最新研究:武汉封城前超8成患者未确诊!专家:4月底疫情消失已不可能,病毒或长期存在2年(组图)
最新研究发现:在1月23日武汉封城之前,中国报告的确诊病例数只有总感染病例的14%,也就是说未记录(undocumented)感染者比例高达86%。
上述结论来自当地时间3月16日国际顶级学术期刊《科学》(Science)在线发表的一项研究。7位来自中国、英国、美国的研究人员联合发表了论文“Substantial undocumented infection facilitates the rapid dissemination of novel coronavirus (SARS-CoV2)”,他们通过计算机模型发现,未记录的新冠病毒感染者是造成新冠疫情迅速蔓延的主要原因,也是疫情初期难以防控的核心。
该项研究发表于顶级学术期刊《科学》
这7位作者分别来自英国伦敦帝国理工学院MRC全球传染病分析中心、美国哥伦比亚大学梅尔曼公共卫生学院、美国加利福尼亚大学戴维斯分校土壤、空气和水资源系、香港大学城市规划及设计学系、清华大学地球系统科学系地球系统建模教育部重点实验室。通讯作者为美国哥伦比亚大学梅尔曼公共卫生学院环境健康科学裴森副研究员(同时为共同第一作者)、Jeffrey Shaman教授。
总体而言,这项研究结果表明,在1月23日即中国实施出行限制及其他高度控制措施之前,大部分COVID-19感染者是未记录的,大部分感染也是通过这部分群体传播的。这一群体的人均传染力是确诊患者的55%。
研究认为,未记录感染者比例如此之高,其中大部分可能症状不严重,这似乎助长了新冠病毒在国内的迅速传播。通讯作者之一Shaman表示,“我们发现这些未确诊感染者数量众多且具有传染性,这些隐形的传播将继续对遏制疫情暴发的努力构成重大挑战。”
研究团队写道,尽管这项研究给出的数据和调查结果表明,出行限制和控制措施大大降低了新冠病毒的传播,但这些控制措施是否足以将基本传染数降低到从而能在某一地区消灭这种疾病,这一点尚不清楚。另外,一旦放松控制措施疫情会不会反弹目前也不清楚。
但他们同时强调,类似的控制措施和出行限制必须在中国以外的国家实施,以防止该病毒的再次输入和传播。Shaman提到:我并不认为病毒能够在中国境内被消灭,因为之后还会有境外输入性病例出现。也许限行能为科学家争取时间研发疫苗,但疫苗研发至少需要数月的时间。
他认为,“新冠疫情可能不像1918年大流感那样糟糕,但可能是1918年后最糟的一次。”
感染分为两类:确诊的感染个体和未记录感染个体
新冠疫情自2019年12月出现于中国武汉,并迅速迅速传播到中国所有地区,截至2020年3月1日,该病毒已传播到58个国家。目前,全球正在为控制疫情而努力,然而考虑到病原体传播能力和毒性的许多不确定,这些努力的有效性依然未知。
论文提到,已经感染但未记录的这部分患者是影响呼吸道病毒大流行潜力的一个重要流行病学特征。这些未记录感染者通常表现为症状轻微、有限的,甚至是无症状,从而未被发现。并且,根据这一群体的传染力和数量,可能会使人群中更大一部分人暴露于病毒。
在这项研究中,为了评估新冠病毒的全部流行潜力,研究团队使用一个模型推断框架来估计中国在进出武汉的交通关闭前后几周内未记录感染者的传染力和比例。
研究团队建立了一个数学模型来模拟375个中国城市感染的时空动态。在该模型中,他们将感染分为两类:第一,确诊的感染个体,其症状严重到足以被确认,即能观察到的感染;第二,未记录的感染个体。
这两类的感染有独立的传播率:β,确诊感染者产生的传播率;μβ,未记录感染个体的传播率。
新冠病毒在城市间的空间传播是通过每天从j市到i市的人数和一个乘法因子来获得。具体来说,春节期间(“春运”)中国375个城市的每日客流量来自于腾讯地理位置服务在2018年春运期间(2018年2月1日至3月12日)收集的人群移动数据。春运的期限为40天,即春节前15天和春节后25天,在这段时间内,中国境内的出行率很高。
