在新冠肺炎疫情暴發之初，到底發生了什么？

最新研究發現：在1月23日武漢封城之前，中國報告的確診病例數只有總感染病例的14%，也就是說未記錄（undocumented）感染者比例高達86%。

上述結論來自當地時間3月16日國際頂級學術期刊《科學》（Science）在線發表的一項研究。7位來自中國、英國、美國的研究人員聯合發表了論文“Substantial undocumented infection facilitates the rapid dissemination of novel coronavirus (SARS-CoV2)”，他們通過計算機模型發現，未記錄的新冠病毒感染者是造成新冠疫情迅速蔓延的主要原因，也是疫情初期難以防控的核心。

這7位作者分別來自英國倫敦帝國理工學院MRC全球傳染病分析中心、美國哥倫比亞大學梅爾曼公共衛生學院、美國加利福尼亞大學戴維斯分校土壤、空氣和水資源系、香港大學城市規劃及設計學系、清華大學地球系統科學系地球系統建模教育部重點實驗室。通訊作者為美國哥倫比亞大學梅爾曼公共衛生學院環境健康科學裴森副研究員（同時為共同第一作者）、Jeffrey Shaman教授。

總體而言，這項研究結果表明，在1月23日即中國實施出行限制及其他高度控制措施之前，大部分COVID-19感染者是未記錄的，大部分感染也是通過這部分群體傳播的。這一群體的人均傳染力是確診患者的55%。

研究認為，未記錄感染者比例如此之高，其中大部分可能癥狀不嚴重，這似乎助長了新冠病毒在國內的迅速傳播。通訊作者之一Shaman表示，“我們發現這些未確診感染者數量眾多且具有傳染性，這些隱形的傳播將繼續對遏制疫情暴發的努力構成重大挑戰。”

研究團隊寫道，盡管這項研究給出的數據和調查結果表明，出行限制和控制措施大大降低了新冠病毒的傳播，但這些控制措施是否足以將基本傳染數降低到從而能在某一地區消滅這種疾病，這一點尚不清楚。另外，一旦放松控制措施疫情會不會反彈目前也不清楚。

但他們同時強調，類似的控制措施和出行限制必須在中國以外的國家實施，以防止該病毒的再次輸入和傳播。Shaman提到：我并不認為病毒能夠在中國境內被消滅，因為之后還會有境外輸入性病例出現。也許限行能為科學家爭取時間研發疫苗，但疫苗研發至少需要數月的時間。

他認為，“新冠疫情可能不像1918年大流感那樣糟糕，但可能是1918年后最糟的一次。”

感染分為兩類：確診的感染個體和未記錄感染個體

新冠疫情自2019年12月出現于中國武漢，并迅速迅速傳播到中國所有地區，截至2020年3月1日，該病毒已傳播到58個國家。目前，全球正在為控制疫情而努力，然而考慮到病原體傳播能力和毒性的許多不確定，這些努力的有效性依然未知。

論文提到，已經感染但未記錄的這部分患者是影響呼吸道病毒大流行潛力的一個重要流行病學特征。這些未記錄感染者通常表現為癥狀輕微、有限的，甚至是無癥狀，從而未被發現。并且，根據這一群體的傳染力和數量，可能會使人群中更大一部分人暴露于病毒。

在這項研究中，為了評估新冠病毒的全部流行潛力，研究團隊使用一個模型推斷框架來估計中國在進出武漢的交通關閉前后幾周內未記錄感染者的傳染力和比例。

研究團隊建立了一個數學模型來模擬375個中國城市感染的時空動態。在該模型中，他們將感染分為兩類：第一，確診的感染個體，其癥狀嚴重到足以被確認，即能觀察到的感染；第二，未記錄的感染個體。

這兩類的感染有獨立的傳播率：β，確診感染者產生的傳播率；μβ，未記錄感染個體的傳播率。

新冠病毒在城市間的空間傳播是通過每天從j市到i市的人數和一個乘法因子來獲得。具體來說，春節期間（“春運”）中國375個城市的每日客流量來自于騰訊地理位置服務在2018年春運期間(2018年2月1日至3月12日)收集的人群移動數據。春運的期限為40天，即春節前15天和春節后25天，在這段時間內，中國境內的出行率很高。

