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  • SARS的流行和超级传染事件
  • 作者:佚名
  • 发表日期:七月 19, 2008
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  • 编者导读:在有效的疫苗和抗病毒药物研制出来之前，科学家最关心的是SARS流行的特征。从感染病毒到出现传染性需要多长时间？病人的传染性能保持多长时间？每一个病人会造成多少人感染？在SARS流行中一共会有多少人染病？当前控制SARS流行的公共卫生手段是否足够？SARS 会被彻底消灭，还是长期流行？

  • 　　〖北京〗早在一个多月以前，病毒学家就找出并确证了SARS的病原体——一种新型的冠状病毒。 随之而来的是世界各地实验室测出的大量的SARS病毒基因组序列。然而，流行病学家此时还在忙于找出SARS的流行趋势：SARS是一种什么性质的传染 病？上周，《科学》杂志网站发表了美国、加拿大、英国和中国香港的科学家对于SARS流行的数学模型的研究成果。他们的研究显示，如果公共卫生措施得 力，SARS的流行并非不可控制。

    数学模型
    　　在有效的疫苗和抗病毒药物研制出来之前，科学家最关心的是SARS流行的特征。从感染病毒到出现传染性需要多长时 间？病人的传染性能保持多长时间？每一个病人会造成多少人感染？在SARS流行中一共会有多少人染病？当前控制SARS流行的公共卫生手段是否足 够？SARS会被彻底消灭，还是长期流行？世界卫生组织（WHO）的传染病专家戴（Chris Dye）和盖伊（Nigel Gay）在《科学》杂志上伴随论文的一篇评论中提出了上述问题。

    　　为了解答这些问题，两个国际合作的研究小组对SARS传播的数学模型进行了研究。美国和加拿大的科学家研究了新加坡最初的205个SARS病例；而英 国和中国香港的科学家则研究了香港SARS最初10周的流行趋势。他们独立的研究结果都得出了一个相同的结论：如果不加控制，SARS很可能成为一个在世 界范围流行的传染病；但是，通过良好的基本公共卫生措施的干预，SARS并没有严重到不可控制的程度。

    　　“在早期，很难预测一场传染病如何传播，特别是由一种以前从未见过的病毒引起的疾病，”《科学》杂志的编辑、在英国剑桥工作的微生物学家艾什 （Caroline Ash）说。两个研究小组都使用了所谓的“SEIR”数学模型对SARS的传播趋势进行分析。SEIR的四个字母分别代表易感 （Susceptible）、潜伏（Exposed）、传染（Infectious）和康复（Recovered）病人。根据SEIR模型，科学家就能够 估计影响SARS流行的一些关键因素，比如未出现症状的时期和有传染能力的时期分别能持续多长，以及一个SARS病人平均能够传染多少个健康人的数字。结 果，两个研究小组都得到了大致相同的的结论，即在SARS流行的早期，平均每一位SARS病人大约能传染2—4名健康人。

    　　科学家使用所谓的“基本传染数”（basic reproduction number，用R表示）评估一种传染病的传播潜力。例如，当R=2，就意味着平均一个传染病人能够传染2个健康人。美国—加拿大研究小组计算出新加坡 SARS的基本传染数大约等于3。“我们相当确信，SARS比许多其他传染病的流行潜力低，”论文的作者之一、哈佛大学公共卫生学院的库珀（Ben Cooper）在一封电子邮件里对笔者说，“但是另一方面，如果不加干预，那么它的传染性足够使很大一部分人口患病。”

    不同传染病的基本传染数
    图1：不同传染病的基本传染数。根据库珀的数据绘制。（区间取了中值）©OurSci.org


    　　库珀解释说，其他许多传染病的“基本传染数”比SARS高得多。天花在疫情开始时的“基本传染数”R0是3.5到6；脊髓灰质炎（小儿麻痹症）的R0 是5到7；水痘的R0大约7到11；艾滋病的R0根据情况的不同，例如在乌干达的异性恋人群中是10到11；对于百日咳，这个数字大约是16到17。“基 本传染数”的高低，关系到在采取基本的公共卫生措施的情况下能否有效控制一场流行病的蔓延。“对于麻疹，相应的数字在10到20之间。这意味着，如果没有 疫苗，麻疹几乎是不能被控制的”库珀说，“然而，SARS的传染性足够低，以至于即使没有疫苗，它也有被控制的潜在可能性。”也就是说，单凭隔离等公共卫 生手段，就已经可能控制SARS的流行。

