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夏天还是年底,全球疫情究竟何时结束?中外多篇论文预测走势

上观新闻 03-29

虽然中国的疫情已经有效抑制,但随着全球新冠病毒感染人数超过 60 万,输入型风险进一步加大,许多人心里这个疑问也越来越大:到底什么时候才能彻底摘下口罩?

经典传染病学研究中,经常运用数学模型简化各类传染病传播的复杂过程,那么,能用模型计算一下新冠疫情究竟什么时候能结束吗?

上观新闻记者梳理了若干篇与疫情预测相关的论文和文章,尝试为大家理清一些脉络。

预测的复杂性在哪

大多数预测文章都从 SEIR(即易感人群 Susceptible,潜伏人群 Exposed,确诊人群 Infective,康复人群 Recovered)流行病传播模型入手,或者是升阶版的 SHIJR 模型(即考虑了无症状未确诊人群 H),再加上其他参数,建立一组人群动力学方程来预测各个人群间的人数转化比率,最终计算出一段时间内的感染人数。

这些模型如果在一个封闭的环境中,可以做到十分准确,比如钻石公主号。但在实际社会中要考虑的因素就会复杂很多,钟南山院士的团队在 SEIR 模型中就另外加入了三个参数,包括政府的干预措施等,他对国内疫情发展的预测,要比海外专家准得多。

(图片来源:钟南山团队《基于 SEIR 优化模型和 AI 对公共卫生干预下的中国 COVID-19(新冠肺炎)暴发趋势预测》)

所以预测的难点在于,病毒的传染能力在根据人的行为发生怎样的变化。英国伦敦卫生与热带医学学院(LSHTM)传染病数学模型中心的《Early dynamics of transmission and control of COVID-19: a mathematical model》一文的研究发现,在武汉采取封城措施以后,新冠病毒的 R 值(有效再生数)有过明显的下降,从 1 月 16 日的 2.35 下降到 1 月 31 日 1.05。

在现实中,各国的疫情发展也是差别很大,欧美国家的增速要明显超过东亚国家和地区。

(图片来源 FT 中文网)

英国:高峰可能会在 5 月底

目前关于新冠病毒的动力学论文,都在探讨人类不同的行为造成的不一样的后果。

根据英国伦敦卫生与热带医学学院(LSHTM)传染病数学模型中心的预测,如果不采取措施,英国的疫情高峰将在 5 月底至 6 月初到来。如果采取抑制策略,比如关闭学校,让感染者居家隔离,全民扩大社交距离,可以使疫情受到抑制,但如果措施一旦收回,且在没有疫苗的情况下,下半年很可能迎来疫情的再爆发,再次造成医疗系统的瘫痪。

上图中的黄色线部分表明,感染者的居家隔离虽然可以延迟疫情的爆发,但对降低感染人数没有作用,如果感染者全家隔离(换言之也可理解为集中隔离),则可以相对降低高峰时的感染人数。

帝国理工大学的《Impact of non-pharmaceutical interventions ( NPIs ) to reduce COVID19 mortality and healthcare demand》,同样研究了不同措施搭配组合取得的防疫和舒缓医疗系统压力的效果。

根本上来看,策略分为两类,一类是缓解策略,以减缓蔓延、降低高峰医疗需求为主,主要包括感染者居家隔离、感染者全家隔离、关闭学校、70 岁以上人群扩大社交距离;另一类是抑制策略,以阻断传播、尽可能降低感染人数为主,在前者基础上扩大全民的社交距离。

结果发现,如果以缓解为主,就算动用上全部措施并维持三个月,仍会导致重症监护床位的高峰需求超出英国可承受能力的 8 倍,死亡人数最多只能减半。

根据此项研究,不同的政策对高峰时间会有所影响,如果是毫无措施,则可能会在 5 月底就大规模爆发,而如果采取措施,则可能会使爆发的时间延后至 6 月底。

意大利和伊朗:最乐观 6 月中上旬结束

北京师范大学学者龙永尚等人在《基于 SHIJR 的时滞传播动力学模型预测疫情态势》(以下简称《预测疫情态势》)论文中模拟仿真了意大利、伊朗接下来的疫情传播态势。研究发现,新冠肺炎最后大概导致意大利 10 万 -12 万人感染,伊朗 8 万 -11 万人感染,目前意大利确诊病例已经超过 86000 例,伊朗则为 35000 多例,如以这个模型来看,那么意大利的疫情已经接近尾声,而伊朗的情况则较相对较为复杂。

这个模型分析指出,意大利、伊朗的结束时间随确诊政策的严格程度变化较大,若确诊标准严格,隐藏患者少,则会在 6 月中上旬结束,否则结束时间会分别延迟至 7 月 21 日和 8 月 3 日左右。他们也预测了韩国的疫情发展,认为韩国大约会在 5 月 6 日 -5 月 13 日之间结束。

日本:会成为亚洲下一个的爆发点吗?

