2020年5月28日

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澳盘-分析 I 纽约拐点已到?先别太乐观

文 | 纽约华人资讯网主笔 詹涓

美国研究冠状病毒大流行的顶级医学专家福奇博士星期四说,他认为美国的死亡人数最终将远远低于原来的预测,纽约可能会在这次疫情中达到高峰。 部分地区出现了连续几天下降的住院率和重症监护人数。

“你永远不想过早地宣布胜利。但当你看到这些趋势时,你会希望看到曲线下降,然后可以开始考虑逐步回归常态。”福奇说道。 但当被问及他是否认为纽约已经达到了顶峰时,福奇说:“很难说”,但“我们很可能已经达到了顶峰。”

那么,纽约究竟是否到达峰值了呢?

纽约市经过了紧张得透不过气的几周,似乎终于可以看到隧道尽头的一线亮光。

前线医生已经感觉到了情况似乎有所好转。纽约华人资讯网接触到的一位在布鲁克林某大型医院工作的华人麻醉科医生表示,他们经手插管的重症患者上周保持在每天几十例,上周六的急诊插管和死亡人数最为惨烈,不过到最近几天,每天已经降到十几例。

统计数据也证实了这一点。在纽约市,最近一个多星期以来住院人数一直相对平缓。根据卫生署的数据,在3月31日达到262例死亡人数后,最近几天每天的死亡人数都在下降。

纽约官员因此开始讨论这里或许正在到达峰值。纽约州州长安德鲁·库默(Andrew M. Cuomo)在过去一周表示,基于模型和实际数字,他相信纽约的新冠病毒(Covid-19)病例数量将在本周达到最高点,然后有望开始下降。

相比之下,纽约市长白思豪(Bill de Blasio)则要悲观些,他担心“5月可能比4月更糟”,他的卫生专员奥克斯利斯·巴博特(Oxiris Barbot)博士预测,高峰期将在4月底或5月初到来。

纽约长老会医院(NewYork-PresbyterianHospital)的首席执行官史蒂夫·科文(SteveCorwin)说,他预计峰值将出现在“4月15日左右”。

这是纽约市的情况,美国又是何时见顶呢?在4月8日上午,白宫用来绘制冠状病毒大流行病的主要预测模型被大幅向下修正。该模型目前预计,到8月份,美国死亡总人数将为60400人(低于原本82000人的预测),并预测死亡人数峰值将在4天后的4月12日(而不是此前预计的4月16日)到来。不过,也有很多学者和官员认为,白宫使用的这个模型过于乐观。

模型预测是一门不完美的科学,不管是预测流行病峰值还是天气预报,概莫能外。在预测方面,统计学家有一句至爱的格言:“所有模型都是错的,但有些模型是有用的。”

所以眼下最大的问题就是,哪个模型对峰值预测的准确度更高?让我们来看看这个术语的含义,我们可以期待什么,以及我们如何从错误的模型中找出现实的用处?

什么是峰值,什么又是拐点?

峰值是流行病曲线上的最高点,它描绘了一段时间内的病例数量。

将该曲线视为冠状病毒病例的“波”。当更多的人被感染,曲线开始上升。根据病例上升的速度,可以有一个非常陡峭的曲线,也可以有一个更像小山包的曲线。

比方说在1918年9月17日,费城发现了首例快速传播的流感病毒。尽管如此,10天后,这座城市还是举办了一场有20多万人参加的游行。仅一个月,病例就上升到2万多例。相比之下,纽约市很快就采取了强制隔离和错峰营业等应对措施。结果,1919年纽约市的死亡率是所有东海岸州中最低的。

公共卫生官员之所以关注峰值日期的预测,主要是能令医院系统做出更好的准备。如果将这条曲线拉平,这代表着会用更长时期到达一个较低的峰值,这样就能避免病人突然激增,医院不堪重负,并导致更多的人因缺乏医疗护理而死亡。

在平常的新闻报道中,人们还会听到有关“拐点”的说法,但拐点并没有峰值那么直观。

在数学术语中,拐点指的是平面曲线弯曲方向发生改变的转折点,在下图中可以看到,它是连续曲线上的凹弧和凸弧的分界点。所以拐点跟峰值并不在一个点位上。

而在医学上,疫情拐点是指传染病流行趋势的转折点。从流行病学专业的角度,拐点是指基本传染指数R0<1,也就是平均一个病人能感染的人数小于1人。一篇3月16日在线发表于《科学》杂志的研究称,在武汉实施严厉封城措施后,1月24日至2月3日的有效传染数为1.36,1月24日至2月3日的有效传染数为0.99。

相比之下,目前在美国的R0在2~2.5之间,由于许多轻症感染者未被追踪到,所以这个指数实际上可能要更高些。因此美国的疫情拐点严格意义上还远没有到来。

举个不太完美的例子:你和小伙伴赛跑,你先跑,小伙伴在后面追,你的路程是感染人数,小伙伴的路程是治愈人数,你减速的那个地方可以叫作拐点,等到你的速度低于小伙伴的速度时,峰值就到了。

不同模型,峰值相差悬殊

库默提到,他对于纽约可能见顶的预测来自两方面,一是模型,二是纽约医院近期的数据。而在其他各州和联邦,也主要是依靠不同的模型做出不同的判断。

目前联邦最主要使用的是华盛顿大学健康指标与评估研究所(Institutefor Health Metrics and Evaluation, IHME)的预测。此前白宫基于美国预期最高为20万的死亡人数延长了社会疏远的时间,也与该机构的预测有关。