    　　但是，也不能轻视SARS的威胁。美国—加拿大研究小组在论文中写道，“即使SARS的基本传染数是2，如果对其与易感人群的接触不加限制，那么SARS就可能感染大多数人口。”

    控制措施
    　　两个研究小组的另外一个任务就是评估现有的应对SARS的公共卫生手段是否足够。通过对香港的SARS暴发情况的 分析，英国—香港的研究小组发现，在SARS暴发之初，基本传染数大约是2.7。研究者认为，传染率的下降主要应该归功于减少SARS病人与其他人的接 触，增强医院的控制手段，对与病人有接触的人进行隔离，以及在此期间人们自愿减少人员的流动与接触。但是加快病人入院时间并不是控制疫情的主要原因。

    　　香港的SARS疫情主要是由两个集中发病的区域引起的。一个区域是威尔士亲王医院，3月3日它收治了香港的源头病人（index case），随后有超过125人因此感染上了SARS。另外一个区域是位于新界的淘大花园E座，由于排水系统的原因，3月下旬这幢楼上的300多位居民受 到了SARS的感染。

    　　英国—香港的研究小组估算了采取包括限制香港各区域之间人口流动的隔离措施的效果，结果发现，香港SARS的“基本传染数”在3月19日已经降到了1，到了3月26日，这个数字是0.9。到了4月10日，这个数字仅仅有0.14。

    　　“基本传染数”等于1是SARS流行的一个重要转折点。小于1就意味着SARS不能有效的传递到下一个健康人，从感染率下降的意义上来说，这意味着SARS得到了控制。“根据他们的评估，香港的疫情在4月初就得到了控制，” 戴和盖伊评论说。

    假设在不同条件下SARS疫情在香港的发展
    图2，假设在不同条件下SARS疫情在香港的发展©Science
    　　英国—香港研究小组所使用的模型还有一个优点，那就是能够大致评估不同的公共卫生手段对SARS的控制情况。图2显示了当一次小的集中SARS暴发之 后的几种猜想。曲线A代表了没有采取任何控制措施的发病情况。显然，这将造成一场大灾难。曲线B于暴发出现的第三十天开始，把出现症状到入院治疗的间隔平 均缩短了2天，结果可以减少19%的发病人数。曲线C在B的措施的基础上，于第45天停止了各区域之间的人员往来，结果减少了76%的发病人数。在这种情 况下似乎已经足够控制疫情。曲线D是在B的基础上于第45天减少了50%的人员相互接触率和医院感染率。这样的措施能够阻止疫情的增长。曲线E在D的基础 上于第55天减少了70%的医院感染率，结果显示疫情能够得到非常迅速的控制。研究者在论文中写道“（这张图）说明，缩短从发病到入院的时间能够减少一些 发病率，但是仅仅依靠这一措施不足以控制SARS疫情——诸如增进医院的隔离措施、自愿减少人员接触和往来同样是必要的。”

    超级传染者，还是超级传染事件？
    　　SARS流行的另外一个引人注目的事件是所谓的“超级传染者”。根据广东、香港和新加坡的报告，似乎有一些SARS患者引起了很多人的感染。

    　　 5月9日美国疾病控制预防中心（CDC）出版的《发病率与死亡率周报》刊登了关于新加坡的“超级传染者”的流行病学调查报告。新加坡的源头病人是一位22 岁的女性患者。她于2月20~25日期间在香港的京华酒店（Metropole Hotel）居住。在那里，她染上了SARS并于25日出现发烧、干咳的症状。3月1日，她回到新加坡并住进了陈笃生医院的5A病房。3月11日，她被转 移到了8A病房。她一共造成了21人感染SARS，其中包括9个医护人员和12个家庭成员和探望者。病人的父母和一位探视者后来被证实死于SARS。

    　　但这并不是事情的了结。5A病房一位27岁的护士也被传染上了SARS。她于3月7日住进了8A病房。她导致了23人感染SARS，其中包括11个医护人员。

    　　不幸的第三人是一位53岁的病人，她于3月10日因为多种细菌感染和痢疾住进8A病房，12日出现了SARS症状。20日，她被隔离起来。由于本来就患有疾病，她于29日死亡。她导致了23人染上SARS，还有18个疑似病例。

