增加这个医疗容量。
那保持现在的居家令，除了必要部门大家都继续在家工作，会怎么样？根据哥大同行的预测模型，这样两个月后最少会有累计65万的美国民众被感染。记得，是最少，这个是估计值的下限。那四个月后呢？这个是如果政府继续坚持严厉措施，8月1号的时候全美的预估，颜色的深浅表示人群感染的比例。
所以，可以想象在目前美国防疫物资短缺，制造业空心化，医疗人员被不断感染的情况下，还会经历一段时间的苦痛，得到大量血泪的教训。这是他们在为傲慢付出代价，自己反省的越深刻，越早，越可以减轻这些。比如到现在还有很多医院在禁止很多医务人员戴口罩，更没有让老百姓普遍接受口罩的概念，这些估计还会有新的教训来促使他们改变自己陈旧和可笑的观念（到底应不应该戴口罩，没有一个yes/no的答案，具体情况具体分析，笔者认为新冠病毒是应该带的。为什么？这个值得单写一篇）。
很遗憾，这个病毒就是这么任性，专治各种不服。
二
同时虽然从一个月的短期尺度看，美国的防疫会面临很多困难，但是目前看起来新冠病毒会和人类长期共存，从几个月到几年的长期尺度看，笔者又对美国的防疫局面比较乐观，而且这次新冠疫情对美国的打击，从几十年到百年的尺度看，未尝对其国运不是一件好事。
美国历史上面对重大危机，特点是容易反应比较慢，但是一旦调动起来以后，爆发力比较惊人，最典型的是二战期间从被偷袭珍珠港惊醒，到二战结束，几年内制造了一百五十多艘航空母舰，更成为反法西斯联盟国家源源不断的兵工厂。
所以目前的情况下，最重要的是我们上文提到的美国医疗容量，Medical Capacity，主要看两点，床位数量和呼吸机的数量。
床位分两种，普通病床和ICU病床。美国过去五十年人口不断增长，但是总床位数却不断下滑，已经从1975年的146万张跌落到目前的90多万张，其每千人有2.77张普通病床，低于我国的4.34，但是其床位配备质量较高。同时其特点是ICU的床位较多，每十万人高达34.7张，和德国一起傲视全球。普通床位扩容要比ICU容易，征用游轮（反正他们现在闲着也是闲着，给钱容易打发），迅速搭建临时医院都不太难。
另外针对新冠疫情非常重要的是看呼吸机的数量，能不能用上呼吸机是能够救治多少重症病人的重要考量因素。呼吸机也分两种，普通呼吸机（ventilator）和人工肺（ECMO）。根据2010年的论文【2】和约翰霍普金斯大学新近的调查【3】，美国现有新式功能齐全的普通呼吸机62,000台，老式但是也可以应对新冠重病的有98,738台另外尚有12,700台的战略储备，共计17.3万。假设5%的新冠感染者需要用普通呼吸机，这可以应对340多万的“现存确诊”病人。而对于人工肺ECMO，美国264家医院有配备，2014年的统计总数为6,890台【4】（相比德国排第二，总数不详，日本、我国列第三、四位，分别有约1400台和400台【5】）。ECMO生产难度较大，周期较长，普通呼吸机较容易补充生产。
另外一个关键的因素是检测能力，能够大面积诊断，识别传染源，对于降低新冠的传播速度，复工生产的重要性不言而喻。检测能力主要包括两部分，质量与容量，质量又包括两个重要指标，敏感度和特异度（八卦一下，敏感度指在感染者中测试可以把多大百分比的测试为阳性，最差结果就是50%， 和抛硬币无异。国外有网站报道我们送给波兰的试剂盒错误率高达80%，机智如笔者一眼就看穿这是谣言，否则只要把结果反过来读就是准确率80%，很高了）。
目前，基于核酸的测试手段质量（特异性）高于新进开发的基于抗体的ELISA方法。在疫情初期，美国CDC在新冠测试上犯了极为愚蠢的错误，错失了黄金遏制时段，造成了美国今天的局面。不过美国过去十天的测试走上正途以后，现在已经用核酸方式累计测试了73.5万人，这个数据的确可观（不过比起彭斯几周前吹牛说要一周测一百万还是有很大差距），特没谱说他在过去八天测了韩国八周的量，倒也属实。前天雅培的快速核酸检测获批，可以几分钟出结果（笔者也不清楚他们怎么做到的），可以每天增加5万的测试量【6】。这一进步可以协助美国学习中国“早测试，早隔离，早治疗”的宝贵经验，掐住感染源头，和大幅度降低轻症转重症的比例，为将来过了拐点过后美国的复工复产打下技术基础。
综上所述，笔者认为美国渡过短期内防护资源缺失，医务人员被大量感染的冲击之后，抗疫形势并不悲观。尤其疫情过后美国可能会因为这段时间的防护用品奇缺，全社会重视自己的制造业空心化的问题，也会重视自己的医学生录取标准过于严苛，数量过少的问题（以笔者所在的西北大学医学院为例，各种级别的教授大概有4000人，但是每年只招收大约160名医学生），几十年到上百年的时间上来看，其对美国社会的惊醒作用和促进作用可能会比较正面。
三
至于大家普遍关心的在美华人的处境问题，网上的段子手说新冠疫情是国内上半场，国外下半场，海外华人打全场，我觉得倒也有些道理。
前文提到国内疫情开始后，在美华人在全美疯狂扫货各种防疫物资寄回中国，图片是某个美国大学中国学生会在某次在阿拉巴马州筹集到340万防护服的报道。据我国中央政府网站报道，1月24日-2月29日，全国海关共验放疫情防护用品共24亿件，包括口罩20.2亿只和防护服2538万件【7】。其中大部分貌似是海外华人的捐赠，这些捐赠中大部分应该又是在美华人的捐赠。
笔者所在的芝加哥华人也联系其它地方华人组织了大量捐赠，包机携带了100吨防护物资于1月28日从芝加哥飞往国内，新华网【8】、人民网【9】均有报道。这也解释了为什么美国目前防护物资奇缺，导致大量医护人员感染。所以在美华人处于补偿的心理，过去几周踊跃为美国医护人员寻找防护物资货源，大量捐献，涌现了一些可歌可泣的故事。