预测的难点还在于,似乎很难用之前的成败来推测之后的发展。

比如日本。据 NHK 的消息,截至 3 月 27 日,日本新冠肺炎确诊病例数为 1524,从全球范围来看并不算严重的。但值得注意的是,从 3 月 24 日开始,日本的每日新增有了明显的增长。

(图片来源:上观数据疫情数据库)

日本人口是韩国的两倍不止,但其目前的检测人数却只有韩国的 6.85%,为 2.5 万人。在有能力检测每天做 7500 个检测的情况下,日本的日检测量只有 1200-1300 左右。

日本是否有很多潜在的未被确诊患者?

哥伦比亚大学 ( Columbia University ) 流行病学家杰弗里 · 萨曼 ( Jeffrey Shaman ) 在接受《纽约时报》采访时称,日本这样的行为就是一种赌博,很多事情可能正在表象之下酝酿,等到人们意识到的时候就已经来不及了。

厚生劳动大臣加藤胜信日前表示他已告知首相安倍晋三,有证据表明,日本目前有很高的感染失控风险。 3 月 25 日,东京都知事也召开了记者会,表示现在是 " 爆发式扩散风险升高,感染爆发的重大局面 ",要求周末市民避免不必要的外出。还提出若疫情继续发展,可能采取封城措施。

气温对未来疫情的影响

美国马里兰大学医学院人类病毒研究所和全球病毒网络(GVN)卓越中心从地理、气候角度归纳了目前疫情严重国家的共性。

结果发现,目前新冠病毒疫情在世界地图上主要沿东西向分布,纬度在北纬 30 度 -50 度之间。且这些国家在 11 月 -2 月间有着相似的气候条件:温度分布在 5 摄氏度 -11 摄氏度之间,相对湿度在 44%-84%,同时有比较低的比湿度(3-6 g/kg)和绝对湿度(4-7 g/m3)。

由此,学者利用 2019 年 3 月、4 月的气候数据,对近一两个月可能会有疫情爆发的地区做了预测,分别包括:东北亚、中亚、高加索地区、东欧、中欧、不列颠群岛、美国东北部和中西部、以及不列颠哥伦比亚省。

而到了夏季,病毒会如何传播?该研究团队认为,一种可能是病毒会在热带地区低水平传播,在之后到来的秋季、冬季及来年年初重新在温带盛行;也有可能无法在热带传播并最终消失,和 2003 年的非典一样。但因为目前全球已经大面积感染,后者的可能性较小。

因此,在 6 月 -9 月的夏天,对新西兰、澳大利亚、南非、阿根廷和智利等地区的疫情监测将十分重要。

全球疫情会进入全年震荡模式吗?

世卫组织总干事谭德塞在 3 月 23 日称,从全球首例到病例数达 10 万,花了 67 天;到达第二个 10 万缩短到 11 天;到第三个 10 万仅用了 4 天。

英国的《帝国理工科技评论》发表的一篇文章称,可能无论采取什么措施,都无法完全消灭病毒,疫情在疫苗出现前并不会得到彻底控制,而最有效的应对方式,可能是一种 " 严格 - 放松 " 的循环政策。

(上图的模型中,橙色线是 ICU 人数,新增病例每超过一定数值,就会禁止学校上课、大规模的社会交往,一旦下降到一定数值,这些措施又会被取消,长期震荡。)

到底最后全球会有多少人 " 中招 "?

哈佛大学流行病学教授 Marc Lipsitch 曾预测,全球 20%-60% 的成年人会感染新冠病毒。 Lipsitch 认为,若最后新冠病毒无法得到控制,那么最好的方式就是让全球 50% 的人变得对该病毒免疫。只要最够多的人感染新冠并获得抗体,人们就能获得群体免疫。当然他也强调,这是以成千上万的人感染为代价的。

栏目主编:张陌 本文作者:李彤彤 曹俊 赵鹿鸣 文字编辑:尤莼洁

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