為了估算2020年春運期間（從1月10日開始）的人類活動，研究團隊對騰訊2018年的數據與此次春節的相應時間進行了校對。例如，他們使用2018年2月1日的移動數據來表示2020年1月10日的人類活動，因為這兩個時間點離農歷新年相距時間一樣。

2018年春運期間，騰訊數據共采集出行事件17.3億次；不過，中國交通運輸部統計，2018年春運40天，全國旅客發送量達29.7億人次。為了彌補漏報和協調這兩個數字，研究團隊引入一個大于1的旅游倍增因子θ。

為推斷新冠病毒在疫情早期階段的傳播動態，研究團隊采用迭代濾波-集成調整卡爾曼濾波(IF-EAKF)框架模擬了2020年1月10日至1月23日期間的觀察（即武漢封城之前)。

通過模型和推測系統相結合，研究團隊分別估計了375個城市四個模型狀態變量的軌跡（易感、暴露、記錄感染、感染但未記錄），同時推斷六個模型參數（Z、D、μ、β、α、θ：平均潛伏期、平均感染持續時間、未記錄感染者的傳播減少因子、確診患者傳播率、確診感染者比例、出行多因素）。

非常高的未記錄新冠感染者比例：86%

研究團隊將模型推斷框架應用于1月23日武漢封城之前觀察到的疫情，即中國全國范圍內共有801例確診患者。最佳擬合模型參數估計生成報告案例的模擬，這些隨機模擬的分布很好地反映了觀測情況的范圍。此外，最佳擬合模型捕捉到新型冠病毒傳播到中國其他城市的情況。

研究團隊對有效傳染數（Re）的中位數估計為2.38（95% CI: 2.04−2.77），該值與疫情流行初期的基本傳染數（R0）相當，這表明COVID-19具有較高的持續傳播能力。這一發現與最近其他幾份研究中的估計一致。此外，潛伏期和感染期的中位數估計值分別約為3.69天和3.48天。

研究還發現，在1月10日至1月23日期間，中國報告的確診病例數只有總感染病例的14%（95%置信區間:10-18%）。這一估計顯示了一個非常高的未記錄感染者比例：86%。

論文中提到，從武漢撤離的外國人的感染率獨立地證實了這一發現。這些未記錄感染者的傳染力預計是確診患者的一半（μ= 0.55;95%置信區間:0.46-0.62)。

隨后，研究團隊使用最佳擬合模型估計，在1月10日至1月23日期間，武漢市新增COVID-19病例共計13118例（95% CI: 2974-23435），包括所有確診和未記錄感染者。

此外，所有感染中的86.2%（95%可信區間:81.5%-89.8%）由未記錄感染者的病毒傳播導致。在全國范圍內，1月10日至1月23日的感染總人數為16829人（95%可信區間:3797-30271人），同樣，86.2%（95%可信區間:81.6%-89.8%）病例由未記錄感染者傳播導致。

為進一步研究有傳染性的、未記錄的 COVID-19感染者對整體傳播和總報告病例數的影響，研究團隊使用最佳擬合參數估計（但μ=0，即未記錄感染者不再具有傳染性）生成了一組假設疫情。

研究發現，如果沒有未記錄感染者的傳播，中國在1月10日至1月23日期間報告的感染病例可以減少78.8%，武漢則是減少66.1%。此外，在這期間確診病例超過10例的城市較少，只有1個城市在1月23日確診病例超過10例。這一發現表明，具有傳染性的、未記錄的感染者助長了新冠病毒在中國的傳播。

武漢封城之后確診感染者比例提高到六成以上

研究還模擬了1月23日之后COVID-19在中國的傳播情況。相比于前期，當時已經采取了更有力的控制措施。這些控制措施包括主要城市和武漢之間的出行限制、政府倡導的自我隔離和接觸注意事項、以及更多可用的感染確認快速檢測。

論文中提到，上述這些措施以及由于對病毒認識的增強和個人保護行為的增加（例如佩戴口罩、增加社交距離、患病時自我隔離），導致民眾就醫行為發生變化，這可能改變了1月23日之后疫情的流行病學特征。

