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第二章

定量

新冠肺炎究竟有多危险?

上一章我们讨论了新冠病毒和新冠肺炎的性质问题,特别是我们是如何发现新冠病毒,并且真正了解新冠病毒和新冠肺炎之间的因果关系的。对于任何一种全新的传染病,这些信息对于我们开展有针对性的控制、追踪、预防、诊断和治疗工作,都是至关重要的。

接下来我们来看一个需要更多的定量分析,但对于疾病防控和诊疗也同样关键的问题:

新冠肺炎这种全新疾病,到底有多危险?

当然,站在2020年底这个时间点去回顾,我们对新冠肺炎的严重性会有更清晰的判断——至少全球各国的新冠肺炎死亡人数是实打实的参考指标。但更重要的问题是,面对一种全新的疾病,科学有没有什么办法,能够尽快帮我们搞清楚它的严重程度,并据此设计出科学合理的防控政策?

请注意,对于一种全新的疾病,我们当然会从日复一日的临床案例中得到提示,但是这种随机和小样本的观察往往会有以偏概全的麻烦。

比如说,你一定从新闻上看到过,有些人仅仅在菜市场里或者电梯里与新冠肺炎患者聊了几秒就被传染,但也有些人和患者在一个家庭里生活,朝夕相处也仍然没有被感染。类似的,有些新冠肺炎患者症状非常轻微,最多就是有点咳嗽,休息几天自己就好了;有些压根就没有任何临床症状,甚至自己都不知道自己得病了。但与此同时也有一些病情非常严重的患者,也许刚发病的时候一切还好,半天或一天的时间就会急剧恶化甚至死亡。有的时候,除了肺部出现严重感染,患者的身体多个脏器也会严重受损,甚至出现丧失嗅觉、味觉,脚趾出现紫色肿大(“新冠脚趾”)等听起来和肺炎八竿子打不着的症状。

这样一来,新冠肺炎的严重性就显得面目模糊,它到底有多容易传播?一旦患病有多严重?

我们接下来就好好聊聊这个话题。

我们分别来分析一下新冠肺炎的传播能力和致病能力。

在定量分析传播能力之前,我们先明确一下新冠肺炎的传播途径 [20]

作为一种呼吸道传染病,人们很容易想到飞沫传播和接触传播这两个传统途径。在患者咳嗽、打喷嚏甚至高声说话的时候,病毒颗粒会伴随着飞沫喷射而出。病毒颗粒可能直接沾染到附近的人,进入他们的呼吸道;也可能附着在门把手、电梯按钮这样的载体上,间接被其他人触碰。这些方式都有可能形成新的感染。

存在一些争议的是所谓气溶胶传播的方式。这指的是随患者飞沫散播的新冠病毒颗粒也许能够附着在体积更小的颗粒上,在空气中悬浮飘散一段时间(可以长达几小时),路过的健康人可能在自身毫无知觉的时候就已经接触到空气中悬浮的病毒颗粒了。可想而知,这是一种威胁更大、更隐匿的传播方式。但在新冠肺炎的传播过程中,气溶胶传播出现的频率有多高、扮演的角色有多重要,却不那么好确定。目前大家普遍的看法是,气溶胶传播这种方式只会在某些特定的场合出现,特别是病毒浓度很高,而且特别密闭和拥挤的空间,如医院病房、健身房、餐厅、公交车内等 [21] [22] [23]

带着这个信息,我们再来仔细分析新冠肺炎的传播能力。关于传播能力,在流行病学上有一个专有名词,叫作“基本传染数”(basic reproduction number, R 0 )。它指的是一个患者在整个病程中(从发病到痊愈/死亡),平均能够传染几个人。显然,任何一种能够流行的传染病,R 0 肯定得大于1,否则越传越少自己就消失了。而R 0 越大,一种疾病的传播能力当然就越强。比如说,季节性流感的R 0 为1.3左右,1918年大流感的R 0 为2.1左右,而麻疹的R 0 则高达11~18。相应地我们也确实看到,家里有人得了流感,其他家属不见得就会中招,但麻疹往往会在一个社区、一个学校集中暴发。

那新冠肺炎的R 0 是多少呢?

