Science:余宏杰教授研究表明增加社交距离有效降低新冠病毒的传播

2020-04-30 余宏杰 复旦大学

<p>近期,复旦大学公共卫生学院<span style="color: #ff4c41;"><strong>余宏杰</strong></span>课题组在增加社会距离对新型冠状病毒传播的影响领域取得重要进展,研究结果以“Changes in contact patterns shape the dynamics of the COVID-19 outbreak in China”为题,于北京时间4月29日22点在线发表在<span style="color: #ff4c41;">Science</span>(论文链接:https://science.sciencemag.org/cgi/doi/10.1126/science.abb8001)</p> <p>在湖北省武汉市发现、确认的新型冠状病毒肺炎已引起全球大流行。余宏杰课题组的前期研究表明,中国政府所采取的迅速隔离病例、追踪病例的密切接触者、严格限

近期,复旦大学公共卫生学院余宏杰课题组在增加社会距离对新型冠状病毒传播的影响领域取得重要进展,研究结果以“Changes in contact patterns shape the dynamics of the COVID-19 outbreak in China”为题,于北京时间4月29日22点在线发表在Science(论文链接:https://science.sciencemag.org/cgi/doi/10.1126/science.abb8001)

在湖北省武汉市发现、确认的新型冠状病毒肺炎已引起全球大流行。余宏杰课题组的前期研究表明,中国政府所采取的迅速隔离病例、追踪病例的密切接触者、严格限制人群流动和接触、提高人群对疾病和预防的认知等防控措施,有效地切断了病毒在社区水平的传播,为阻断湖北省外的本地传播和扩散蔓延做出了重要贡献(Zhang J et al, Lancet Infectious Diseases 2020)。

然而,年龄、接触模式、增加社会距离、人群易感性和疾病传播动态之间的相互作用尚不清楚。为此,余宏杰课题组开展了一项流行病学模型研究,旨在阐述增加社会距离对新型冠状病毒(SARS-CoV-2)传播的影响

课题组于2020年2月1日-10日在武汉和上海分别开展了人群社会接触的电话调查,随机抽取了1,193个样本,定量测量了疫情暴发期间两地全年龄组人群的社会接触模式的变化。

结果表明,疫情暴发期间,武汉和上海的平均每人每日接触人数减少了约80%。疫情前的社会接触模式呈现典型的同龄人接触和两代人接触的特征,学生间的接触人数最多,上班族次之。相比之下,暴发期间实施了严格的停工停学等措施,学生之间以及工作相关的接触几乎都消失了,大部分接触仅发生在家庭内部(图1)。

 

图1:基于年龄的接触矩阵,A:武汉新冠肺炎暴发前的接触矩阵;B:疫情暴发期间的接触矩阵;C:A与B的差值;D-F:上海的接触矩阵

为阐明增加社会距离、改变人群社会接触模式和疾病流行之间的相互作用,还需明确不同年龄段人群疾病易感性的差异。本研究进一步分析了新冠肺炎确诊病例的密切接触者的追踪数据,利用广义混合效应模型估计了各年龄段的相对易感性。

研究发现,SARS-CoV-2易感性存在年龄差异。相对于15-64岁人群,0-14岁人群易感性更低(OR=0.34, 95%CI 0.24-0.49),65岁及以上人群易感性更高(OR=1.47, 95%CI: 1.12-1.92)。

基本再生数R0是传染病传播模型中的一个重要参数,R0表示在完全易感的人群中,一个病例引起的二代病例数。基于以上社会接触矩阵以及人群易感性等参数,研究者采用下一代矩阵方法(next generation matrix approach)估计了干预措施采取前后对R0的改变。为阐明接触矩阵的变化以及人群易感性对疾病传播动态的影响,构建了SIR(易感者、感染者和移除者)模型。

研究结果表明,增加社会距离期间,接触模式的改变引起了R0的大幅降低,武汉和上海均可下降至流行阈值1以下。若假设人群易感性在各年龄段没有差异,结论依然如此。假设无干预措施下,SARS-CoV-2经过一年的传播,人群感染的罹患率平均为53%-92%,武汉和上海的差异较小(图2)。

图2:社会接触模式对疾病传播的影响,A:武汉增加社会距离期间的R0;B:上海增加社会距离期间的R0;C:无干预措施下武汉人群感染的罹患率;D:无干预措施下上海人群感染的罹患率

最后,研究者用相同的模型评价了上海市学校关闭对新冠肺炎流行的影响。基于课题组2017-2018年收集的上海市社会接触数据,估计了两种简化的学校关闭情形:1)学校完全放假时的接触模式,由节假日以及周末的接触数据估计而得;2)正常工作日(周一到周五)学校放假的接触模式,由正常工作日但将学校接触数据移除估计而得。

研究结果表明,学校完全放假模式仅可以阻断R0在1.5以内的传播,正常工作日学校放假的模式仅可以阻断R0在1.2以内的传播。对于新冠肺炎,假设R0为2-3.5,学校关闭可以降低全人群感染的罹患率以及日发病率的峰值,延缓疫情进展,但不会阻断其传播。R0为2.5时,学校完全放假可将日发病率的峰值减少64%,正常工作日学校放假可将日发病率峰值减少42%。

总之,仅采取学校关闭无法完全阻断新冠肺炎的传播,但可影响其传播动态,缓解医院的负荷(图3)。

图3:学校关闭对疾病传播的影响,A:增加社会距离以及学校关闭期间的R0;B:流行曲线和人群感染的罹患率;C-D:假设人群易感性相同时学校关闭对疾病传播的影响

本研究对武汉和上海采取的干预措施的有效性进行了研究。结果表明增加社会距离引起了人群行为的改变,可大幅降低人均每日接触人数,将主要接触控制在家庭内部,从而有效减少了新冠病毒的传播。在采取类似干预措施的其他地区,可采用家庭内部的接触网络进行模型研究。

目前尤为重要的是提出可行的长期干预措施,需综合考虑学校和工作场所关闭,以及大规模检测、密切接触者追踪等。未来还需要更加深入地定量研究干预措施的有效性、不同年龄人群的易感性、出现显性和隐性感染的相对风险、传染性等。

本文第一作者为复旦大学公共卫生学院博士后张娟娟,通讯作者为复旦大学公共卫生学院余宏杰教授和意大利Bruno Kessler Foundation Marco Ajelli。本研究得到国家自然基金委杰出青年基金(81525023)和上海市科学技术委员会应急攻关项目(20411950100)等项目的资助。

 

余宏杰,教授,博士生导师。获国家自然基金委“国家杰出青年科学基金”、教育部“长江学者特聘教授”、中组部“万人计划”科技创新领军人才、国家卫计委“突出贡献中青年专家”、“吴阶平-保罗杨森医学药学奖”和国务院“政府专家特殊津贴”。

余宏杰教授长期从事感染性疾病研究,研究领域主要是针对严重威胁全球公共卫生安全和我国人民健康的新发、重大传染病,包括Ebola、禽流感、手足口病、登革热、狂犬病、布鲁氏杆菌病、季节性流感、肺炎链球菌和流感嗜血杆菌病等,运用多学科交叉技术,开展经典流行病学、病人驱动的床旁临床研究、传播动力学、空间流行病学和改变政策驱动的疫苗研究。

2010年以来,余宏杰教授作为负责人承担各类科研项目13项,包括国家自然科学基金委“杰出青年基金”、面上项目、国家科技重大专项、科技支撑计划、国家卫生计生委行业专项,以及WHO、美国NIH、美国CDC、李嘉诚全球卫生基金会等国际机构资助的科研课题。

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