传染病流行病学中基本再生数与有效再生数指标的研究进展

当一种新的传染病出现时,研究者们往往会用一些流行病学指标来衡量它的传播能力,其中一类重要的指标就是基本再生数(R₀)和有效再生数(R_e)。然而,R₀和R_e的定义、计算方法和结果解释等在许多场景中被错误地理解,甚至误用。本文围绕R₀和R_e的定义、计算方法、两者关系、影响因素、流行病学意义、应用注意事项以及常见传染病的基本再生数等进行综述,为卫生决策部门利用R₀和R_e制定针对性疫情防控措施提供参考。     

陕西省新型冠状病毒肺炎的流行病学参数估计与特征分析

目的基于陕西省卫生健康委员会官方网站发布的病例资料,估计新型冠状病毒肺炎(COVID-19)传播的流行病学参数,包括代间隔(SI)、基本再生数(R_0)及实时再生数(R_t)。方法使用极大似然估计,分别利用Gamma、Weibull、Lognormal分布拟合出SI的概率分布,根据改进的赤池信息量准则(AICc)确定SI的最优分布;基于非线性回归针对累积确诊病例数拟合Richard增长模型的增长率r,从而估计R_0;基于贝叶斯框架,计算R_t。结果从陕西省245例本地确诊病例中挖掘出49条传播链,从中获取SI数据;通过AICc确定陕西省COVID-19的SI服从Gamma分布,均值为6.31d(95%CI:5.98～6.43),标准差为3.94d(95%CI:3.01～5.03);累积确诊病例数的增长率r为0.23(95%CI:0.21～0.24),R_0为3.11(95%CI:2.91～3.40),R_t整体呈下降趋势,于2月10日(R_t=0.95(95%CI:0.76～1.16)起降至1以下,2月18日起稳定在0.35左右。结论相比MERS和SARS,COVID-19的SI较小,而R_0偏大,R_t整体为下降趋势。此结果说明,COVID-19是一种传播性极强的传染病,对确诊患者隔离治疗、对疑似病例隔离观察、对密切接触者及时追踪、全民自觉隔离与防护等措施均能有效减小疫情的爆发规模。     

云南省瑞丽市新型冠状病毒肺炎暴发疫情传播力和控制效果模型分析

目的 针对2021年3月末瑞丽市COVID-19疫情暴发,本研究应用更新方程模拟COVID-19在瑞丽市的传播过程,快速测算其传播的流行病学参数传播序列间隔(SI)、再生数(R)及其在加强防控措施干预下的变化,为边境地区疫情防控策略提供科学依据。方法 收集官方网站公布的2021年3月30日至4月16日瑞丽市的病例信息,用Excel 2019软件进行流行病学分析,使用R 4.0.5软件建立更新方程模型,用马尔可夫链蒙特卡罗算法(MCMC)采样计算各参数值的中位数与95%置信区间,对不同索引病例情况下疫情发展进行预测,研究疫情防控政策执行效果。结果 2021年3月30日至4月16日,瑞丽市累计报告确诊病例90例,无症状感染者43例,共133例,其中19例无症状感染者转为确诊病例,确诊病例和无症状感染者的年龄中位数分别为32、28岁。通过模型得到SI中位数约为5.00(95%CI: 4.22～7.31)天,标准差中位数约为24.67(95%CI: 12.05～27.91)天; 在疫情暴发较早阶段,再生数R约为1.42(95%CI: 1.31～1.80),加强防控措施后1周内,R下降至0.58(95%CI: 0.07～0.72),位于临界值1.0以下; 模型预测4月17日以后,每天新增感染者数量≤1例。结论 在合理推测索引病例的前提下,更新方程模型能较好地拟合疫情数据,其预测瑞丽市的疫情将在短时间内得到控制。瑞丽市的防控措施和经验可为类似边境地区的防疫工作提供有益借鉴。     