在一个理想世界里,R 0 是一个可以被实时追踪和准确计算的数字,只要我们能够掌握每一个时间点到底有多少新冠肺炎患者就行了。打个比方,如果我们知道,从一个新冠肺炎患者发病开始算,到他把病毒传染给另一个人并发病确诊,平均需要4天。然后我们发现第一天一共有100个患者,到第四天一共有400个患者(100+300),到第八天一共有1600个患者[(100+300)+1200]。那我们就可以计算得知,平均一个新冠肺炎患者能传染3个人,R 0 =3。

但你肯定也能想到,这是一个过度理想化的描述,在真实世界里对R 0 的计算显然做不到如此精确。

首先,患者之间传播的速度就是一个很难精确衡量的数字——因为你需要明确知道谁传染了谁,还得知道他们到底是哪一天发病的。在疫情之初,这两个数据都很难统计得非常精确。

其次,在真实世界里,想要搞清楚精确的发病人数本身也有很大的困难,遗漏和重复无法避免,而因病死亡和已经痊愈的患者还需要加以剔除。

更要命的是,在真实世界场景里,疾病的传播显然不可能如此“均匀”。在不同的气候环境、不同的人群当中、不同的防护措施下,疾病的传播速度肯定会不同,这当然就让R 0 的计算变得非常复杂。从某种程度上说,科学家们只能基于不同的假设对R 0 进行各种各样的估计,永远也无法获得最精确的R 0

在疫情出现之初,根据极其有限的疾病案例,科学家们对新冠肺炎的R 0 给出过各种推测,低到一点几,高到五点几,在公众间还引起了一定程度的困惑和恐慌。这确实有点无奈,因为当时科学家们手里掌握的数据实在是太有限了。举个例子,在疫情初期,有些科学家只能通过武汉撤侨的飞机上出现了多少位患者,反过来估算武汉当地的患者比例和总人数,然后在此基础上分析新冠肺炎患者的变化趋势,这么粗糙的估计当然会影响分析的准确性 [24]

随着案例的积累,目前科学界对新冠肺炎的传播能力的推测逐渐聚焦到2.5附近。这个数字非常接近SARS的传播能力(R 0 为2~3),远高于季节型流感 [25]

然后我们再来看看对致病能力的定量分析。

在这方面,我们来主要讨论病死率这个指标,也就是在被新冠病毒感染的人群中会有多大比例死亡。这个数字当然忽略了不少有价值的信息(比如多大比例的患者需要住院,住院时间平均多长,多大比例的患者需要进入ICU,等等),但它仍然是衡量疾病严重程度的一个非常重要的指标,而且还能帮助我们更好地横向对比新冠肺炎的严重性。

粗看起来这个数字很容易获得。比如说,截至2020年12月底,全球报道的新冠肺炎病例接近9000万人,死亡接近200万人,两个数字相除,得到的病死率略高于2%。我国的数据,病例85000多人,死亡4634人,病死率略高于5%。

这两个数字当然非常高。做一个横向比较的话,季节性流感的病死率一般为0.1%~0.2%;载入史册的1918年大流感,病死率大约为2.5%。而让人至今闻之色变的SARS,病死率为10%左右。

但是对于新冠肺炎来说,这种简便的计算方法存在很大问题。

原因很简单,作为分母的患病总人数几乎一定是存在巨大偏差的。

因为,新冠肺炎整体上并不算是一种非常严重的疾病,大多数患者症状都比较轻微,还有相当比例的人根本没有出现症状。这些轻症患者和无症状感染者大概率不会去医院看病,更不太会接受新冠病毒的核酸检测,因此就不会被纳入正式的病例统计当中。

也就是说,新冠肺炎病例的统计数字肯定被低估了。如果把这部分被低估的数字加上,新冠肺炎的病死率应该低于2%。

而真正的问题在于,到底会低多少呢?这个信息会非常深刻地影响我们对新冠病毒的认知,以及对新冠肺炎的防控措施。

2020年9月1日,发表在《新英格兰医学杂志》上的一篇论文,为回答这个问题提供了非常重要的信息 [26]

这项研究是在冰岛完成的。冰岛是北欧的一个岛国,人口只有36万多,截至2020年6月中旬,官方报道的新冠肺炎病例约2000人,接近总人口的0.5%。换句话说,冰岛这个国家为我们提供了一个相对封闭的官方新冠发病率接近世界平均水平的小规模研究样本。更重要的是,冰岛这个国家虽小,却一直是人类基因研究的重镇,有足够的技术能力对国内人口进行大规模的调查研究。截至2020年6月中旬,这个国家15%的人都接受过核酸检测。这个比例很高,换算过来的话,相当于咱们中国给2亿人进行了核酸检测。

因此,如果能搞清楚在冰岛这个小规模样本里到底有多少人被新冠病毒感染,就能更加精准地估算新冠感染的病死率。

这个数字怎么获得呢?

