多项研究显示，新冠状病毒传染力高于SARS，需更严控制措施

超级数学建模

最新消息：新型冠状病毒肺炎确诊4622例，死亡106例，治愈71例。

各国科研团队正在抓紧对新冠肺炎病毒的传染性进行研究。

近日，不同科学研究团队在疫情爆发初期的数据基础之上进行建模，对新冠病毒的传播威力作出估算。尽管他们对流行病学上的重要指标基本传染数（R0）给出的估算有所不同，但多份研究都指向新冠病毒的传染性或高于SARS（非典）病毒。

流行病学中，基本传染数（Basic repR0duction number of the infection，R0），是指在没有外力介入，同时所有人都没有免疫力的情况下，一个感染到某种传染病的人，会把疾病传染给其他多少个人的平均数。

基本传染数通常简写为R0。R0数字越大，代表流行病的控制越难。在没有防疫的情况下，若R0 小于1，传染病将会逐渐消失。若R0 大于 1，传染病会以指数方式散布，成为流行病。需要注意的是，R0值常被用来衡量病毒的传染能力而非毒性。

1月23日，世界卫生组织（WHO）发布的声明就已确认，新冠状病毒“人传人”正在发生，初步估计R0值在1.5-2.5之间。在医疗机构中，这一数值还将有所增加。

到1月24日，医学研究论文预印本发布平台medRxiv上发表的一篇研究对此次新冠病毒的流行病学参数进行了估算与预测。

medRxiv于2019年6月上线，从事临床研究的科研人员可在该平台上分享未经同行评议的研究，有助于及时传播最新发现，也有助于研究人员接收反馈进而完善研究内容。在埃博拉等重大疫病爆发时期，medRxiv的预印本免费发布能加快信息传递，对临床研究者与其他学者都很重要。

由英国兰开斯特大学、美国佛罗里达大学、英国格拉斯哥大学等科研单位组成的科研团队，根据2020年1月1日至21日的发病信息建立了传播模型。研究估计，此次新冠病毒的基本传染数（R0）明显大于1，为3.8（95%置信区间估计在3.6至4.0之间）。

以2003 年非典型肺炎为参考案例，SARS病毒最初 R0 值为 2.9（不包括超级传播者），然后升至 2.0-3.5，隔离后降至 0.4。

这意味着，一个被感染者平均可导致3.8个其他人感染。为防止感染病例继续增长，必须通过控制手段来阻断72%-75%的传播，换句话说，也就是将基本传染数（R0）控制小于1。

该研究提出，“我们的工作表明，与其他突发性冠状病毒相比，这种2019新型冠状病毒爆发的基本传染数更高，这也意味着遏制或控制这种病原体可能要困难得多。”但研究人员也承认，该研究很大程度上取决于模型的基础假设，以及确诊病例的时间点和报告，并且在疫情爆发早期阶段存在相当大的不确定性。

针对上述研究，1月25日，哈佛大学公共卫生学院的流行病学专家埃里克·费格丁（Eric Feigl-Ding）博士对新型冠状病毒高达 3.8 的 R0 值表示不可思议，并呼吁世卫组织尽快将武汉肺炎列入“国际关注公共卫生紧急事件”。

哈佛大学官网显示，费格丁博士为哈佛公共卫生学院的卫生经济学家、流行病学家和营养学家，是世界卫生组织的专家顾问。其研究重心在卫生经济学与公共政策的交叉领域。

上述研究还将2019新冠病毒的R0值与2003年的SARS病毒、中东呼吸综合征冠状病毒（MERS-CoV）进行比较。新冠病毒的R0值高于大部分报告中对SARS和MERS的R0估值，与SARS在早期数据子集中的某些估值相似。

研究援引的一篇2005年文献称，SARS的R0值在1.1-4.2之间，大部分集中在2-3区间。相比之下，MERS的R0值较低，沙特阿拉伯的均值小于1，但在某些时间阶段该值会有所增长。R0值的差异，源自研究人员使用的方法和模型不同。

