2020年8月5日 星期三

第十一章、新冠病毒的RO值、壓平曲線及拐點


一、病原體的傳染力(RO值)

基本傳染數ROBasic repROduction number of the infection)值,是衡量致病原傳播能力的最重要指標。RO指的是,在自然情況下(沒有外力介入,同時所有人都沒有免疫力),一個感染到某種傳染病的人,會把疾病傳染給多少人的平均數。

 

RO的英文發音為R-Zero,中文叫「基本傳染數」,一種傳染病的RO值越高, 其傳染力就越強,傳播力及範圍越大,如果RO<1,表示傳染病可以受到控制,將會逐漸消失,如果RO=1,傳染病則會變成該某地區的地方性流行疾病,就像骨牌效應一樣一個傳一個;如果RO>1,傳染病則會以指數方式爆發,可以由一個人傳染給十百千萬個人,RO的值愈大,則疾病的傳染將會愈難以控制。

 

不過因為患病個體可能死亡,部分人痊癒後會產生免疫力,加上人口數有限,而人口數不會無限增長,因此隨著被感染人口之降低,傳播速度也會顯著下降。

 

人類歷史上致人於死最多的幾種知名傳染病,其傳播力(RO)都遠超過1,傳染力最強的為麻疹,其RO值達到了 12-18,天花RO高達5-7MERSRO值為3.5-6

 

疾病

病死率

傳染途徑

RO

麻疹

1-3%

空氣傳播

12-18

天花

95%

空氣,飛沫

5-7

愛滋病

(不經治療)

80-90%

性行為傳播

2-5

霍亂

1-5%

糞口傳播

1.06-2.63

伊波拉(2014)

83-90%

體液傳播

1.5-2.5

普通流感

0.5%

空氣,飛沫

0.9-2.1

西班牙流感

(1918-1919)

>2.5%

空氣,飛沫

2-3

SARS(2003)

11%

空氣,飛沫

0.85-3

 

 

一種傳染性疾病的自然(不人為干預)RO值,如果很大的話,經過人為干預,如隔離後,RO值就會變小。例如2003年爆發的SARS病毒,在最初爆發時的RO值為2.9,在採取強力的防疫隔離措施後,RO值降為了0.4,最終消失。

 

二、新冠病毒的RO傳染力

新冠病毒的RO值到底是多少呢?由於目前仍在傳播中,尚無法下最後的定論。可能會因各地區國家所採取的干預措施之不同,而各地會有所不同的變化。多個研究團隊已經對新冠狀病毒的RO值進行了估算,但RO值的結論始終眾說紛紜。

 

RO的預測方式,就是通過「RO=(估計) 1+增長率×系列間隔 (serial interval)」的計算公式獲得,其中增長率從病例開始增長時計算,系列間隔是指在一個傳播鏈中,兩個連續發病病例的間隔時間。

 

較為知名的為英國蘭開斯特大學的Jonathan M Read等人,在2020124日發表的最初預測版本,研究得出的新冠病毒 RO值為小於3.8 (RO<3.8)。這意味著平均一個患者會將病毒傳給少於3.8個人,必須通過控制阻斷72%-75%的病毒傳播,才能防止病例持續增長。他們認為,若不加以防控,到了202024日,預計新冠病毒感染病例數將會達到19.15萬人。

 

西安交通大學,陝西師範大學等學者在SSRN發表的研究認為,在不考慮無症狀感染的情況下,新冠病毒的基本傳染數可能高達6.47,不過這個RO值的時間,設置在疫情爆發的初期,所以也相對偏高。

 

該研究團隊推算出新冠病毒在20191212日開始流行時, RO值估計為4.71,之後預計在中國可能導致8042例感染,898例死亡,病死率為11.02%

 

《新英格蘭醫學雜誌》發表了《新型冠狀病毒在中國武漢的早期傳播》的論文,推估了迄今最詳細的流行病學研究,該研究估計的新型冠狀病毒RO值為2.2

 

中國疾控中心目前對新冠病毒的RO值估算也是2.2WHO官方則在123日所算出來的RO值在1.4-2.5之間。

 

不過新冠病毒的RO值目前仍然有爭議。畢竟它需要大量的準確數據,很多分析中的數據,可能是最保守估計的數量,或許還沒計算無症狀感染的情況,而且疾病傳染中也有著太多的不確定因素。

 

推算RO值有一個重要前提:就是首先是沒有外力介入,這就意味著,若透過外力介入,這個數值還是會朝好的方向(RO值變小)變化。

 

台灣的新冠病毒主動防疫得當,到了4月底已連續17天沒有本土金增病例,表示RO值早已救小於1,甚只有零點幾。

 

註:有關RO值資料,部分參考摘錄改寫自:https://reurl.cc/1xO1bm


三、新冠病毒疫情火山爆發式噴發與壓平曲線的不同

針對新冠病毒疫情在美國蔓延,美國公共醫學和衛生專家提出了「曲線抗疫」戰略的概念,其核心在於減緩病毒的傳播速度,把病例的「增長曲線」弄得更為平緩,為醫療系統贏得增強和建全醫療服務的能力和時間,如口罩、病房、呼吸機、人員等。

 

特朗普總統高級衛生顧問安東尼福奇(Dr. Anthony Fauci)醫生,也在不同場合多次提到這個「曲線抗疫」策略的重要性。

 

如果預防措施做得不夠好,這曲線就會不是平緩的增長,而是像一座大山那樣拔地而起(如下圖)