为了估算2020年春运期间(从1月10日开始)的人类活动,研究团队对腾讯2018年的数据与此次春节的相应时间进行了校对。例如,他们使用2018年2月1日的移动数据来表示2020年1月10日的人类活动,因为这两个时间点离农历新年相距时间一样。
2018年春运期间,腾讯数据共采集出行事件17.3亿次;不过,中国交通运输部统计,2018年春运40天,全国旅客发送量达29.7亿人次。为了弥补漏报和协调这两个数字,研究团队引入一个大于1的旅游倍增因子θ。
为推断新冠病毒在疫情早期阶段的传播动态,研究团队采用迭代滤波-集成调整卡尔曼滤波(IF-EAKF)框架模拟了2020年1月10日至1月23日期间的观察(即武汉封城之前)。
通过模型和推测系统相结合,研究团队分别估计了375个城市四个模型状态变量的轨迹(易感、暴露、记录感染、感染但未记录),同时推断六个模型参数(Z、D、μ、β、α、θ:平均潜伏期、平均感染持续时间、未记录感染者的传播减少因子、确诊患者传播率、确诊感染者比例、出行多因素)。
非常高的未记录新冠感染者比例:86%
研究团队将模型推断框架应用于1月23日武汉封城之前观察到的疫情,即中国全国范围内共有801例确诊患者。最佳拟合模型参数估计生成报告案例的模拟,这些随机模拟的分布很好地反映了观测情况的范围。此外,最佳拟合模型捕捉到新型冠病毒传播到中国其他城市的情况。
所有城市(A)、武汉市(B)和湖北省(C)每日报告病例的模拟。蓝色箱线图显示用最佳拟合模型得出的中位数、四分位范围和95%置信区间。红色表示每日报告病例。
研究团队对有效传染数(Re)的中位数估计为2.38(95% CI: 2.04−2.77),该值与疫情流行初期的基本传染数(R0)相当,这表明COVID-19具有较高的持续传播能力。这一发现与最近其他几份研究中的估计一致。此外,潜伏期和感染期的中位数估计值分别约为3.69天和3.48天。
2020年1月10日至1月23日期间,关键流行病学参数的最佳拟合模型后验估计。
研究还发现,在1月10日至1月23日期间,中国报告的确诊病例数只有总感染病例的14%(95%置信区间:10-18%)。这一估计显示了一个非常高的未记录感染者比例:86%。
D、Re估计值分布;E、所有其他参数保持不变的情况下,不同α和μ对Re的影响;F、黑色区域代表相应的参数组合得到Re=2.38。
论文中提到,从武汉撤离的外国人的感染率独立地证实了这一发现。这些未记录感染者的传染力预计是确诊患者的一半(μ= 0.55;95%置信区间:0.46-0.62)。
随后,研究团队使用最佳拟合模型估计,在1月10日至1月23日期间,武汉市新增COVID-19病例共计13118例(95% CI: 2974-23435),包括所有确诊和未记录感染者。
此外,所有感染中的86.2%(95%可信区间:81.5%-89.8%)由未记录感染者的病毒传播导致。在全国范围内,1月10日至1月23日的感染总人数为16829人(95%可信区间:3797-30271人),同样,86.2%(95%可信区间:81.6%-89.8%)病例由未记录感染者传播导致。
无记录感染者对新冠病毒传播的影响。使用前述参数模拟每日报告病例,μ=0.55(红色)、μ=0(蓝色)。所有城市(A)、武汉市(B)、累计病例≥1的城市数量(C)。箱线图显示中值、四分位范围、95%置信区间。
为进一步研究有传染性的、未记录的 COVID-19感染者对整体传播和总报告病例数的影响,研究团队使用最佳拟合参数估计(但μ=0,即未记录感染者不再具有传染性)生成了一组假设疫情。
研究发现,如果没有未记录感染者的传播,中国在1月10日至1月23日期间报告的感染病例可以减少78.8%,武汉则是减少66.1%。此外,在这期间确诊病例超过10例的城市较少,只有1个城市在1月23日确诊病例超过10例。这一发现表明,具有传染性的、未记录的感染者助长了新冠病毒在中国的传播。
武汉封城之后确诊感染者比例提高到六成以上