2021年初河北省新型冠状病毒感染疫情动力学建模与回顾性分析

目的 分析2021年1月河北省新型冠状病毒感染疫情的流行规律。方法 本研究基于河北省2021年1月2日—3月3日的疫情数据，使用Richards生长曲线模型拟合累计确诊病例数，估计疫情的增长速度与流行拐点，构建包含无症状感染者动力学模型，拟合现存无症状病例数与现存确诊病例数，计算基本再生数，通过敏感性分析探究关键参数对基本再生数的影响。结果 两个模型拟合效果较好，河北省疫情的增长速度为0.398 5，流行拐点为2021年1月13日，基本再生数为3.269。敏感性分析结果表明，单位时间内接触数、每次接触传播的有效接触率与单位时间内潜伏者向染病者转移的速率对基本再生数有影响。结论 河北省2021年1月新型冠状病毒感染疫情防控措施效果较好，加强人群疏远策略的实施以及疾病监测可以有效控制疫情的扩散。     

中国新型冠状病毒德尔塔突变株传播强度分析

目的 了解我国新型冠状病毒Delta突变株（B.1.617.2）随时间变化的传播强度。方法 基于2021年5月21日至9月2日各级卫生行政部门报告的四次Delta突变株疫情信息和首发病例的省份,四次疫情简称为广东疫情、云南疫情、江苏疫情和河南疫情,使用最大似然估计法计算基本再生数（R0）和有效再生数（Rt）,并结合各地方政府所实施的管控策略对Delta突变株随时间变化的传播强度进行分析。结果 研究期间,中国在广东、云南、江苏、河南等15个省先后发生四次Delta突变株疫情,R0分别为3.36（95%CI: 1.95~5.32）、3.57（95%CI: 2.01~5.79）、4.07（95%CI: 2.54~6.12）和3.48（95%CI: 2.50~4.69）;四次疫情的Rt呈现不同动态变化特征,广东疫情和郑州疫情的Rt表现为稳定下降,并分别在第20日、第8日降低至1以下,与实际两次疫情逐步得到控制的结果一致;云南疫情的Rt在第14天后出现于1附近震荡,与其零星暴发疫情一致;南京疫情的Rt于第11天出现一次较大反弹,与疾病向外扩散后病例检出峰值时间一致。结论 中国Delta突变株R0范围为3.57~4.07,传播能力明显高于野生型。Rt能够反映实际疫情传播强度的变化,但基于报告日期的计算方法与病例报告日期关联密切,存在一定的滞后性。     

新型冠状病毒肺炎疫情预测建模、数据融合与防控策略分析

自2019年12月以来,武汉暴发的COVID-19疫情由于春节人口流动快速蔓延,自2020年1月23日起全国大范围实施围堵缓疫策略,并不断提高检测和检出率,有效地抑制了疫情快速蔓延的趋势。在COVID-19爆发的早期,如何利用数学模型并结合少量和实时更新的多源数据,对疫情进行风险分析,评估防控策略的有效性和时效性等具有非常重要的现实意义。本研究将结合前期研究基础,系统介绍如何依据疫情发展的不同阶段和数据的完善,逐步建立符合我国防控策略的COVID-19传播动力学模型,给出模型由自治到非自治,风险评估指标由基本再生数到有效再生数,疫情发展与评估由早期的SEIHR传播动力学决定到最终取决于隔离人群和疑似人群规模的演变等的重要研究思路。     