大多数流行病学模型使用的是SIR房室模型,研究的是在疫情中相互作用的不同人群——易受感染的人、有传染性的人以及那些已受感染但继续死亡或康复的人。

IHME模型由比尔和梅琳达·盖茨基金会(Bill& Melinda Gates Foundation)资助,它采用了一种完全不同的统计方法,利用中国死亡趋势曲线,并将该曲线与美国各市和县的新死亡数据“拟合”,以预测未来可能发生的情况。

所以这个模型的问题一是较为乐观——美国很少有州或城市采取像武汉那样严厉的措施,甚至意大利北部也采取了同样的措施来限制居民。

二是现有数据不够准确和充分,因此每周会修正一次。IHME主任克里斯托弗·默里(Christopher Murray)博士表示,最新的这次修正是因为研究人员现在可以使用包括意大利、西班牙等欧洲七个地区的数据,以及每个国家疫情早期的数据,而不是仅仅依赖中国高峰时期的数据。在整合了新数据后他们发现高峰期进行得更快、来得也更高,因此将几乎每个州的高峰期都提前了几天。

华盛顿特区政府认为IHME模型高估了社会疏远对减少新感染的影响,也高估了人性,所以他们用的是宾夕法尼亚大学的研究人员开发的CHIME模型,CHIME既考虎了关闭企业和学校以及禁止大规模集会等社会疏远措施,但它也计算出许多人不会遵守。

“我对人类的经验是,我们不可能把每件事都做得尽善尽美,我们的模型考虑到了那些不可能或者无法遵守社会疏远措施的人,”华盛顿特区市长穆丽尔·鲍泽(Muriel E. Bowser)说。

使用的模型不同,会导致结果极度不同。

IHME模型称,该市将于4月16日达到峰值,但届时将有足够的医院床位和呼吸机,只需要47张重症监护病床就够用。

但根据CHIME模型,大约9.3万名居民将感染这种冠状病毒,住院患者人数在6月底到7月初左右达到高峰,该地区还需要2705张重症监护床和1000多台呼吸机。

两个模型相差悬殊,所以该市的作法是做两手准备。既在为4月的高峰准备额外的病床,但也在为CHIME所描绘出的更可怕的结果做出最坏的打算。

在人口比华盛顿特区更多的州,这种规划和建模上的巨大差距可能意味着成千上万人的生死之别。所以很多州与特区一样,使用了多个模型综合考量。

通过利用多个模型,专家们通常能够更好地对他们的预测和假设进行三角剖分。这就是为什么气象专家在预测风暴时,常常使用“整体”或“复合”模型。

在伊利诺伊州,州领导正在使用四种模型,包括CHIME模型的一个版本,以及来自芝加哥大学、西北大学和伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的模型。

在北卡罗来纳州,州领导们正在使用一种结合多种模型的“天气预报”方法——他们决定预测医疗系统不堪重负的可能性,而不是关注具体的日期或病床和呼吸机的数量。

“我们关注的不是‘见顶的确切时间是什么时候?’和‘峰值的确切高度是多少?’”北卡罗来纳大学教堂山分校(University of NorthCarolina at Chapel Hill)的流行病学家金伯利·鲍尔斯(KimberlyPowers)说:“我们关注的主要是卫生保健的需求将超过供应的可能性有多大。”

纽约州是怎么预测的?

回到纽约州,该州官员说,他们综合借鉴了至少四种不同的模式,包括IHME的模型,以及麦肯锡公司(McKinsey & Company)和威尔·康奈尔医学院(Weill Cornell Medicine)的预测,但在预测峰值时他们似乎主要倚重于IHME的这个版本。

库默州长谈到了这些模型对领导人的重要性。“我关注数据,”他说。“我不依靠直觉。我不依靠勇气。模型与情感无关。”

此外,纽约还参考了医院前线的直观数据,包括趋于平缓的住院人数和死亡人数。不过,我们有理由谨慎对待这些数据。

例如,住院人数不仅取决于新到者的人数,而且还取决于入院标准。几名纽约医生在接受《纽约时报》采访时说,由于医院在不堪重负的边缘摇摇欲坠,几周前符合住院标准的病人现在并没有被收治住院。

因此,即使住院人数似乎已经趋于稳定,那也可能是因为前来就诊的病人数量减少了,或者可能与住院标准的改变有关——又可能跟这两者都有关。

至于死亡人数,考虑到Covid-19的病程格外长,患者可能在感染后长时间处于药物诱导的昏迷状态,命悬一线间,因此目前在医院死亡的患者人数只能反映出有关3月头几周病毒传播的信息,但对于新发感染是没有多少参考价值的。

尤其不乐观的事,有迹象表明,与Covid-19相关的死亡人数被低估了——尤其是那些在家中死于这种疾病的人。

“事实上,我们不知道,”密歇根大学(Universityof Michigan)医生和医学历史学家霍华德·马克尔(HowardMarkel)教授在被问及纽约是否已经接近峰值时说。“很难将我们大脑中充满希望的那一面与科学的那一面区分开来。”

而梅奥诊所疫苗研究小组的主任格里戈里·波兰德(GregoryPoland)博士提醒说,先别急着喊峰值已到:“当你开始看到这些病例减少或停止增长时,必须再等14到28天,然后才能真正松一口气。”