所謂的曲線,是指隨著時間的推移,新冠肺炎患者確診病例數目的「增長指數曲線」。


上圖:歐美社群媒體上於20204月瘋傳這張圖表,並搭配「#FlattenTheCurve」的標籤,意在強調壓制疫情在短時間大量爆發的重要性。資料來源:美國疾病預防管制中心

如果出現這種拔地而起大山的狀況,在短時間內大量的病例激增,會使醫療系統不堪重負,沒有足夠的病床和呼吸器,供那些需要的人使用。美國川普總統雖然是防疫的大外行,卻一直堅持直站在防疫的第一線,對於防疫專家的話充耳不聞,一直不把新冠狀病毒疫情當一回事,說它只不過是大號的流感,也不認為有必要戴口罩,導致美國的新冠肺炎的確診人數像火山爆發式噴發,就像上圖的那一座大山,在2020610日,就有200多萬人確診,11萬人死亡。美國的新冠確診人數,到了202098日,已驟增到六百多萬(6,300,622),病死人數接近十九萬(189,208)人。不論是確診或病死人數,美國均居全球第一。

 

公共衛生專家德魯哈里斯(Drew A. Harris)也發推文表示:「重要的是要記住:對新冠肺炎疫情採取的任何控制措施,可能只是延緩病例的出現,而不可能預防它完全不會發生。控制措施的目標,是延緩病例在很短的時間內激增,希望給醫院有充分時間來做好萬全準備。」

 

四、台灣新冠病毒防疫是壓平曲線型的典範與美國的火山爆發型噴發的疫情相比,台灣的疫情線圖則屬於壓平曲線(Flatten The Curve)的典範(如上圖)


台灣第一階段的防疫工作在於「圍堵」,第二階段的防疫工作重點則轉向「減災」及更強力的壓平曲線。

防疫指揮中心推動的戴口罩、保持社交距離(Social Distancing)及勤洗手等,可降低病毒傳播的速度,對於推遲疫情爆發的時間起了重要的作用。


不只是在台灣,Flatten The Curve的新冠狀病毒防疫概念,已風行全世界。

一名參與台灣防疫決策的官員表示,把疫情的曲線壓得越平,越能爭取時間來儲備防疫物資。

所有能減少傳播的方法,如戴口罩、社交距離(保持室內人與人距離1.5公尺以上,室外1公尺以上)、勤洗手等,都要確實推動。

台灣防疫中心官員表示,我們要跟上天搶時間,能多搶一天,就能有多一天的時間可作準備。例如加緊疫苗研發,加速快篩試劑研發,多生產防疫物資,如自行生產口罩,防護隔離衣,有些抗疫物資是國內無法生產的,如呼吸機需要向國外採購,那就最好能錯開世界各國的流行高峰期,以免搶購不到呼吸機等。20205月,媒體報導台灣已可自行生產呼吸機。

期許台灣防疫工作能一直保持之前的佳績,緩慢上升的曲線代表將抗疫戰線時間拉長,以時間換取空間,凝聚社會人心,更重要的是避免了如美國、印度、巴西、英國、義大利、西班牙等國因瞬間爆增的病患而導致醫療體系負荷過重而癱瘓。


五、家都盼望疫情拐點的早日到來

「拐點」其實是一個數學用語,簡明的說,就是一條曲線改變其發展方向的點

下面一張示意圖,是表示人均收入和環境污染程度的關係。當人均收入增長時,環境污染程度就會加重。當人均收入增長到某一點,環境污染程度則到達最嚴重地步。如果人均收入繼續增長,環境污染程度反而減輕,環境污染程度發展方向發生根本性的改變。這條曲線改變其發展方向的點就叫拐點,就是下圖虛線所指的點,也是在這個區間環境污染程度的峰值。

上圖:拐點。來源:網路圖片

 

人均收入和環境污染程度的關係是一條單峰曲線,而且先是上升,然後是下降的單峰曲線,那麼拐點所在處,就是環境污染程度的最大值,也稱峰值。

 

新冠病毒感染每日確診及病死人數,一開始時持續上升,達到峰值之後,可能持續一段時間,然後每日確診及病死人數就開始下降。這開始下降的點就稱之為新冠疫情的拐點。

 

台灣的疫情較輕微,至2020430日止,確診人數為429人,死亡6人。到了202098日,確診人數為494人,病死7人。因為未曾噴發過,故無從預測其拐點。

2020430日,中國大陸的新冠病毒感染確診人數為82891人,死亡人數為4633人。於2020323日左右新冠病毒疫情到達拐點,表示主動隔離防疫奏效,由此可見預測值及死亡人數還是有很大變數的。到了2020610日,中國大陸的新冠確診人數為83040人,比430日的確診人數,只增加了149人;2020610日的新冠病死人數,為4634人,比430日的病死人數只增加了1人。到了202098日,中國大陸的新冠確診人數為85189人,病死人數仍維持在610日的4634人。

 

根據2020610日的統計,全球新冠病毒感染確診人數為700多萬(7,229,458),病死人數為40多萬(408,773),而美國則由於主動防疫工作做得非常不到位,到了202098日,其確診率已破600(6,300,622),病死人數接近19萬人(189,208)。有些州的確診及病死人數還持續攀升中,完全看不到拐點的到來。

 

美國疾病管理局與預防中心(Centers for Disease Control and Prevention, CDC)對外發佈訊息指出,美國新冠狀病毒的RO值為5.7。也就是說,一位新冠病毒患者可以傳染給5.7個人這就可以說明為什麼美國的新冠病毒疫情會呈爆發式的成長,確診及病死人數均居世界第一。



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