另外一部分华人程序员，做了很好的美国疫情数据统计网站(https://coronavirus.1point3acres.com )，一亩三分地，犹胜于国内当时的丁香园，目前美国CDC也开始使用一亩三分地的各种疫情数据。
张晖，1977年生人，美国西北大学Feinberg医学院预防医学系正教授，西北脑癌卓越中心生物统计与生物信息部主任，兼任该院Robert H. Lurie 癌症中心正教授和Mesulam认知神经科学与老年痴呆症中心正教授，前任美国统计协会西田分会主席(2016-2019)，泛华统计协会终身会员。
先后在南开大学和中科院上海生命科学研究院取得学士和硕士学位，后赴美于罗切斯特大学分别取得药理学硕士与统计学博士学位。2010年起陆续任职St. Jude儿童研究医院生物统计系助理教授，副教授，及西北大学正教授。长期从事临床试验的设计和统计分析 ，已领导团队完成百余个临床科研项目的设计、数据管理和统计分析，长期担任St. Jude儿童研究医院临床试验方案科学评审委员会委员，西北大学Feinberg医学院临床数据监管委员会委员及科学评审委员会委员。
系统地研究和比较了广义线性混合模型和广义估计方程在分析纵向离散数据中的作用，并基于U统计方法提出了新的非参模型，该方法展示了很好的稳健性，得到了广泛的认可，现阶段主要从事于计数型数据偏大离差和零膨胀方面的非参研究，及发展新型高清晰单分子显微镜和双光子显微镜图像数据的统计方法。
已在包括New England Journal of Medicine、Nature Immunology等知名生物医学杂志及JASA、Statistics in Medicine在内的知名统计方法学杂志发表论文九十余篇，专著章节3篇，所发表论文被引用4600余次。已培养博士后2名，博士生4名，统计师12名。
长期为Journal of Clinical Oncology，Lancert Psychiatry 等约20家杂志担任审稿人，另为统计计算与模拟杂志(Journal of Statistical Computation and Simulation)副主编，国际统计与概率杂志(International Journal of Statistics and Probability)，胰腺学杂志(Journal of Pancreatology) 等杂志编委。曾多次受邀为美国联邦医学基金，荷兰卫生福利及体育部评审基金申请。
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[参考资料]
1/https://www.nytimes.com/interactive/2020/03/20/us/coronavirus-model-us-outbreak.html
2/Rubinson L, Vaughn F, Nelson S, et al. Mechanical ventilators in US acute care hospitals. Disaster Med Public Health Prep. 2010;4(3):199-206. http://dx.doi.org/10.1001/dmp.2010.18
3/Johns Hopkins Bloomberg School of Public Health. Center for Health Security. Ventilator stockpiling and availability in the US. February 14, 2020. Baltimore, MD: Johns Hopkins Bloomberg School of Public Health.http://www.centerforhealthsecurity.org/resources/COVID-19/200214-VentilatorAvailability-factsheet.pdf
4/https://www.usatoday.com/story/news/health/2019/06/17/end-life-decisions-questions-ecmo-can-part-life-support/1439787001/
5/https://en.wikipedia.org/wiki/Extracorporeal_membrane_oxygenation#The_number_of_ECMOs_by_countries_and_territories
6/https://www.abbott.com/corpnewsroom/product-and-innovation/detect-covid-19-in-as-little-as-5-minutes.html
7/http://www.gov.cn/xinwen/2020-03/07/content_5488383.htm
8/http://www.js.xinhuanet.com/2020-01/30/c_1125514035.htm
9/http://world.people.com.cn/n1/2020/0129/c1002-31564085.html