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国际权威医学期刊《Nature Medicine》发表复旦大学公共卫生学院的文章

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发表于 2022-5-14 11:02:06 | 显示全部楼层 |阅读模式
5月10日,国际权威医学期刊《Nature Medicine》发表了复旦大学公共卫生学院研究团队的文章:《模拟SARS-CoV-2奥密克戎在中国的传播》(Modeling transmission of SARS-CoV-2 Omicron in China)。

从文章首页可以看到,此文在3月22日投稿并被接收。文章以“Accelerated Article Preview”(加速文章预览)的形式发出,正值“大上海保卫战”的关键时期,而文章正是利用了上海疫情的现实数据,并模拟了3月1日在中国引入20名奥密克戎病例开始传播的情况。因此,文章时效性极强,其结论也引发了各方高度关注。
文章采用了考虑年龄结构的随机间隔“易感(Susceptile)—潜伏(Latent)—感染(Infectious)—移除(Removed)—易感(Susceptile)”(SLIRS)模型,病例在这些间隔中的转递服从随机二项过程。与传统的“易感—感染—移除”(SIR)模型相比,模型考虑了潜伏期因素,并加入了入院后的处理环节,分为普通呼吸科病房以及ICU病房,也引入了抗病毒药物治疗的情景。同时模型还考虑了人群异质性问题,对人群进行了14个年龄分组,也对是否已接种疫苗(初始1剂或2剂,以及是否接种加强针)进行了分情况处理。
模型的一部分参数来自于香港的情况,包括不同年龄组的重症率等,一部分则基于上海早期数据的贝叶斯估计,如早期Rt(实时可再生数)和考虑疫苗屏障下的Rt,还有一部分基于现实数据,如疫苗接种率,疫苗保护效率,抗病毒药物效率等。文章对每一种情景假设,都采用了200次随机模拟,从而得到结果的分布。
下面,我们就来看看文章中最主要的几个结论吧(蓝色字体是引用自这篇论文的结论,而楷体字部分是基于个人理解的解读,并非原始论文内容,以避免混淆)。
结论1:如果不采取非药物干预(NPI)措施,也不采用抗病毒治疗,基于目前中国的疫苗接种进程,在 6 个月的模拟期内,将累计感染1.122亿人,510万住院患者,270万ICU病例,并造成160万例死亡。从死亡病例的结构来看,93.6%是60岁以上老人,76.7%是未接种疫苗者。

这个结论的参数是模型初期Rt值(实时再生数,指t时刻一名患者在一个患病周期中平均感染下一代病例的数量)在3.9,后期由于疫苗的屏障作用,下降到3.4。作为比较,上海在本次疫情中Rt值一度到过2.27,后来由于防控措施加强而不断下降,并在4月25日开始Rt值下降到1以下,意味着疫情的感染人数趋向于收敛。
同样的,大家认为比上海较早发生的香港疫情,其实并不是“躺平状态”,病例快速增长时期的Rt值也是在2到3之间,后来也下降到1以下。而奥密克戎在完全自然环境中的R0在9.5左右,要远高于3.4。
需要注意的是,模型尚未考虑到医疗系统击穿可能造成的更严重影响。而在模拟中,ICU需求的最高峰,是我国现有能力的15.6倍。因此,在一些支持“清零”政策的热评中,认为如果躺平,我国的死亡人数会超过160万人。作为对比,美国自2020年以来新冠疫情累计死亡100万人,而我国6个月内160万人的死亡就显得非常震撼了。
不过,也有支持“共存”的热评认为160万人高估,原因在于模型考虑的是R=3.4的情况,但现实中并不会出现“完全躺平”的状态,一些可承受的基本防控措施,比如居家隔离,保持社交距离,口罩防护等,从综合效果看都可以使R低于3。也有热评认为,1.122亿病例对应160万感染,病死率为1.42%,甚至超过了现实情况下的重症率,显然是高估的。
结论2:文章评估了三种单一的防控措施对疫情进程的影响。包括:1. 疫苗接种;2. 抗病毒疗法;3. 非药物干预(NPI)。作为结果,可以发现通过增加老年人群疫苗覆盖率的效果非常明显。另一方面,通过引入抗病毒疗法的效果也很好。
不过,如果仅采用以上任何单一的防疫措施,均无法将模拟的我国新冠死亡人数降低到年度流感相关死亡人数水平(8.8万例/年),且 ICU 需求为实际容纳量的 1.7~14.8 倍。