中国新型冠状病毒肺炎疫情基本再生数评估

目的 目前湖北省的新型冠状病毒肺炎(COVID-19)确诊和疑似病例的数量仍在增加。国内外多个团队对疫情发展进行了模型预测,但结论并不统一。因此,开展本次疫情的预测模型研究、评估COVID-19的基本再生数(basic reproduction number,R₀),对于评估病毒的传播能力以及一系列控制措施的效果具有重要意义。方法 收集从湖北省2020年1月17日到2月8日期间每天报告的确诊病例数等数据,分别采用指数增长方法(exponential growth,EG)、极大似然法(maximum likelihood estimation,ML)、序贯贝叶斯方法(sequential Bayesian method,SB)和时间相关基本再生数(time dependent reproduction numbers,TD)估计R₀值。结果 由观测病例数和4种方法预测的病例数的拟合情况可知,EG方法拟合效果最优。EG方法估计COVID-19湖北省R₀的值为3.49(95%CI:3.42~3.58)。采取封城控制手段期间,EG方法估算R₀值为2.95(95%CI:2.86~3.03)。结论 在传染病流行初期,适合采用EG方法估算R₀。同时需要采取及时有效的控制措施,进一步降低COVID-19的传播速率。     

一起奥密克戎变异株引起的新型冠状病毒感染本土疫情流行特征与传播动力学分析

目的 分析云南省边境某县一起由奥密克戎变异株（BA. 2）引起的新型冠状病毒感染（新冠）本土疫情的流行特征及传播动力情况，为今后新冠疫情防控策略制定提供参考依据。方法 收集2022年4月8—25日云南省边境某县报告新冠阳性病例的个案信息和流行病学调查资料，采用描述流行病学方法及传染病传播动力学方法进行分析。结果 本次疫情共报告202例病例，经测序为奥密克戎变异株BA. 2；男女性别比1∶1.6，各年龄段、不同疫苗接种史的人群均有发病；出现51个家庭聚集性发病；潜伏期（2.38±2.20） d，代间距（2.85±2.11） d；实时再生数（Rt）最高时达到4.76 (95%CI:3.37～6.39)，但在实施防控措施约9 d后，Rt迅速下降至1以内，与防控效果相呼应。结论 奥密克戎变异株的潜伏期短、代际传播时间短、传播隐匿且速度快、容易造成聚集性发病，防控部门应进行早期疫情研判和采取有效的防控措施，对及时、快速地控制住疫情态势发展具有至关重要的作用。     

河南省首起奥密克戎新型冠状病毒感染传播链和聚集性疫情分析

目的 分析河南省首起奥密克戎新型冠状病毒感染聚集性疫情和传播链，指导不同场所疫情防控。方法 将河南省安阳市2022年1月本土报告的奥密克戎病毒株感染者468例作为研究对象，收集其流行病学调查、实验室检测等信息，采用描述流行病学方法分析不同聚集性疫情和传播链的特点。结果 该起疫情传染源头为2021年12月28日从天津返回的大学生。468例感染者中，9例感染来源不明确，其他459例共理清寄宿制学校链(304例)和A村链(155例)两大传播链；寄宿制学校链通过学校的老师和学生在校外的家庭接触、聚餐、就诊、邻居接触、集中隔离行为传播；A村链病例通过超市购物、参加葬礼、牙医诊所就诊、聚餐、工厂工作、家庭接触、打牌等行为造成疫情传播，J-W超市和L工厂传播链造成的病例数较多，存在拖尾现象。主要涉及8起聚集性疫情，包括1个学校(283例)、1个村庄(35例)、 1个小区楼栋(20例)、 2个超市(29例)、 1个工厂(8例)、 1起牙医诊所相关(10例)、 1起葬礼相关(10例)。寄宿制学校基本再生数R₀为5.46 (95%CI:3.11～8.77), A村R₀     

某高校甲型H1N1流感传播元胞自动机模拟研究

目的探索元胞自动机（CA）在模拟分析甲型 H1N1 流感暴发传播中的应用价值。方法通过中国知识基础设施工程（CNKI）查询 2009年1月—2015年3月间公开发表的甲型 H1N1 流感相关文献,按纳入标准选择并提取流感疫情数据,并以重庆市某综合性大学2009 年 10 月 12 日—11月 20 日发生的一起甲型H1N1流感疫情为数据原型,利用 Matlab 7.0 软件构建CA模型,对疫情进行模拟和分析。结果该高校共有在校学生17 820名,2009年流感疫情持续时间为 40 d,当近距离有效感染发病率为0.04 时,CA模型对此次疫情的模拟情况最好,基本再生数为 1.202。结论CA在模拟一定条件下经空气传播性疾病的流行特征方面具有一定的可靠性,可为疾病的预防与控制提供参考依据。     

