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如何拉平新冠肺炎病例曲线

来源:本站原创 2020-03-26 15:56

2020年3月26日讯 /生物谷BIOON /——前往澳大利亚的旅客现在必须自我隔离14天--这是澳大利亚总理Scott Morrison上周末宣布的一系列措施之一,目的是减缓冠状病毒的传播,缓解医院病床上的压力。

流行病学家--研究疾病在不同人群中发生频率及原因的专家--将这种减缓病毒传播的普遍概念称为"曲线变平"。这个词在社交媒体上被广泛使用,因为公众被鼓励去实践"社交疏远"。

但是,社会疏远如何有助于使曲线变平呢?我们可以用数学家所说的"指数增长"来解释。

图片来源:Andrew Black, Dennis Liu and Lewis Mitchell

指数级增长

在流行病的早期,当大多数人都易受感染时,数学家可以将疾病在人与人之间的传播建模为一个随机的"分支过程"。

如果一个感染者平均感染两个其他人,每一代感染者的数量就会增加一倍。这种复合被称为指数增长。

当然,被感染的人并不一定会感染其他人。有许多因素影响感染的可能性。在大流行中,增长率取决于一个人可以感染的平均人数,以及这些人被感染所需的时间。

研究表明,全球确诊的COVID-19病例呈指数级增长,大约每6天翻一番

指数增长模型与现实情况非常吻合,比如当病毒到达武汉、当它到达意大利或伊朗时,从一个庞大的人群中的一小部分感染者开始。

但是一旦大量的人被感染,这就不是一个好的模式。这是因为感染者接触易感人群的机会减少了,只是因为周围易感人群的数量减少了,而且越来越多的人已经康复,并产生了一定程度的免疫力。

最终,感染者与易感者接触的机会变得足够低,感染率下降,导致病例减少,最终,病毒传播结束。

拉平曲线

世界各地的卫生当局一直无法完全阻止COVID-19的传播。如果病例每6天就增加一倍,那么医院,特别是重症监护病房(ICUs)将很快不堪重负,使患者得不到必要的护理。

但是,可以通过减少单个病例产生的平均病例数来减缓增长速度。

这样做,同样数量的人可能会被感染,疫情将持续更长时间,但严重病例的数量将会分散。这意味着,如果你绘制一段时间内病例数量的图表,上升和下降的曲线更长,但其峰值更低。通过以这种方式"拉平曲线",ICUs将不太可能耗尽容量。

由于目前没有针对COVID-19的疫苗或特定药物,我们能够减少传播的唯一方法是通过良好的卫生、隔离疑似病例以及采取社会疏远措施,如取消大型活动和关闭学校。

避免"超级传播者"

当然,这种情况并不像简单的分支过程那样简单。有些人比其他人有更多的互动,可能会接触到许多不同的群体。

图片来源:Andrew Black, Dennis Liu and Lewis Mitchell

数学家将这些联系建模为一个社会网络,当出现一个超级传播者时--一个与许多人联系的人,就更有可能传播疾病。

干预措施有助于移除节点和断开连接。

大型的、高度连接的中心节点将是删除以中断连接的最佳节点。这就是为什么在COVID-19爆发期间避免大型公众集会是一个好主意的原因。

对社会疏远的数学模拟显示,将网络分开有助于使感染曲线变平。

数学如何帮助控制疫情

需要多大的社会距离才能使曲线变平,从而避免医院不堪重负?隔离与确诊病例有过接触的人是否足够?我们需要广泛关闭活动、学校和工作场所吗?

这些问题的答案需要数学建模。

图片来源:Andrew Black, Dennis Liu and Lewis Mitchell

我们仍处于COVID-19疫情的早期阶段,这种病毒的特征存在很大的不确定性。为了准确预测COVID-19的增长,需要确定传输的基本动态。

这些因素包括:

一个人平均感染多少人?(根据世界卫生组织的数据,"感染人数"目前在1.4-2.5人之间)

多久才会出现症状?("潜伏期",估计为5.1天)

在出现症状之前发生的传播比例(如果有的话)是多少?

随着这些数据在未来几个月被收集并整合到模型中,我们将更好地对COVID-19的进程提供准确的预测。

在此之前,最好谨慎行事,迅速采取行动减缓传播,而不是冒着病例激增的风险,给我们的卫生系统造成压力。(生物谷Bioon.com)

参考资料:

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