从上图中可以看到,不同的单一防控手段,对于疫情发展的影响是不同的。提升老年人接种率,以及抗病毒药物的使用,对于疫情峰值的压降作用很明显。同时疫情的持续时间基本不变,可以理解为降低波的振幅,但波的相位不移动。可以注意到如果100%的患者都能采用抗病毒治疗,而且疗效如果有89%的话,那么峰值时期的ICU压力,是最大值的1.7倍,算是离医疗系统不被击穿最接近的情景。
然而,如果仅有50%的患者能采用抗病毒治疗,而且疗效打个折,只有80%的话,那么ICU压力还是远远高于现实的最大承受能力。从这点上来看,新冠特效药的普及,包括产量和供应能力加强,以及成本降低,和疗效更明确,都能对疫情防控起到非常明显的效果。
还有一类防控措施,对疫情发展进程的影响,同时体现在压降峰值和延长病程两方面(既降低波幅也移动了相位),最典型的就是非药物干预(NPI)措施,其原理是降低病毒传播的Rt值。其中,关闭学校和工厂,其对应的Rt值应该在2到3之间,因此波峰也在Rt=2以及Rt=3两种情景的中间。
大家应该还记得2020年一些国家采用的“压平曲线”策略,即通过将疫情曲线的峰值尽可能压低到医疗系统击穿线以下,但是疫情的进程可能加长,最终实现“群体免疫”,这是一种典型的“时间换空间”的策略。在没有疫苗和特效药的情况下,社会动员能力和经济承受水平又做不到将R值压倒1以下,那么这种策略其实是无奈而合理的。
我国现在的清零策略,并没有在以上任何一种曲线中体现。清零策略是要通过强有力的防控措施,直接将R值压到1以下,比如上海,自4月25日R值低于1后,病例数就逐步减小。这种策略以清零作为疫情结束的标志,相当于直接扑灭而非自然燃尽。
而香港、台湾地区目前的策略,比较类似于通过降低Rt值,但不追求清零。目前看两地流行期间的R值在2上下(香港目前此轮疫情基本结束Rt略低于1),比较类似于上图中的橙色情况。当然,由于老年人接种率的不同,以及是否积极采用抗病毒药物,会影响峰值的高低和死亡率。香港的死亡率比较高,也是老龄化高和老年人接种率不足所造成的。
结论3:综合干预——多种防疫措施的组合效果。综合干预的关键是增加老年人群的疫苗接种率和抗病毒疗法的广泛应用,如果这两点无法满足,则需要依靠能够令 Rt≤2 的非医疗干预措施,防止医疗系统崩溃。
综合干预手段效果的评估,文章给出的结果很多,其中最重要的是能够读懂下面这张图:

上图看似复杂,但其实很容易理解。图中每一个扇形区域,代表着一种防疫策略组合,以及对应的死亡人数。
从最里圈开始,依次对应的防疫策略为:加强针计划(分为亚单位疫苗subunit、灭活疫苗inactivated),老年人接种(分为60岁以上全部接种Yes,和不提高60岁以上接种率No),抗病毒药物疗效(分为80%、89%),抗病毒药物使用比率(分为50%和100%),以及通过非药物干预降低的Rt值(分为2、2.5、3、3.9四种。最外层数字为死亡人数(万人),如果该数值低于每年季节性流感的人数(8.8万),会被标为黄色。
举个例子,用图中我们标出的一块红色框的扇形区域来说。如果加强针普及采用防止免疫逃逸能力更强的亚单位疫苗,普及60岁以上老年人疫苗接种率,对50%的入院患者采用抗病毒药物,且药物疗效为80%(保守情况),同时采取一些可接受的防疫措施使Rt在2左右,那么最终的死亡人数为2000人,将远低于季节性流感。
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