科研进展

新冠病毒Delta变异毒株预测模型建立为广州疫情防控提供重要参考

2021-07-13124

我国在新冠肺炎疫情控制1年多后,在2021年5月21日,广州再次出现了新冠肺炎的本土病例。本次疫情是全球流行的Delta变异株,与以往的新冠肺炎病毒不同的是Delta变异毒株传播力更加强,而且潜伏期短,在感染者体内的病毒载量远高于前期的新冠肺炎病毒。面临Delta变异毒株的严重威胁,这引起了省、市新冠肺炎疫情防控组的高度重视。

在此次疫情的初期,本预测研究小组在中央督导组指导下,在广州市疾病预防控制中心支持下,通过整合广州市新冠印度变异株的阳性病例数、广州市新冠疫苗的接种情况、新冠印度变异株的潜伏期等参数,优化改良了经典的传染病S(易感者)-E(暴露者)-I(感染者)-R(退出者) 模型,并对广州市新冠印度变异株的流行趋势及新增病例数峰值时间进行了动态预测。本模型特点:1、考虑了广州市新冠疫苗的接种情况和防控措施情况,提出了优化的SEIR模型,将因接种疫苗产生保护力的易感者从模型剔除,通过每天新增人数计算出管控措施下的有效再生数,使得预测更加准确。2、本模型每天更新此次疫情的有效再生数(Rt),从而计算疫情传染系数(β),实时反映政府的管控措施对疫情的影响。

《新冠肺炎疫情全球预测系统》结果表明疫情爆发规模(累计病例数)167人、拐点时间为6月4号、控制时间(定义:日均病例数低于2例)为6月14日(图1、2)、结束时间(基本没有新增病例)为6月20日。该结果与实际情况(疫情规模153人、6月19开始没有新增)较为

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图1 广州市每日新增病例数(确诊+无症状感染者)预测

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图2 广州市累计病例数(确诊+无症状感染者)预测

另外,本预测模型在疫情期间也对重点管控区域(如中南街、白鹤洞街)进行预测,为精准防控提供重要参考。在6月9号,本研究小组研判中南街已经受到控制;疫情规模(确诊病例+无症状病例数)预测为39人(95%置信区间:35~44)(图3、4)。 白鹤洞街是6月16日左右得到有效控制;疫情规模(确诊病例+无症状病例数)预测为83人(95%置信区间:71~99)(图5、6)。事实上这两条街道的最终的疫情规模 (中南街:30例、白鹤洞街:89例) 与预测范围也较为接近。

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图3 中南街每日新增病例数(确诊+无症状感染者)预测

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图4 中南街累计病例数(确诊+无症状感染者)预测

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图5 白鹤洞街每日新增病例数(确诊+无症状感染者)预测

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图6 白鹤洞街累计病例数(确诊+无症状感染者)预测


在过去的1年,本研究小组积极探索并建立流感病毒预测模型,对流感病毒流行进行精准预测,并且根据新冠的最新情况,更新新冠预测模型,不断优化全球新冠预测系统。另外,为确保冬奥会/冬残奥会成功举办,本研究小组领头研发新冠病毒传播链分析技术,帮助政府快速精准地溯源追踪。往后,团队将继续吸取经验,结合病毒学与人工智能交叉学科,不断提高自身软实力。


致谢

本次预测模型的成功构建诚挚感谢澳门科技大学韩子天副教授、林志杰博士、吴铜等人帮助。