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Imperial College London:对中国武汉地区新型冠状病毒病例的潜在总数的估计

来源:2020-02-20

  20191231日,世界卫生组织(World Health Organization, WHO)中国办事处接收到来自中国湖北省武汉市不明原因肺炎病例报告[1]。一种与中东呼吸综合征病毒和SARS病毒相关的新型冠状病毒(2019-nCoV)自此被发现[2] 

  截至2020116日,武汉市已确诊41例病例(包括2例死亡 [3]),另有3例旅客确诊病例 [4-7],其中泰国2例,日本1例。大多数病例与武汉市海鲜批发市场暴露有关,为遏制疫情扩散,该批发市场已于202011日起休市。虽然这三名旅客都有到武汉市旅行的经历,但他们并未前往与其他病例有关的海鲜批发市场 [2] 

  通过利用在中国以外发现的病例数,可以推断出截至目前武汉市内可能发生的临床上具有可比性的病例数(见方法部分)。 

  研究者们估计,截至2020112日(任一病例的末次报告发作日期),武汉市预估共有17232019-nCoV病例(95%CI427-4471)出现症状。 

  该估计值基于以下假设: 

  l  武汉国际机场的服务范围的人口为 1900 万人 [1] 

  l  感染和检测之间的平均延迟天数为10天,包括5-6天的潜伏期 [8,9] 和病例从症状发作至检测/住院延迟4-5天(在泰国和日本检测到的病例分别在发作后3天和7天住院)[4,10] 

  l  过去两个月,武汉的国际旅行总量为每天 3301名乘客。帝国理工学院的2018IATA数据显示[11],排名前20的国家目的地旅行量为每天3,418名外国乘客,再利用2016IATA数据,对后一数据中出现的春节旅行高峰(今年尚未到来)和前往前 20 个目的地名单以外国家的旅行进行校正后获得这一估计值。 

  文章声明 

  1.研究者们假定出境旅行持续时间足够长,以至于一名进行国际旅行的武汉居民在感染后会出现症状并在海外被发现,而不是在返回武汉后被发现。也未考虑到这样一个事实,即抵达武汉的国际旅客(例如在日本发现的病例)预期暴露时间更短,因此感染风险低于本地居民。需要更多数据才能正确解释这两个因素,但会增加对病例总数的估计。 

  2.研究者们估算的对象为疾病症状严重且需要住院的病例的潜在数量(在泰国和日本发现的病例均为中重度症状)。该估算结果中不包括轻度症状或无症状的病例。 

  3.2019-nCov 的潜伏期未知,但接近 MERS-CoV  SARS 的估计值 [8,9] 

  4.研究者们假设国际旅行与2019-nCoV暴露的风险或感染状态无关。如果人畜共患病暴露偏向于较富裕的人群,则旅行频率可能与暴露相关。此外,一些旅行活动可能与感染状态(寻求海外医疗帮助)或武汉接触者的感染状态(这可能适用于在日本发现的病例)存在因果关系[10]。考虑这两种相关性都会增加病例旅行的概率,从而降低我们对病例总数的估计。 

敏感性分析 

  研究者们探索了总病例估计值对假设的敏感性: 

  1.检测窗的持续时间(探索8天的较低值); 

  2.武汉机场的服务人口规模(假设可能为1100万(武汉市人口)[12],而非1900万(整个大都市地区的人口)[1]); 

  3.国际上病例报告的真正输出情况。 

   1 总结了基线假设和探索的替代方案。研究者们注意到,目前报告的病例数(44)显著低于最保守方案的下限(190例病例,方案3)。 

   1:基于基线假设和探索的替代方案的估计病例数 

 

基线 

方案 1 

方案2 

方案3 

方案4 

输出确诊病例数* 

3 

3 

3 

2 

4 

从武汉国际机场出发的每日国际旅客量1 

3,301 

3,301 

3,301 

3,301 

3,301 

武汉机场有效服务人口 

1900  

1100  

1900  

1900  

1900 

检测窗口期(天) 

10 

10 

8 

10 

10 

估计的病例总数(95%CI) 

1,723 

996 

2,155 

1149 

2,298 

(427 - 4,471) 

(246 - 2,586) 

(535 - 5,590) 

(190 - 3,549) 

(712 - 5,341) 

