| COVID-19 階段性傳播能力評估模型 | Infectious Diseases of Poverty |
論文標題：A mathematical model for simulating the phase-based transmissibility of a novel coronavirus
期刊：Infectious Diseases of Poverty
作者：Tian-Mu Chen, Jia Rui et al.
發表時間：2020/02/28
DOI：10.1186/s40249-020-00640-3
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據世界衛生組織（WHO）報導，2020年1月7日中國官方確認武漢市不明原因肺炎的病原體為一種新型冠狀病毒（2019-nCoV）。該病毒於2020年2月11日被國際病毒分類委員會命名為嚴重急性呼吸症候群冠狀病毒2（SARS-CoV-2）。WHO也將該病毒引起的疾病稱為2019冠狀病毒病（COVID-19）。該病的傳播動力學特徵一直是公眾關注的焦點。雖然目前已有一些研究採用了數學模型計算了COVID-19傳播能力，但現有的數學模型並未考慮市場傳人這一關鍵的傳播途徑。
廈門大學公共衛生學院聯合北京建築大學理學院和中國科學院深圳先進技術研究院構建了多種群、多途徑的COVID-19傳播動力學模型，近期發表在開放獲取期刊Infectious Diseases of Poverty 上。該模型是國內最早公布的傳播動力學模型之一，曾於2020年1月19日在預印網站bioRxiv上公布（原文連結：https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2020.01.19.911669v1）。
研究者首先基於「蝙蝠-宿主-市場-人群」傳播網絡構建了COVID-19傳播動力學模型，網絡中的四個環節為蝙蝠B、未知宿主H、海鮮市場W、人群P。
病毒首先能在該四個環節內部傳播，如蝙蝠B和未知宿主H（可能為某種野生動物）均被分為易感、潛伏、染病、恢復四類，在蝙蝠B或未知宿主H內部，病毒通過染病個體和易感個體有效接觸後傳播並根據自然史逐漸由易感演變為恢復；儘管蝙蝠B和未知宿主H之間的接觸傳播途徑仍不明確，但模型假設SARS-CoV-2在兩個種群間可以通過某個有效途徑傳播。當野生動物通過捕獵方式被送往海鮮市場W銷售時，W與人群之間便產生了有效接觸的可能，並將病毒傳播至人群。
圖表來自研究作者
模型將人群分為易感者S、潛伏期者E、顯性感染者I、隱性感染者A、移出者R（恢復或死亡）五類。易感人群通過兩種途徑（人傳人和市場傳人）感染病毒。在人傳人途徑中，本研究假設隱性感染者A具有傳染性，傳播能力是顯性感染者I的k（0 < k < 1）倍。模型考慮人群自然出生率和死亡率，但疫情期間兩者對人群的影響相對較小，因而改為人口的流入量和流出量。
模型以微分方程組的形式模擬病毒從感染源（可能是蝙蝠）到人類感染的潛在傳播過程。由於「蝙蝠-宿主-市場」網絡難以明確探索，且公眾關注的焦點集中在海鮮市場與人群及人與人的傳播問題上，模型簡化為「市場-人群」（RP）傳播網絡模型。採用二代矩陣法（next generation matrix approach）從RP模型中推導基本再生數（R0）計算公式，並利用已發表的論文中的少量階段性數據測試了模型對R0的計算能力。微分方程求解採用四階龍格庫塔法，模型擬合數據的輸出結果的判定依據為最小均方根（least root mean square, LRMS），輸出的最優結果與實際數據進行擬合優度檢驗採用決定係數（R2）。
根據現有文獻將參數設置如下：人群感染後的潛伏期和潛隱期相同，均為5.2天（95%CI：4.1?7.0）；參考現有流感建模研究，將隱性感染比例設置為0.5，隱性感染者的排毒能力是顯性感染者的一半，隱性感染者的傳播能力是顯性感染者的一半；病例發病至首診時間間隔為5.8 天（95%CI：4.3–7.5）；隱性感染者傳染期為10天；SARS-CoV-2病毒在市場中存活時間為10天。
研究結果表明，模型具有計算R0的能力。計算結果顯示，SARS-CoV-2從市場傳給人的R0估計值為2.30，人傳人的R0估計值為3.58，這意味著將一個感染者引入其他易感人群所導致的繼發感染的預期數量為3.58。模型結果顯示，SARS-CoV-2傳播能力高於中東呼吸症候群（MERS）在中東國家的傳播能力，與嚴重急性呼吸症候群相似，但低於MERS在韓國的傳播能力。
研究者特別指出，該研究重點在於構建SARS-CoV-2多種群和多途徑傳播的動力學模型，模型計算的R0是基於少量發表的數據進行的，其計算結果用於測試模型的計算能力，因此該模型僅為有一手數據的研究者提供方法學參考。
摘要：
Background
As reported by the World Health Organization, a novel coronavirus (2019-nCoV) was identified as the causative virus of Wuhan pneumonia of unknown etiology by Chinese authorities on 7 January, 2020. The virus was named as severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) by International Committee on Taxonomy of Viruses on 11 February, 2020. This study aimed to develop a mathematical model for calculating the transmissibility of the virus.
Methods
In this study, we developed a Bats-Hosts-Reservoir-People transmission network model for simulating the potential transmission from the infection source (probably be bats) to the human infection. Since the Bats-Hosts-Reservoir network was hard to explore clearly and public concerns were focusing on the transmission from Huanan Seafood Wholesale Market (reservoir) to people, we simplified the model as Reservoir-People (RP) transmission network model. The next generation matrix approach was adopted to calculate the basic reproduction number (R0) from the RP model to assess the transmissibility of the SARS-CoV-2.
Results
The value of聽R0聽was estimated of 2.30 from reservoir to person and 3.58 from person to person which means that the expected number of secondary infections that result from introducing a single infected individual into an otherwise susceptible population was 3.58.
Conclusions
Our model showed that the transmissibility of SARS-CoV-2 was higher than the Middle East respiratory syndrome in the Middle East countries, similar to severe acute respiratory syndrome, but lower than MERS in the Republic of Korea.
（來源：科學網）
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