上海市青浦区一起建筑工地新冠病毒Omicron变异株聚集性疫情流行特征分析

【目的】对新冠病毒Omicron变异株引起的建筑工地聚集性疫情的流行特征进行分析,为疫情防控工作提供依据。【方法】收集上海市青浦区一建筑工地新冠病毒感染者的人口学特征、建筑工地基本情况等信息,采用描述流行病学方法进行分析,应用R软件计算基本再生系数(R₀)和实时再生系数(R_t)。【结果】2022年4月12日—5月8日,该建筑工地累计报告感染者314例,罹患率60.62%;不同性别罹患率差异无统计学意义(χ²=0.358,P=0.550);工人和管理人员罹患率差异有统计学意义(χ²=10.868,P<0.001);接种过疫苗与未接种过疫苗者罹患率差异无统计学意义(χ²=2.861,P=0.091)。感染者年龄在5个月～68岁,M(P25,P75)为49.0(39.8,54.0)岁,以男性为主(83.44%)。疫情主要集中在工人宿舍区,各宿舍区各楼栋均有感染者报告,不同楼栋罹患率在33.33%～87.50%。43%的感染者出现临床症状,以咳嗽(33.33%)、发热(30.37...     

学校及托幼机构流行性感冒疫情传播能力评估和停课措施效果评价

  目的  评价学校及托幼机构流行性感冒聚集性疫情传播能力和停课措施效果,为制定疾病管理策略和控制措施提供依据。  方法  采用SEIAR动力学模型对深圳市福田区学校发生的流行性感冒疫情数据进行模拟,计算疫情的基本再生系数(R₀)来评价疫情传播能力,计算疫情的累计罹患率来评价停课措施的防控效果。  结果  学校流感疫情无干预情况下R₀值为8.44(8.01,8.89),不同类型学校流感疫情R₀值差异有统计学意义(F=9.52,P < 0.01),中小学校流感疫情的R₀值高于托幼机构(P < 0.05);A型流感疫情R₀值高于B型流感(t=2.71,P < 0.01),A型H3亚型流感疫情R₀值高于B型Victoria系(P < 0.05);停课4,7 d的疫情累计罹患率低于不采取停课措施的疫情(P < 0.05),而停课4 d与7 d的疫情累计罹患率差异无统计学意义(P>0.05)。  结论  学校流感疫情传播能力强,中小学校高于托幼机构;在涉疫班级达到停课标准时,建议停课4 d。     

广州市一起由新型冠状病毒Delta变异株引起的家庭聚集性疫情流行病学调查

  目的  分析广州市一起由Delta变异株(B.1.617.2)引起的COVID-19家庭聚集性疫情的流行病学特征,为相关疫情防控提供参考。  方法  从中国疾病预防控制中心传染病报告管理信息系统和流行病学调查资料获取病例信息,采用描述性流行病学方法对该起疫情的调查和特征进行分析描述。  结果  该起家庭聚集性疫情涉及6名确诊病例,其中男、女各3人,中位年龄为24.50岁,均无新型冠状病毒(简称新冠)疫苗接种史。病例1~4与确诊病例在某餐厅有同时段用餐史,在暴露后4~7 d陆续发病;家庭成员病例5、6则分别在病例1~4发病后2~5 d发病。除病例1、2是由社区集中核酸检测发现,其余4人均是作为病例1、2的密切接触者在集中隔离观察中检测发现。6名病例活动轨迹累计涉及24个重点场所,共甄别密切接触者427人,除病例3~6外无续发感染。  结论  结合疫苗接种和非药物类控制措施,重点关注和控制家庭聚集性发病,仍是阻断COVID-19疫情社区传播的重要策略。     

