王伟炳、姚烨课题组在新冠潜伏期估计、疫情防控措施评价中取得进展
供稿 朱文龙 王伟炳 姚 烨
近日，复旦大学公共卫生学院王伟炳、姚烨课题组对2021年初石家庄市新冠肺炎疫情的分析研究以“Effect of prolonged incubation period and centralized quarantine on the COVID-19 outbreak in Shijiazhuang, China: a model study”为题发表在《BMC Medicine》杂志上(论文链接： https://bmcmedicine.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12916-021-02178-z)。该研究基于公开的病例数据并结合传染病传播动力学模型，对石家庄市2021年初新冠疫情的特点以及采取的一系列干预措施的效果进行了分析和评估。研究发现潜伏期明显长于发病间隔，表明在感染者出现症状之前可能已产生大量的二代病例。与进行大规模核酸检测相比，高效的密切接触者追踪和隔离在控制疫情上更有效。本研究的结果为疫情防控提供了重要的参考和建议。
2021年1月2日至2月14日，石家庄市累计报告了869例新冠肺炎确诊患者(不含无症状感染者)；女性患者占59.8%；患者相对年轻(年龄中位数：47岁)，20岁以下病例占16.3%；80.7%的病例集中在藁城区，其中90.9%居住在增村镇(图 1 A)；89.6%的病例在第三轮核酸检测(1月20日)前被发现/诊断(图 1 B,C)。
图 1 石家庄市新冠肺炎确诊病例地理分布及流行曲线。石家庄市(A左)和藁城区(A右)；每日确诊病例数(B)、核酸检测阳性数(C)。
本研究使用最大似然法估计了发病间隔(serial interval)的最佳Gamma分布(shape: 1.63, rate: 0.25)，估计石家庄疫情中病例的平均发病间隔为6.6天(0.025th， 0.975th: 0.6, 20.0天)；使用哈密顿蒙特卡罗方法(Hamiltonian Monte Carlo method)估计潜伏期三种可能的分布(Weibull分布、Gamma分布和Lognormal分布)，并使用LooIc准则(Leave-one-out Information Criterion)选择最优分布。结果表明潜伏期符合Weibull分布(shape: 2.75, rate: 13.07)，平均潜伏期为11.6天(95%可信区间：10.6, 12.7天)。
图 2模型拟合结果及不同情境下模型预测的累计病例数。模型拟合结果(A)，黑色点是观测数据，红色实线是模拟值。不同情境下模型预测的累计病例数：潜伏期(B, 5-25天)、隔离时间(C, 14-28天)、综合隔离措施的效果(D, 基准值的0.8-1.2倍)、核酸检测有效性(E, 基准值的0.8-1.2倍)。F-K为不同潜伏期、隔离时间、综合隔离措施有效性和核酸检测有效性两两组合下的累计病例数；F-K中的黑色实线是等值线(869例病例)。
本研究构建了SEIR+q模型并对其进行校正(图 2 A)。研究使用校正后的模型评估了潜伏期变化、综合隔离措施（居家隔离/封城、集中隔离等）、核酸检测等措施对疫情发展和防控的影响。研究结果表明：在采取相同防控措施的前提下，当潜伏期缩短时，累计病例数增加，疫情持续时间变长；缩短隔离期、放松隔离措施，会导致累计病例数增加、疫情持续时间延长；核酸检测越有效(灵敏度、检测频率越高)，累计病例数越少，但对疫情持续时间影响不大(图 2 B-E)。当潜伏期缩短时，需要采取更加严格的措施来控制疫情的规模(图 2 F-H)。如果隔离时间缩短，需要采取更严格的综合隔离措施(居家隔离、密接集中隔离等)和核酸检测来控制疫情(图 2 I,J)。如果综合隔离措施的有效性下降10%，需要将核酸检测的有效性提高20%以上才能有效的控制住疫情的扩散(图 2 K)。
潜伏期延长导致新冠病毒在人群中更加隐蔽地传播；潜伏期比发病间隔长，表明在感染者出现症状之前就可能产生大量的二代病例。因此有必要适当延长隔离时间，以便跟踪所有可能受感染的人，从而控制病毒的传播。虽然采取综合的隔离措施和密集的核酸检测会带来巨大的经济负担，但是在免疫屏障建立之前，综合隔离措施和及时的核酸检测仍然是疫情防控的重要手段。
复旦大学公共卫生学院2021级博士生朱文龙为该论文的第一作者，王伟炳教授、姚烨副研究员为该论文的共同通讯作者。该研究得到比尔及梅琳达·盖茨基金会(Bill & Melinda Gates Foundation, Grant No. INV-006277)、国家自然科学基金项目(Grant No. 82073612)、上海市卫健委(Grant No. GWV-10.1-XK16)和上海市科学技术委员会(Grant No. 20dz1200600)的资助。