你可能会想到全民普测核酸。但是,核酸检测固然是新冠肺炎临床诊断的金标准,却并不是一个很理想的监测人群感染率的方案。因为只有正在患病的人,体内才能测出新冠病毒的核酸;如果一个人已经被治好,或者什么都没做自己就好了,核酸检测是测不出来的。

更合理的方案是,检测血液中的新冠病毒抗体。一个人被新冠病毒感染后,人体免疫系统会被动员起来,产生能够识别并结合新冠病毒的抗体分子,对入侵病毒展开防御。即便在新冠病毒消失以后,新冠抗体也仍然会在血液里存在相当长一段时间。因此,相比核酸检测,抗体检测能够更好地反映出一个人在过去这段时间里有没有被新冠病毒感染过。

当然,这里还有一个技术问题要解决:想要用抗体检测的方法确定新冠病毒感染人数,要保证这种方法有足够的灵敏度,也就是确定能从被感染的人血液里测到抗体;同时,也要有足够的特异性,也就是确定没有被感染的人就不会检测出抗体。为了证明这两点,研究者们用了6种不同的抗体检测试剂做验证,证明了抗体检测的灵敏度和特异性都不错。一个人哪怕是几个月前被新冠病毒感染并且痊愈了,也能从他的血液中检测出抗体。

有了这个信息,研究者们就开始了大规模的抗体检测。他们不光彻底检查了冰岛的新冠肺炎确诊患者,也检查了这些患者的密切接触者,还随机挑选了几万名既没有确诊,也没有密切接触史的普通人,一共约3万人,也就是冰岛人口的10%,做了抗体检测。

研究的结果是,密切接触者当中有2.3%的人抗体阳性,普通人当中有0.3%的人抗体阳性,综合来看,冰岛应该大概有0.9%的人在过去几个月里感染过新冠病毒。

这个数字意味着什么呢?刚才我们说过,冰岛正式报道的新冠肺炎发病率不到0.5%。也就是说,至少在冰岛这个样本里,新冠肺炎的患者总数可能是正式报道人数的2倍左右。而如果用这个数字作分母,研究者们计算出,在冰岛,新冠肺炎的病死率是0.3%。这比我们刚才说的2%要低一个数量级。

当然,这只是冰岛一个小规模样本的统计结果,是不是能够推广到世界其他地区呢?

看起来应该是可以的。

2020年7月,《柳叶刀》杂志的一项研究为西班牙6万多人检测了新冠抗体,发现抗体阳性率为5%左右 [27] 。而西班牙正式报道的新冠肺炎患者人数是70多万人,占全国总人口的1.5%左右。换句话说,西班牙可能有超过2/3的新冠病毒感染者没有被发现和报道。

美国一项研究的发现就更惊人了。2020年7月,发表在《美国医学会杂志·内科学》的一篇论文,研究了美国10个不同地区的抗体阳性率。论文声称,在疫情初期,美国的新冠肺炎发病率至少比正式报道的数字高了10倍 [28] 。当然,这种巨大的差异,可能是美国在疫情初期的新冠肺炎检测能力过于低下所导致的。

综合这些分析来看,一个合理的猜测是,新冠肺炎的病死率为0.3%~0.6%。世界各国,不同时间点的多项小规模研究也基本证明了这一点 [29]

那么如何理解0.3%~0.6%呢?

单纯看数字的话,一种疾病的病死率越低,自然是越好,它意味着绝大多数患者都不会有生命危险。0.3%~0.6%的病死率,比之前推测的2%~5%的病死率让人放心不少。

但是,对新冠肺炎这种传播能力很强的疾病来说,症状普遍轻微,甚至存在大比例的无症状感染者,又对疾病防控提出了巨大挑战。

说得极端一点,真被感染了,大概率没事儿,这对患者本身是个好消息,但是对疾病防控却是个坏消息,因为会有很多人在不知不觉中被感染。

类比一下,埃博拉病毒感染的病死率是非常惊人的,有时可能高达90%,但如此剧烈的毒力也会限制病毒的传播。至今,埃博拉病毒只在非洲西部的特定地区流行过。2014-2016年的流行,总死亡人数在1万人左右。