瑞丽市2021年7—11月COVID-19境外输入病例分子流行病学分析

  目的  分析瑞丽市境外陆路输入COVID-19病例的流行特征和基因组特征,为云南省边境疫情防控工作提供参考依据。  方法  收集2021年7月至11月瑞丽市境外陆路输入SARS-CoV-2感染者相关信息,对流行病学特征进行统计分析;筛选40例阳性样本使用Illumina公司二代测序平台进行高通量测序,分析基因分型情况及变异特征。  结果  研究期间瑞丽市累计报告SARS-CoV-2感染者796例,年龄范围1~85岁, 年龄M(IQR)为28.5(10)岁;男女性别比4.61∶1;职业以商业服务49.75%(396/796)为主;轻型、普通型占比95.60%。获得的34例测序结果按照Nextstrain分型法可分为3个型,24例属于21A(Delta)分支,9例属于21I(Delta)分支,1例属于20I(Alpha, V1)分支。  结论  本研究中的病例病毒基因分型主要分为三大支系且互相之间有一定差异,其中大部分为Delta株。应继续落实好边境管控措施,持续对境外输入病例进行病毒变异监测,以评估变异株对云南省疫情防控现状的威胁。     

乌鲁木齐市COVID-19传播的动力学模型研究

  目的  拟合新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市2020年7月COVID-19疫情流行状况,为疫情防控提供数量依据和理论支撑。  方法  利用仓室建模方法,考虑乌鲁木齐市在2020年7月COVID-19疫情期间所采取的追踪隔离措施,建立具有阶段性控制策略的动力学模型。利用新疆维吾尔自治区卫生健康委员会公布的2020年7-9月COVID-19的累计确诊病例数、累计治愈病例数、累计无症状病例数,使用非线性最小二乘法拟合所建立的模型。  结果  模型的参数估计:确诊速率为0.6,潜伏暴露者类和无症状感染者类的传染力系数分别为0.78和0.99,无症状感染者所占比例为0.4。参数敏感性分析表明,加大密切追踪隔离力度和减少接触能有效控制新增确诊病例。  结论  所建立的模型拟合实际数据效果较好;无症状感染者传染性较强;每日有效再生数变化趋势表明政府控制措施得当,控制效果较好;相关部门应加大密切追踪隔离力度、持续强调减少接触可以有效控制COVID-19的流行。     

中国COVID-19疫情的空间格局和时空演化

  目的  掌握COVID-19疫情的空间格局和时空变化特征,探索其分布和扩散规律,有助于更好地防控COVID-19疫情扩散。  方法  本文以2020年1月22日-5月26日中国COVID-19疫情省级逐日发病率数据为数据源,利用空间自相关技术分析COVID-19疫情的空间格局,并利用重心轨迹迁移算法对其进行时空演化分析。  结果  在研究时间段范围内,中国COVID-19疫情在省级尺度上具有较强的空间依赖性。2020年1月22日-5月26日,中国COVID-19疫情的全局空间关联程度呈由强变弱再增强的发展趋势,Moran's I在(-0.04,-0.02)区间内,均为负值且波动范围小;疫情总体呈现以湖北省武汉市为中心,向周围城市蔓延扩散且随机分布的空间格局,国内疫情主要以高-低集聚为主,高-高集聚集中在香港和澳门特别行政区,而湖北省一直处于高-低集聚模式,并且在研究时间段内高-低集聚模式只有湖北省一个省份,低-低集聚模式主要集中在黑龙江省和西藏自治区;T₁-T₃时间段疫情以武汉市为中心向西北方向急剧扩散,T₄-T₆时间段范围内疫情逐渐转为向西南方向发展扩散,T₇-T₉时间段内疫情向东北方向扩散蔓延。  结论  在今后的疫情防控工作中应更注重疫情空间扩散模式的研究,探索影响扩散的因素,为后期精准防疫措施的制定提供有力的理论支撑。     

