《華郵》武漢肺炎模擬器:限制社交活動防疫最有效、封鎖隔離差強人意…

國際

《華盛頓郵報》製圖記者史蒂文斯(Harry Stevens)製作了一個「武漢肺炎模擬器」,模擬其在人群中的散播過程,並解釋何以它爆發後會先以指數成長,然後逐漸趨緩。

史蒂文斯試驗了4種防疫措施,由寬鬆到嚴格分別為:沒有設置任何限制的「自由放飛」(free-for-all)、「企圖隔離」(attempted quarantine)、「中等社交限制」(moderate distancing)及「嚴格社交限制」(extensive distancing)。

他發現嚴格社交限制效果最佳,傳播曲線並未劇烈上升,且未受感染者人數最多;中等社交限制效果次之,但仍比企圖隔離和自由放飛來得好。

怎麼防疫最有效?

1月底美國出現第一名確診患者時,病例增加速度相當緩慢,然而3月卻呈現翻倍爆炸性成長,專家稱之為「指數曲線」(exponential curve):若病例繼續每3天就翻倍一次,5月美國將約有100萬人感染。

公衛專家表示,民眾避免前往公共場所、限制自身活動能放緩病毒傳播速度,然而若沒有採取任何措施,武漢肺炎將繼續以指數方式散播好幾個月。

為了驗證,史蒂文斯透過一個假想疫病「模擬炎」(simulitis)模擬武漢肺炎人群間的傳播過程。

他假設模擬炎的傳播能力更強,健康者(Healthy)只要曾與一名感染者(Sick)接觸便會罹病,過了一段時間他們會變為痊癒者(Recovered),這時他們既無法再傳染給其他健康者,和感染者接觸也不會二度感染。

全民中標、全民免疫

接著,他以居民為200人的小型城鎮為基礎,設定一開始每個人都隨機分布在城鎮上,而且以隨機方式移動、不受任何限制。

圖中每個點都代表一個人,模擬者能觀察他們如何感染彼此,還有上方的傳播曲線。(圖片來源/《華郵》截圖)

其中一個人遭到感染後,感染者數量先是急速上升,然後隨著人們康復,傳播速度逐漸趨緩,曲線呈現出陡升的「山丘型」,最後所有人都經感染後痊癒。

「自由放飛」的傳播曲線。(圖片來源/《華郵》截圖)

這個模擬城鎮的規模非常小,約略等於新北市瑞芳區銅山里,因此病毒能快速感染所有人,但在有3.3億人口的美國或其他大國,感染數封頂前的「爆炸期」可能會持續好一段時間。

隔離封鎖仍使大部分人感染

不過,大部分國家並未對武漢肺炎「自由放飛」,因此史蒂文斯設置了「強制隔離」環境。

模擬空間分為兩個區塊,一為感染者和健康者混雜的「隔離區」,一為僅有健康者的「安全區」。(圖片來源/《華郵》截圖)

原本隔離區是完全封閉,但隨著時間過去,隔離區出現開口(解除封鎖)並逐漸擴大,安全區的健康者也逐漸感染。

最後無論是隔離區或安全區,大部分人處於曾受感染的康復狀態。

「企圖隔離」的傳播曲線。(圖片來源/《華郵》截圖)

史蒂文斯認為這印證了醫學專家的看法,即使採取隔離措施,也無法完全將感染者和健康者隔離開來,無法有效保證其他人能因此免於染病。

前巴爾的摩市健康委員溫麟衍和美國喬治城大學(Georgetown University)國際衛生法教授高斯丁(Lawrence Gostin)都認為隔離封鎖「不切實際、效果有限」。

限制社交活動下最少人感染

另一方面,衛生官員建議民眾待在家裡、避免前往公眾集會並與其他人保持距離,以降低病毒傳播機會。

考慮到不管出於何種原因,一些人還是會踏出家門,史蒂文森設定四分之一的人口繼續移動,而四分之三按照專家建議,留在原地不動。

我們能觀察到,移動者同時更容易感染和傳播病毒,但在大部分人停止社交活動的情況下,疫情不僅沒有急遽爆發,未受感染的健康者也顯著增加

「中等限制社交」的傳播曲線。(圖片來源/《華郵》截圖)

除了呼籲人們自制,政府主動關閉公共場所也更能控制、減少民眾群聚感染的機會,直接斬除人們出門的誘因。

因此,史蒂文斯進一步模擬更嚴格的社交限制措施,即每8個人中只有1個人會繼續移動,我們能觀察到傳播曲線已相當平坦,健康者高達約6成、感染者1成、康復者3成。

「嚴格限制社交」的傳播曲線。(圖片來源/《華郵》截圖)

沒有考慮死亡率

史蒂文斯的武漢肺炎模擬器最後會並列顯示所有模擬結果,如下圖:

除了設定好的條件外,人的分布和移動方向都是隨機決定,因此每一次模擬結果都不相同,但整體趨勢是一致的。(圖片來源/《華郵》截圖)

雖然每個人的模擬結果不盡相同,但大致可看出防疫效果以嚴格限制社交為佳,中等次之,再來是企圖隔離和自由放飛。

「武漢肺炎透過我們的人類網絡傳播,例如國家、城鎮、公司、家庭」史蒂文斯說,「就像螢幕上那些彈來彈去的球,個人行為也可能引起漣漪效應,將病毒傳染給遠地的人」。

儘管如此,他警告這些模擬仍「過於簡化真實生活的複雜面向」,例如他並未加入死亡率這個條件,因為每個地區和年齡層的死亡率差異甚大。

就如同費城湯瑪士傑佛遜大學(Thomas Jefferson University College of Public Health)公衛學院助理教授哈里斯(Drew Harris)所說,「如果這個模擬要更精準,那麼一些點應該消失」。

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