图1. 模型数据 (A)截止2月10日各省确认的COVID-19病例,数据来自https://voice.baidu.com/act/newpneumonia/newpneumonia/?from=osari_pc_3. (B)2020年春节假期湖北、广东、浙江三省迁移率指数(实线-流入,虚线-流出)
SEIR是一种流行病学模型,此模型假设将人群划分为四种状态:易感[S]、暴露或潜伏[E]、感染[I]或退出[R]来预测传染性疾病动力学。每个状态的人口比例由每个状态之间的变化率决定:β ([S] 指向[E]或[S]指向[I]), σ ([E]指向[I]) 以及 γ ([I]指向[R])。参考每个省可用迁移指数(数据取至分析当日),随后根据我们的假设情况模拟往后日期的迁移指数。对于广东省、浙江省、湖北省和中国(在模拟中,交通限制减弱),则使用了2019年的迁移指数,而且认为在[E]指向[S]的迁移率β1是[I]指向[S]的β2的5倍。
由于湖北省目前已实行严格检疫措施,假设2月10日之后湖北省的迁移指数设为零。在2月12日之前,确诊病例主要是基于PCR技术。在此基础上,本模型预测将在2月20日达到单个流行高峰,存在42,792(95%CI 30,149–52,941)例现存确诊病例。预计疫情在4月下旬趋于平缓,总病例数预估达到59,578 (95%CI 39,189–66,591)。如果延迟实施干预措施,疫情将在2月25日达到高峰,当天前后预估有115,061例现存确诊病例,暴发总人数会达到167,598例。如果提前5天采取干预措施,疫情预计在2月15日达到高峰,最终病例数将不会超过25,000(图2)。
图2. 改进的SEIR模型预测曲线 (A)湖北省有严格管控,(B)湖北省减少管控力度,(C) 广东省,(D) 浙江省和(E)中国在1月23日(蓝色),5天后(灰色)和5天前(红色)采取干预措施时的流行曲线,把每天现存确诊病例的实际数据被拟合到曲线 (圆圈)上
然后,考虑湖北省减少隔离措施,公众有一定程度的社会流动,由此假设r=10。预测结果发现有2月18日和3月11日这两个流行高峰,分别有51,581(95%CI 39,874–63,994)和47,144(95%CI 36,305–58,484)例现存确诊病例,最后疫情总规模将达到73,180 (95%CI 51,308–85,839)例。如果把干预措施实施延迟5天,暴露病例比例起初的增加将导致感染病例呈指数增长,流行峰值为2月21日和3月17日。截止4月末,仍可能存在30,000例以上的现存病例,而总病例数预估将会达到166,930例确诊例数。如果提前5天实施干预措施,则疫情将在2月11日达到高峰,现存确诊病例可能达到8,031例,疫情规模上升至15,965例 (图2B)。