作为反例,2009年H1N1猪流感的病死率非常低,只有0.02%,甚至比季节性流感还要低一个数量级,但却因此得到了非常广泛的传播,全球20%的人被感染,接近30万人死亡。

说到这里我们可以做一个简单的小结了。

定量来看,新冠肺炎的传播能力和SARS相当,比季节性流感高出2~3倍;它的病死率虽然比SARS低,但比季节性流感高出3~5倍。从这个角度来说,人们把新冠肺炎类比成2002-2003年流行的SARS,或者类比成每年都有的季节性流感,可能都是存在问题的。而这种不恰当的类比可能会在潜意识里影响人们对新冠肺炎的认知,让人们对防疫的前景出现判断偏差。

也许一个更合适的类比对象,是1918年大流感。

咱们之前也说了,看传播能力的话,1918年大流感的R 0 为2.1左右,低于新冠肺炎(2.5);看致病能力的话,1918年大流感的病死率为2.5%左右,则要比新冠肺炎高不少(0.3%~0.6%)。两个指标综合,也许我们可以做这样一个比较:如果说季节性流感的威胁是1,1918年大流感的威胁是50,那么新冠肺炎的威胁就是10~15。

当然,这只是一个很粗糙的比较,只是帮助你更具体地理解新冠肺炎的危险性有多大。不过我发现,这个比较还能得到一些旁证,那就是三种疾病导致的所谓“超额死亡”。

超额死亡在衡量流感威胁的时候是一个很常用的指标。因为流感的病情普遍也比较轻微,并不致命,直接因为患上流感而死的人数是非常有限的(中国每年直接因流感而死的只有数百人)。但是与此同时,也有很多原本年龄偏大、身患基础疾病(糖尿病、心血管疾病、呼吸道慢性疾病等)的人,在流感的攻击下会死于各种并发症。这个时候临床上就很难严格区分他们到底是因流感而死,还是死于各自原本患有的慢性病。这样一来,流感的威胁就成了一个很难定量描述的问题。

为了解决这个问题,人们发明了超额死亡这个指标,抛开具体的病情分析,直接去看在每年秋冬流感高发的季节里,整体死亡人数上升了多少。这些“超额死亡”的人当中,有些直接死于流感,有些死于流感引起的并发症,甚至有些人因为流感季节医院爆满而耽误了诊治其他疾病,他们都可以看成是流感的牺牲品。

根据这个分析方法,全世界每年因季节性流感导致的超额死亡大约为40万人 [30] 。而1918年大流感导致的死亡人数则高达5000万至1亿人。相比之下,截至2020年12月底,新冠肺炎官方死亡人数已经接近200万人,超额死亡人数可能还要2倍于此 [31] 。而且这还是在世界各国采取了松紧不一,但史无前例的疫情管控措施之下的结果。

我们单看美国的数据会更有说服力。美国因为季节性流感导致的超额死亡人数每年都在波动,为两三万人 [32] 。相比之下,新冠肺炎导致的超额死亡人数已经达到20万~30万人 [33]

从这个数字来看,我们对新冠肺炎危险性的估计还是比较准确的。在世界范围内,除了咱们中国把新冠疫情的危害控制在极低水平,其他国家新冠肺炎带来的破坏都10倍于季节性流感。

能和这种定量分析相互印证的是,从对人类世界的影响来看,新冠肺炎的冲击,百年间大概也只有1918年大流感可以与之相提并论。1918年大流感的历史影响早有大量的文献讨论。仔细说来,第一次世界大战的结束、战后欧洲版图的划定、公共卫生系统和医疗保险体系的建立,甚至是弱肉强食的社会达尔文主义思想的退场,都和它有密切关系。

历史的反讽是,在大流感面前,特别是伴随着大量青壮年患病死去,人们意识到单个人类个体的渺小和孤立无援,只有团结起来才能对抗来自大自然的威胁。而新冠疫情尽管尚未结束,但已经导致了全世界主要国家之间的人员交流近乎停滞,改变了数十亿人的生活轨迹,甚至可能推动全球孤立主义的重新兴盛,逆转过去几十年来高歌猛进的全球化趋势。

以史为鉴,新冠肺炎这个1918年大流感的翻版,当然应该引起我们所有人的警惕。 KavA6x/k0OXNL93f/QRPzw97k1/edT6U7NXIv80KqUnCrcVPrBHrhkGZcMqGJCu0

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