為了量化這些差異，研究團隊使用模型推斷框架和1月24日到2月8日之間的城市每日病例，重新估計了系統參數。1月23日之后，由于城市間的流動性受到限制，他們測試了兩種不同的出行情景：情景1，根據百度流動性指數的變化，進出武漢的出行減少了98%，所有其他城市之間的出行減少了80%；情景2，完全停止城際旅行。

鑒于控制措施在不斷調整，研究對1月24日至2月3日（階段1）、1月24日至2月8日（階段2）兩個時間段均進行了估計。這兩個時間段內，根據情景1前提的最佳擬合模型都表現出報告延遲時間縮短，即6天，而在1月23日之前報告延遲時間為10天。這一結果和后期病例的更快確診也符合。

潛伏期和感染期的估計與1月10日至1月23日的估計相似，但是α、β和Re都有變化。確診病例的傳播率β在階段1降至0.52（95%置信區間:0.39-0.71），在階段2降至0.35（95%置信區間:0.27-0.50），不到出行限制前該估計值的一半。

確診感染者比例α估計為0.65（95%置信區間:0.60—-0.69），即在階段1，65%的感染病例被確診，高于出行限制之前的14%；在階段2，這一比例幾乎保持不變。

同時，階段1的有效傳染數為1.36（95%可信區間:1.14-1.63），階段2的有效傳染數為0.99（95%可信區間:0.76-1.33），均低于出行限制前的2.38。

未記錄感染者的相對傳播率估計值μ比1月23日之前大幅降低，研究團隊認為這可能反映出，這期間只有癥狀非常輕微、傳染性也較低的這部分病例還未得到確診，或者是個人防護行為和預防措施被證明有效。

類似的參數估計同樣在場景2（完全不出行)下得到。

研究團隊提到，階段1和階段2的推斷結果應謹慎解釋，因為這兩個時期的就醫行為和控制措施在不斷變化。這些改變使預測疫情發展變得相對困難。

警惕新冠成為可在人類中流行的第五種冠狀病毒

研究結果還表明，為了全面控制新冠疫情，需要從根本上加強對目前未記錄感染者的確認和隔離。

論文也提到了目前中國防疫形勢的積極變化。新聞報道的增加、普通人群對該病毒的認識，這些可能已經促使呼吸道癥狀患者尋求醫療護理的比例增加。此外，衛生保健提供者、公共衛生官員的認識和病毒確認分析的可用性表明，識別未發現感染者的能力已經提高。同時，普通民眾和政府的應對措施已經增加了口罩的使用、限制出行、推遲開學和隔離疑似患者。

所有這些都可能進一步減緩新冠病毒的傳播。

研究團隊認為，綜合這些措施，預計將提高報告率、減少無記錄感染者的比例，并減少疫情的增長和傳播。

事實上，對1月23日之后中國疫情流行病學特征的估計表明，政府的控制努力和普通民眾的認識，已經使得新冠病毒病毒的傳播率降低（即更低的β、μβ、Re)、報告率也大幅增加，同時已經超負荷的醫療系統負擔減輕。

研究團隊總結，2020年1月10日至1月23日的結果描述了新冠病毒在中國的傳播特點，當時疫情還沒有受到重大限制或控制。這些發現為未記錄感染者的比例及其在這種環境下的相對傳染性提供了基礎評估。

這項研究關鍵的發現是，86%的感染者是未記錄的，而這些未記錄的感染者的人均傳染力是確診患者的55%。當然在控制、監測和報告實踐不同的國家，這種情況可能會發生變化。

研究團隊稱，我們的發現強調了新冠病毒的嚴重性和大流行的潛力。2009年H1N1大流行性流感病毒也造成了許多輕微病例，并迅速在全球傳播，并最終成為地方性疾病（endemic）。所謂的地方性疾病，指的是局限于某些特定地區內相對穩定，并長期性經常發生的疾病。

目前，已有四種地方性的冠狀病毒株在人群中流行，即229E、HKU1、NL63、OC43。研究團隊提醒，如果這種新型冠狀病毒沿襲2009H1N1大流行性流感的模式，它也將在全球傳播，并成為可在人類中流行的第五種冠狀病毒。