研究还模拟了1月23日之后COVID-19在中国的传播情况。相比于前期,当时已经采取了更有力的控制措施。这些控制措施包括主要城市和武汉之间的出行限制、政府倡导的自我隔离和接触注意事项、以及更多可用的感染确认快速检测。
论文中提到,上述这些措施以及由于对病毒认识的增强和个人保护行为的增加(例如佩戴口罩、增加社交距离、患病时自我隔离),导致民众就医行为发生变化,这可能改变了1月23日之后疫情的流行病学特征。
为了量化这些差异,研究团队使用模型推断框架和1月24日到2月8日之间的城市每日病例,重新估计了系统参数。1月23日之后,由于城市间的流动性受到限制,他们测试了两种不同的出行情景:情景1,根据百度流动性指数的变化,进出武汉的出行减少了98%,所有其他城市之间的出行减少了80%;情景2,完全停止城际旅行。
1月24日至2月3日、1月24日至2月8日期间,关键流行病学参数的后验估计。往返武汉的客流量减少了98%,其他城市间的客流量减少了80%。
鉴于控制措施在不断调整,研究对1月24日至2月3日(阶段1)、1月24日至2月8日(阶段2)两个时间段均进行了估计。这两个时间段内,根据情景1前提的最佳拟合模型都表现出报告延迟时间缩短,即6天,而在1月23日之前报告延迟时间为10天。这一结果和后期病例的更快确诊也符合。
潜伏期和感染期的估计与1月10日至1月23日的估计相似,但是α、β和Re都有变化。确诊病例的传播率β在阶段1降至0.52(95%置信区间:0.39-0.71),在阶段2降至0.35(95%置信区间:0.27-0.50),不到出行限制前该估计值的一半。
确诊感染者比例α估计为0.65(95%置信区间:0.60—-0.69),即在阶段1,65%的感染病例被确诊,高于出行限制之前的14%;在阶段2,这一比例几乎保持不变。
同时,阶段1的有效传染数为1.36(95%可信区间:1.14-1.63),阶段2的有效传染数为0.99(95%可信区间:0.76-1.33),均低于出行限制前的2.38。
未记录感染者的相对传播率估计值μ比1月23日之前大幅降低,研究团队认为这可能反映出,这期间只有症状非常轻微、传染性也较低的这部分病例还未得到确诊,或者是个人防护行为和预防措施被证明有效。
类似的参数估计同样在场景2(完全不出行)下得到。
研究团队提到,阶段1和阶段2的推断结果应谨慎解释,因为这两个时期的就医行为和控制措施在不断变化。这些改变使预测疫情发展变得相对困难。
警惕新冠成为可在人类中流行的第五种冠状病毒
研究结果还表明,为了全面控制新冠疫情,需要从根本上加强对目前未记录感染者的确认和隔离。
论文也提到了目前中国防疫形势的积极变化。新闻报道的增加、普通人群对该病毒的认识,这些可能已经促使呼吸道症状患者寻求医疗护理的比例增加。此外,卫生保健提供者、公共卫生官员的认识和病毒确认分析的可用性表明,识别未发现感染者的能力已经提高。同时,普通民众和政府的应对措施已经增加了口罩的使用、限制出行、推迟开学和隔离疑似患者。
所有这些都可能进一步减缓新冠病毒的传播。
研究团队认为,综合这些措施,预计将提高报告率、减少无记录感染者的比例,并减少疫情的增长和传播。
事实上,对1月23日之后中国疫情流行病学特征的估计表明,政府的控制努力和普通民众的认识,已经使得新冠病毒病毒的传播率降低(即更低的β、μβ、Re)、报告率也大幅增加,同时已经超负荷的医疗系统负担减轻。
研究团队总结,2020年1月10日至1月23日的结果描述了新冠病毒在中国的传播特点,当时疫情还没有受到重大限制或控制。这些发现为未记录感染者的比例及其在这种环境下的相对传染性提供了基础评估。
这项研究关键的发现是,86%的感染者是未记录的,而这些未记录的感染者的人均传染力是确诊患者的55%。当然在控制、监测和报告实践不同的国家,这种情况可能会发生变化。
研究团队称,我们的发现强调了新冠病毒的严重性和大流行的潜力。2009年H1N1大流行性流感病毒也造成了许多轻微病例,并迅速在全球传播,并最终成为地方性疾病(endemic)。所谓的地方性疾病,指的是局限于某些特定地区内相对稳定,并长期性经常发生的疾病。