2020年COVID-19疫情期间广州市法定报告传染病2015―2019年的变化情况

  目的  了解2020年中国COVID-19疫情期间广州市法定传染病报告发病变化情况。  方法  数据来源于全国法定传染病疾病监测信息报告管理系统,采用描述性流行病学分析方法,对COVID-19疫情不同突发公共卫生应急响应阶段广州市法定传染病报告发病率与2015―2019年同期平均水平进行比较,统计分析采用R 3.5.0软件。  结果  2020年四个不同阶段广州市法定传染病报告发病率分别为272.38/10万、51.16/10万、130.34/10万和664.25/10万,分别较2015―2019年同期平均水平上升187.76%、下降30.37%、下降57.64%和下降41.85%,尤其以丙类传染病变化最大。不同传播途径甲乙类传染病在一级响应启动后均明显下降,除自然疫源和虫媒传染病外,其余均在降为二级、三级响应后降幅缩小。从不同病种来看,以流行性感冒为代表的急性传染病均在重大突发公共卫生事件一级响应启动后较往年同期平均水平下降,且在降为二级响应后降幅继续增加;AIDS/HIV、梅毒、乙型肝炎(简称乙肝)等慢性传染病则在一级响应后较往年同期平均水平下降,但在二、三级响应后降幅缩小。  结论  COVID-19疫情期间,广州市各类法定传染病报告发病率下降,尤其是流行性感冒为代表的急性传染病,甚至在疫情后期也是如此。     

基于时间窗长短期记忆模型分析新型冠状病毒肺炎疫情

  目的  提出一种新的网络模型以解决COVID-19出现初期认知不够、检测能力受限以及潜伏期长等因素导致每天检测出的感染人数与真实感染人数存在差异的问题，并预测COVID-19疫情发展趋势。  方法  以历史时间窗检测出的数据为依据，将时间窗策略结合长短期记忆(long short term memory, LSTM)网络模型对世界各个地区的确诊人数进行预测分析。  结果  基于时间窗的LSTM网络模型与其他模型相比准确度较高。对时间窗宽度进行分析发现，当宽度取5时预测结果最接近真实数据，这与COVID-19的潜伏期普遍为3~7 d相吻合。  结论  该方法为COVID-19疫情发展以及其潜伏期的分析提供了参考。     

新型冠状病毒Delta变异株引起的宁波市镇海区本土疫情传播链分析

目的调查新型冠状病毒(新冠病毒)Delta变异株引起的宁波市镇海区本土聚集性疫情, 分析其传播链, 为新型冠状病毒肺炎(COVID-19)疫情防控提供参考依据。方法资料来源于现场调查收集2021年12月6-18日宁波市镇海区新冠病毒感染者个案信息。采用现场流行病学调查方法, 描述COVID-19病例流行病学特征和传播链。结果首例病例为途经中风险地区, 直接或间接接触阳性感染者而感染新冠病毒, 后继出现家庭内聚集性疫情, 并通过工作、生活、艾灸养生活动等密切接触而传播。疫情共持续14 d, 共报告确诊病例74例, 潜伏期M(Q1, Q3)为4.0(3.0, 5.8)d。所有病例均在一条传播链上, 传播6代以上, 代间距M(Q1, Q3)为3.5(2.0, 5.3)d。基因测序结果为Delta变异株(AY.4进化分支), 流行病学调查和基因测序结果均显示宁波市镇海区本土疫情与上海市疫情为同一起关联疫情。结论本起疫情传播链清晰, Delta变异株(AY.4进化分支)具有明显的家庭、封闭场馆、集中居住地聚集性, 要加强重点区域、重点人群健康管理, 提高核酸检测频次。