    　　一位60岁的病人因慢性肾病和糖尿病于3月5日到20日住进了陈笃生医院的5A病房，显然，那是SARS的是非之地。24日，病人转院到了新加坡总医 院的57病房。直到4月4日胸部X光才显示出肺炎的迹象。病人立即被隔离了，然而在此之前他已经导致了40人染上SARS。

    新加坡的“超级传染事件”链
    图3，新加坡的“超级传染事件”链，图中1，6，35，130，127是所谓的“超级传染者”©CDC
    　　最后一位超级传染者是一位64岁的菜贩，他在3月31日探望了住在新加坡总医院的兄弟——也就是第4位超级传染者。他于4月5日出现症状，8日住进新 加坡国立大学医院。9日，当发现了他曾经访问过新加坡总医院的经历之后，他被转院到了陈笃生医院，3天后死亡。他一共导致了15人染上SARS。

    　　3月22日，陈笃生医院被指定为收治SARS确诊和疑似病人的医院，两天后，新加坡卫生部援引传染病法案，对所有接触过SARS患者的人进行强制隔 离。陈笃生医院的医护人员戴上了手套、隔离服、眼罩和N95口罩。全新加坡的医护人员每天测量两次体温。在采取了这些措施以后，新的“超级传染者”再也没 有出现。

    　　不过，在《科学》杂志的论文中，“超级传染者”已经悄悄的被“超级传染事件”这个名词所代替。“我理解WHO选择了“超级传染事件或者叫做SSE的术语”，库珀告诉笔者，“这可能部分是为了避免让所谓的‘超级传染者\’蒙上污点。”

    　　库珀的同事，论文的另一位作者李普赛奇（Marc Lipsitch）则说出了另一半的原因：“流行病学家越来越认为，那最好称为‘超级传染事件\’而不是‘超级传染者\’。一位患者感染了许多人这一事实可能 归结于感染者本身的生物学（特点），或者被患者最初得到的传染剂量，患者和其他人的接触环境，环境和传染途径等等。换句话说，认为超级传染是由于特定的感 染者——他本身与众不同——或者由于多个情况的联合，都为时尚早。”

    更精确的模型
    　　尽管两个研究小组对SARS流行的预测取得了相当好的结果，这些模型仍然存在一些缺陷。戴和盖伊在评论中提到，原 始数据的精确度会影响到数学模型的效果。在SARS流行的初期，误诊或者延迟诊断几乎是不可避免的。而数据的变化将会导致“基本传染数”和控制手段的效果 被错误估计。另外，如果有许多人接触到SARS病毒也不产生症状的话，那么对于一定的“基本传染数”，SARS流行的规模可能就更小。这需要未来的临床和 血清学研究才能查明到底有多大比例的人在感染SARS病毒之后不会发病。

    　　另外一个大问题在于超级传染事件。另一份论文的作者、伦敦帝国理工大学的弗雷舍（Christophe Fraser）承认，“偶然的‘超级传染事件\’可能已经在改变香港的SARS流行特征中扮演了一个重要的角色。” 库珀则认为，尽管超级传染事件很重要，“我们的分析显示，它对总的流行趋势贡献相对较小。他的贡献值大约占到总的‘基本传染数\’的1/5到1/10。它不 是无足轻重，但也不是极端重要。然而，由于‘超级传染事件\’是概率事件，它增加了疫情发展的不确定性。”

    　　SARS究竟会就此消失，还是长期在世界范围内至少是小规模的流行？答案仍然没有揭晓。“关于SARS最大的问题就在于我们能否从部分地区控制疫情达 到全球范围根除SARS，” 戴和盖伊说，“下一代SARS模型或许应该更复杂，涉及到更详细的空间的和随机的过程、作为病毒库的动物、季节因素和多种传染模式。”

    　　References:

    　　1. Severe Acute Respiratory Syndrome --- Singapore, 2003 |Story|
    　　2. MPublic Health Measures Can Contain SARS, Two Modeling Studies Suggest|Story|
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  • 【引用地址】http://www.suanshu.net/test.aspx
  • 【关键字】数学模型SARS疫情
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