针对武汉肺炎与2003年非典的比较，费格丁博士在推特上称：“虽然有报道称SARS开始遏制后的R0为0.49，但世卫组织援引专家的话说，SARS最初的R0为2.9，然后是2.0-3.5，隔离后降至0.4。但SARS比武汉病毒的症状更明显。”

费格丁还援引文献称，一般年份季节性流感的R0值大约为1.28。2009年（指2009年H1N1流感大流行）为1.48，1918年西班牙流感是1.80。

英国兰开斯特大学牵头的上述研究并非唯一一份通过模型测算新冠病毒传染力的研究。1月26日，世界卫生组织传染病建模合作中心、英国帝国理工学院MRC全球传染病分析中心在其学校官网上发布新报告，报告估算，“截至2020年1月18日，平均每个病例会感染2.6人。这意味着控制措施需要有效地阻止逾60%的传播，才能有效控制疫情。”

1月27日，费格丁又发声：“关于武汉新冠状病毒的R0值有很多互相冲突的报告——并不是所有的R0估值都是一样的。英国帝国理工MRC中心作出的2.6估算是最可靠的，因为它们作为世界卫生组织的研究中心使用的是世卫组织的数据。而其他大多数报告使用的是网上的数据”。

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。

1月27日当天，有中国学者参与的建模研究也在线发表。不过，这支研究团队将研究时间段设置为1月10日至1月22日，尚处疫情爆发初期，得到的R0值也相对较高。

这篇由加拿大约克大学、西安交通大学、陕西师范大学的学者在公益性论文发布网站SSRN发表的研究认为，在不考虑无症状感染的情况下，2019新型冠状病毒的基本传染数可能高达6.47（95%置信区间为5.71-7.23），即一个被感染者平均可能导致6.47人感染，而追踪、检疫、隔离密切接触者等干预手段能够有效降低基本传染数及传播风险。

为了研究新型冠状病毒的发展趋势和传播风险，他们基于病毒的传播机理、密切跟踪隔离和封城等策略，建立了传播动力学模型。

根据 1 月 10 日至 1 月 22 日的报告疫情数据，采用动力学模型和统计计算方法，他们预测武汉新型冠状病毒肺炎传播的基本再生数为 6.47 (95% CI 5.71-7.23)，比英美研究者给出的预测结果还要高。此前已有观点认为，新型冠状病毒已经出现了三代以上的人际传播，该结果似乎与这一观点相吻合。

他们给出的敏感性分析表明，加强接触者追踪、检疫隔离等干预措施可有效降低 R0 值和传播风险。

此外，他们还给出了疫情的达峰时间和峰值以及最终感染规模：若继续 1 月 22 日前的控制措施，疫情将在 3 月 10 日左右达到峰值。

---建模细节---

在这篇论文中，研究者提出了一个 SEIR 房室模型（compartmental model），如下图 2 所示。

具体来说，他们创建的模型包含与检疫、隔离和治疗等干预措施相关的适当划分。他们将人群分为易感人群 (S)、暴露人群 (E)、有传染性但尚未出现症状的人群 (A)、有症状人群 (I)、住院人群 (H) 和康复人群 (R)，并进一步将人群分为隔离易感人群 (S_q)、隔离暴露人群 (E_q) 和隔离感染人群 (I_q)。模型的更多细节可以参见论文。

研究者利用大陆确诊病例的数据对模型进行参数化，并估算疾病传播的 R0 值。通过推断隔离等干预措施的有效性（图 1 (b)），研究者估计了这些干预措施在预防疫情爆发方面需要达到的效果。

建立了上述模型之后，研究者利用下一代矩阵（next generation matrix）得到控制措施生效情况下的基本再生数控制表达式：

接下来，他们用马尔可夫链蒙特卡罗方法（MCMC）来拟合模型，并采用自适应的 Metropolis-Hastings (M-H) 算法执行 MCMC 过程。除了这种基于模型的参数估计方法以外，我们也能采用最大似然法对 R_c 进行估计。基于模型的方法算出来 R_c 为 6.47，基于最大似然法算出来的 R_c 为 6.39。

虽然具体数字有所不同，但这两项研究都表明，新型冠状病毒的传染能力、速率都是前所未有的，在家自行隔离仍然是必需的。