  *报告的国际检测确诊病例数。1根据[11]报告的3个月总数并校正了春节期间的旅行高峰计算而得(见总结)。 

  结论 

  武汉爆发的新型冠状病毒引起的中度或重度呼吸道疾病病例很可能比目前报道的病例数还多。该文献展示的估计值表明,应扩大监测范围,纳入武汉地区和其他临近的城市的所有肺炎或重度呼吸道疾病住院病例。此次分析未直接讨论传播途径,但既往类似规模的SARSMERS-CoV爆发经验表明,不应排除人与人之间传播。 

  

    参考文献 

  [1]World Health Organization. WHO | Pneumonia of unknown cause – China. WHO. 2020. 

  [2]World Health Organization. WHO | Novel Coronavirus – China. WHO. 2020. 

  [3]Siong O. Olivia Siong on Twitter: “JUST IN: China is reporting a second death in the pneumonia outbreak in Wuhan, which has since been linked to a new coronavirus https://t.co/rtoT1JDdPu” / Twitter. [cited 16 Jan 2020]. Available: https://twitter.com/OliviaSiongCNA/status/1217846515026104320 

  [4]World Health Organization. WHO | Novel Coronavirus – Thailand (ex-China). WHO. 2020. 

  [5]NHK WORLD-JAPAN. Japan confirms 1st case of new coronavirus | NHK WORLD- JAPAN News. [cited 16 Jan 2020]. Available: https://www3.nhk.or.jp/nhkworld/en/news/20200116_23/ 

  [6]New York Times. Japan and Thailand Confirm New Cases of Chinese Coronavirus - The New York Times. [cited 17 Jan 2020]. Available: https://www.nytimes.com/2020/01/15/world/asia/coronavirus-japan-china.html 

  [7]Today Online. Thailand finds second case of new Chinese virus, says no outbreak - TODAYonline. [cited 17 Jan 2020]. Available: https://www.todayonline.com/world/thailand-finds-second-case-new-chinese-virus- says-no-outbreak-1 

  [8]Cauchemez S, Fraser C, Van Kerkhove MD, Donnelly CA, Riley S, Rambaut A, et al. Middle East respiratory syndrome coronavirus: quantification of the extent of the epidemic, surveillance biases, and transmissibility. LANCET Infect Dis. 2014;14: 50– 56. doi:10.1016/S1473-3099(13)70304-9 

  [9]Donnelly CA, Ghani AC, Leung GM, Hedley AJ, Fraser C, Riley S, et al. Epidemiological determinants of spread of causal agent of severe acute respiratory syndrome in Hong Kong. Lancet. 2003;361: 1761–1766. doi:10.1016/S0140- 6736(03)13410-1 

  [10]Ministry of Health Japan. 新型コロナウイルスに関連した肺炎の患者の発生について. [cited 16 Jan 2020]. Available: https://www.mhlw.go.jp/stf/newpage_08906.html 

  [11]Bogoch II, Watts A, Thomas-Bachli A, Huber C, Kraemer MUG, Khan K. Pneumonia of Unknown Etiology in Wuhan, China: Potential for International Spread Via Commercial Air Travel. J Travel Med. 2020 [cited 16 Jan 2020]. doi:10.1093/jtm/taaa008 

  [12]Xinhua News. 武汉常住人口突破1100 城市吸引力稳步提升_新华网. [cited 16 Jan 2020]. Available: http://www.hb.xinhuanet.com/2019-03/26/c_1124281764.htm 

  注:计算方法 

  利用国际报告的病例,可以推断出武汉市内迄今为止可能发生的相当病例的规模。 

  需要医疗帮助的总病例数可由下式得出: 

总病例数 = 

  其中,任一病例在海外被发现的概率(p)可由下式得出: 

p=国际每日旅行概率×病例检出的平均时间 

  每日旅行概率计算如下: 

每日旅行概率= 

  最后,平均检出时间可由下式得到近似值: 

  平均检出时间=潜伏期+从症状发作至检测的平均时间 

  根据海外检出病例数 X 以二项分布为 BinpN)的观察结果计算置信区间,其中 p = 海外检出任一病例的概率,N为病例总数。因此,NX的负二项分布函数。表1中的结果是使用该负二项式似然函数获得的最大似然估计值。