目前,已有四种地方性的冠状病毒株在人群中流行,即229E、HKU1、NL63、OC43。研究团队提醒,如果这种新型冠状病毒沿袭2009H1N1大流行性流感的模式,它也将在全球传播,并成为可在人类中流行的第五种冠状病毒。
距离“摘口罩”的日子还有多远?一线专家回应了
经过近两个月的不懈努力,国内抗疫“战场”不断传来捷报。截至本报发稿时,大部分省(自治区、直辖市)实现零新增,湖北省除武汉以外地区连续11天新增确诊病例为0。
随着武汉新增确诊病例数量不断减少,总住院持续人数下降,3月10日,武汉市16家方舱医院全部休舱,尚未痊愈的患者已转到定点医院继续治疗。
防控局势显现向好局面,疫情结束似乎指日可待。近日,中国工程院院士钟南山团队、复旦大学团队等都预测,国内疫情会在4月底基本得到控制。
疫情究竟什么时候结束?戴了一个冬的口罩能摘了吗?《生命时报》(微信内搜索“LT0385”即可关注)采访一线专家为你解答。
受访专家
新冠肺炎军队前方专家组组长、解放军总医院呼吸科教授 刘又宁
全国新冠肺炎医疗救治专家组成员、上海市公共卫生临床中心教授 卢洪洲
专家一致预测4月底结束
近日,钟南山院士领导的团队在《胸部疾病杂志》上发表了一项研究,采用一种常用于传染病流行趋势分析的模型,即“易感—暴露—感染—移除”模型,计算人群如何在这4种状态之间转换,进而判断疫情的流行规律。
从1月23日起,为控制疫情蔓延,中国采取了封城、延长春节假期、严格限制出行和人群聚集、关闭公共场所、进行体温检测等干预措施。
研究预测,如继续采取目前的干预措施,湖北省内疫情预计在4月下旬接近尾声,累计确诊病例达59578例(截至3月16日,实际通报为67798例)。
研究团队还根据铁路、航空和道路交通数据预测,广东和浙江累计感染人数长期在第二、三名徘徊,预计4月中旬疫情基本结束。
研究还指出,由于依靠核酸检测得出的疫情曲线很可能低于真实数值,也没有考虑季节的影响,研究可能存在一定局限性。
钟南山院士表示,预测时没考虑国外疫情暴发的情况,但就中国的情况来看,仍然有信心4月底基本控制疫情。
对于全球疫情,在3月12日广东省疫情防控例行新闻发布会上,钟南山院士表示,根据评估,全球疫情在6月份可能结束,但前提是其他国家都像我国一样,对新冠肺炎疫情给予国家层面的重视。
3月15日,复旦大学附属华山医院感染科主任张文宏团队发文预测疫情走势称,中国已经迈过至暗时刻。
原本以为中国控制良好,世界也会同步控制,像新加坡、日本以及韩国等东亚国家都做得非常好。但是现在欧洲突然成为疫情的新中心,给我们带来巨大的不确定性。后续我国仍然面临较大的输入性风险。
按照当前全球的抗疫情况,本场疫情在今年夏天结束基本已经不可能。如果意大利和伊朗的疫情继续向纵深演化,新冠的跨年度疫情风险越来越大。
此外,还有一些专业机构经过大数据分析对疫情做出预测。其中,复旦大学公共卫生学院王伟炳、阚海东等领衔的研究备受关注。
该团队利用周期传染病模型的基本再生数(R0,表示一个病毒携带者平均可以感染多少个人),选取1月16日至2月16日全国确诊的新冠肺炎病例数据,最终分析得出结论:新冠病毒的传染性已明显降低,不论是武汉还是全国其他地区,疫情大约会在4月底消失。
研究者指出,尽管全国的疫情峰值已经达到,但人群中仍然存在很大比例的无症状感染者等,新冠肺炎的防控仍有困难,不能松懈。
中央指导组专家组成员、中国工程院院士张伯礼也表示,估计4月底除了湖北以外,全国其他地区基本可以摘口罩恢复正常生活生产秩序;湖北省特别是武汉市,可能要比全国晚1个月左右。
口罩摘掉易,疫情消失难
新冠肺炎军队前方专家组组长、解放军总医院呼吸科教授刘又宁在接受《生命时报》记者采访时表示,数学模型推算与疫情实况总会有一定差距,“基本控制疫情”要看“基本”是怎么定义的。
湖北以外的多数省(自治区、直辖市)的新增病例已实现零增长,形势向好;发病最严重的武汉市仍坚持着最严格的隔离措施,同时控制着外来人员输入,到3月底实现零新增的目标并不困难。
