新的研究模型显示了从大流行封锁中走出来的方法

2020-08-07 23:41:14

随着新冠肺炎疫情的规模和威胁变得清晰起来,追踪疾病传播的研究人员相当一致:为了为我们争取时间开发治疗或疫苗,各国需要实施严厉的限制措施,以限制病毒传播的机会。专家们描绘了巨大的感染高峰的可怕画面,如果封锁不到位,这些感染将使当地医院系统不堪重负,导致许多不必要的死亡。对于意大利和西班牙这样的国家来说,它们已经处于不受控制的蔓延的阵痛中,现实证明了这些预测是正确的。限制措施出台前,峰值大幅上升,但一旦实施,峰值几乎同样大幅下降。

但这些模型也预测,结束限制将使各国面临病毒几个月后卷土重来的风险,迫使各国政府在一个循环的下一步再次做出决定,要么严格限制,要么爆发失控的大流行,这个循环将重复下去,直到有疫苗或治疗方法可用。这些国家现在有一个有点不同的问题:有没有办法控制病毒,而不诉诸断断续续的封锁周期?对于美国这样的国家来说,如果病毒得到控制,同样的问题也会变得重要起来。美国曾短暂地、不稳定地、半心半意地实施了限制措施,以至于峰顶之间没有太多的低谷相隔。

一个大型国际研究小组的一项新研究使用流行病学模型来探索在允许大多数人恢复半正常生活的同时控制事态的方法。它发现,有一些方法可以处理放宽限制的问题,但这些方法需要有效的接触者追踪系统、广泛的测试和家庭愿意一起检疫的组合。

这项研究依赖于流行病学模型-在这种情况下,基础是一个相当标准的版本,将模型人群划分为易感、感染或康复的人群池。但这里使用的模型要复杂得多,这要归功于我们现在对SARS-CoV-2行为的更好理解。

正常情况下,易感人群通过与感染人群进行虚拟接触而受到感染。但他们没有直接进入受感染的池,而是经历了一段潜伏期,在这段潜伏期内,他们还没有传染性。一些人退出潜伏期进入无症状感染,这仍然允许他们传播病毒,直到他们到达恢复的池。其他人则走不同的道路,通过症状前但感染阶段,通过症状和感染期,建模为具有严重程度,可能包括住院和/或在重症监护病房花费的时间。这使得研究人员可以跟踪给定水平的感染会给卫生系统带来的菌株类型。

为了模拟可能使病毒传播的那种交互作用,研究人员利用了现实世界数据的一个关键来源:匿名手机数据。在这种情况下,他们有来自波士顿地区的6个月的大流行前手机位置数据,这些数据与人口普查数据一起使用。这使得他们能够产生一个三层的互动模型,跟踪合住房屋的人、工作或社交互动的人以及上学的人的感染机会。

为了为他们的模型提供基线,研究人员在没有任何限制的情况下运行了它。与其他不太复杂的模型一样,它产生了一个巨大的感染高峰,大大超出了医院处理患者的能力。在高峰期,典型的感染者会将病毒传染给易感人群中的四个人。到事情放慢的时候,75%的人口已经被感染了。

研究人员随后转向关注限制开始放松后会发生什么。他们运行该模型的情景是,在为期8周的在家工作订单之后,重新开放工作场所四周,然后取消大多数限制,包括对餐馆和剧院的限制。然而,学校和大学仍然关闭。这里的模型成功地匹配了纽约市发生的情况,就人们通常每天在不同限制下接触的数量而言。

但这也给纽约市和其他地方带来了坏消息:在全面取消限制之后,感染人数出现了非常大的高峰。这在大多数地方都没有发生,部分原因是许多工作场所没有重新开业,许多人已经采取了额外的措施,比如使用口罩,以限制这种流行病的传播。但它确实表明了完全重新开放的风险,特别是在其他措施无法保证的地方。虽然病例的激增只有模型显示的如果我们什么都不做的话我们会看到的一半左右,但它仍然很容易让医疗系统不堪重负。

但研究人员的主要关注点是一种处理重新开放的方法,他们认为这种方法可以极大地降低风险。它需要一个足够大的检测能力,以便大约一半的有症状的新冠肺炎病例可以在症状出现后的两天内被识别出来。一旦确认,这些人将在家中隔离两周。关键的是,任何通常与该人住在一起的人也必须在家中隔离两周-本质上,为了隔离的目的,它将家庭视为单个单位。研究人员计划的另一个关键是,接触者追踪足够有效,可以追踪到与那些检测呈阳性的人有合理比例的接触(他们尝试的值从追踪到的接触者的20%到40%不等),并将这些人隔离。

总体而言,这似乎相当合理。这并不要求我们完全有效地识别无症状病例或有症状的人。它也不指望高水平的成功追踪接触者,这可能需要大多数人在他们的智能手机上安装接触者追踪应用程序。但也需要承认的是,美国的测试能力远远不足以使这在今天成为现实。

这个模型的结果是相当戏剧性的。即使在20%的成功追踪接触者的情况下,新感染的第二波高峰也下降到了原来的20%左右,而且仍然在医院系统的能力范围内。如果接触者追踪达到40%,那么第二波基本上就消除了,只会比背景情况略有逐渐上升。虽然检疫限制看起来很严格,但研究人员发现,在这股浪潮的高峰期,只有9%的人口必须接受检疫。

这个系统也允许一定程度的灵活性。如果我们在识别感染者方面做得更好,我们就能逃脱一部分违反检疫规定的家庭的惩罚。拥有定期检查阳性病例所在家庭的情况的检测能力,可以实现更灵活的检疫。研究小组还对开放的学校和大学进行了建模,发现我们可以管理这一举措,并通过将接触者追踪的效率提高到50%来控制大流行。

作者还表明,关键的额外安全措施,如口罩的使用,提高了这一退出策略的有效性,使我们能够在其他步骤效率较低的情况下逃脱惩罚。

这一点也很清楚,这种方法实际上可以在现实世界中试用。有大量国家的检测能力足够高,可以确保快速识别病例,而接触者追踪可能有效的病例却很少。对于像美国这样的国家(两者都不是这样),它提供了指导,指导各州和城市如何设定目标,然后才能放松限制,以及如何按原样行事。

更广泛地说,关注如何有效地退出封锁标志着卫生专家对这场大流行的看法发生了关键转变。运行最初的模型只是为了了解不受控制的大流行的潜在后果,它们表明我们将面临感染激增的一年,然后是停摆-这显然是一个令人沮丧的未来。然而,随着时间的推移,研究转向试图找出如何以一种降低未来激增风险的方式退出封锁。现在,我们正处在这样一个时刻,模型被用来确定对社会施加最宽松限制的方法,同时仍然控制住大流行。

关键问题仍然是,当公共卫生专家指出走出当前困境的最安全途径时,我们是否能让社会信任他们。