所以,在措施到位的情况下,全国范围内,人们在4月底左右摘掉口罩,恢复正常生产生活是很可能实现的。但4月底“疫情消失”是不可能的,当前还有很多复杂因素。
1
病毒传染力强大
与“非典”时期SARS病毒相比,新冠病毒的散播面积更广。当年SARS病毒持续半年左右后突然消失,有专家提出可能与气候变暖相关,但当前新冠病毒疫情已在南北两半球同时流行,可见其受气候变化影响较小。
有研究称,病毒传播后期导致的重症感染可能减少,但病毒何时消失还没办法确定。
刘又宁教授表示,病毒可能会长期存在一两年,甚至更长,不会发生大规模疫情暴发,偶尔出现局部“散发”病例和小规模集聚发病可能性还是很大的。
但是,经济社会发展不能停滞,人们需要逐步复工复产,学校也要开学。经济社会活动与疫情防控两头都不能放弃,要平衡二者必须做好长期化、常态化的充分准备。
2
传播隐匿
新冠病毒的传播途径除了飞沫传播,还有密切接触、气溶胶等,甚至在粪便、尿液中也分离出病毒。
并且,该病毒十分狡猾,传播隐匿,无症状患者、潜伏期患者等都可能是传染源,难以被发现与隔离,让人防不胜防。
3
国际疫情形势复杂
截至3月16日,中国境外新冠肺炎病例数已超过8万,意大利、伊朗、韩国和西班牙等成了新冠肺炎疫情蔓延的中心地。境外疫情滞后于中国,目前处于暴发阶段。
人类社会是一个命运共同体,各国命运相连、休戚相关,中国不可能独善其身,输入病例是无法完全避免的,此种情况将是今后数月内我们面临的最严峻考验。
病例“清零”≠风险“清零”
全国各地新增病例保持低位,多地下调应急响应级别,再加上天气转暖,不少在家憋闷许久的人纷纷走出家门,甚至有人在公共场所不戴口罩。
3月8日,河南新乡宝泉旅游度假景区瞬时入园人数过多,导致现场人均距离不足20厘米,还有大人抱着小孩排队。不少饭店也人满为患,人们迫不及待想一饱口腹之欲。不甘寂寞的人也放松了警惕,相约亲友齐聚一堂,打麻将、去KTV……
对此,全国新冠肺炎医疗救治专家组成员、上海市公共卫生临床中心教授卢洪洲表示,根据流行病学规律,只有连续观察两个最长潜伏期后才可以放心摘口罩,即最后一个病例清零后,仍要连续观察28天,若没有新病例出现,才表示疫情已基本得到控制。
病例“清零”不代表风险“清零”,所以大家绝不能心存侥幸、麻痹大意。当前我们要集中力量将国内疫情控制下去,才能更从容地应对境外疫情暴发的局面。
坚持分级防控
按照国家卫生健康委员会发布的防控方案,高风险地区,目前主要是武汉,要“内防扩散、外防输出、严格管控”;中风险地区,即多数的大城市,要“外防输入、内防扩散”,划分学校班级、楼房单元、工厂工作间、工作场所办公室等为最小单位,结合疫情,合理确定针对性的防控措施。
低风险地区,即无确诊病例的乡镇、县区等,要“外防输入”,加强输入人员的跟踪监督,落实卫生防疫、公众防病等工作。
做好日常监测
各企业、机构、学校应提前做好医疗救治、防疫物资、场所等方面的准备;排查好员工复工、师生返校前的流行病学史,从疫情严重地区返回者要进行14天医学隔离观察。
开工、开学后要做好通风、消毒、体温检测等工作,采取分区域作业、减少会议、分散就餐等方式,减少人员聚集。
防范境外病例输入
机场、码头等要加强排查措施,做好疑似病例、确诊病例、密切接触者等重点人员的排查、诊治和医学观察,严防疫情跨境传播。
北京市对返京人员、来自或去过离境国家疫情严重地区的入境人员,严格执行“在北京有固定居所的纳入社区防控体系居家隔离观察14天,在京无固定居所的安排在指定宾馆集中医学观察14天;建立登记追踪机制;加强对外籍人员聚集地区的防疫工作,做好在京外籍人员的健康监测管理等”。
刘又宁教授还提到,定点医院要做好与出院患者居住地基层医疗机构间的联系,共享病历资料,及时将出院患者信息推送至患者辖区或居住地居委会、基层医疗卫生机构,以便追踪随访。
出院患者应继续进行14天的隔离管理和健康状况监测,出院后的第2周和第4周要到医院随访、复诊。
最后,专家们呼吁,新冠肺炎疫情防控是全民战役,每个人都不能掉以轻心,即使疫情向好,也一定要持续做好个人防护工作,坚持到最后的胜利。