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2020年2月20日，来自中山大学的研究团队的在医学预印本平台《<strong>medRxiv》在线发表了一篇名为"Estimation of the epidemic properties of the 2019 novel coronavirus: A mathematical modeling study"的研究论文，文章的中文译名是《预测2019年新冠病毒的流行性：一项数学建模研究》。
在论文中，研究人员收集了国家卫健委发布的病例数据，并使用5种独立的数学模型对病毒的流行性特征进行了准确的刻画，<strong>结果表明，武汉封城后，基本繁殖数（R0）显著下降，此外，与流行性腮腺炎和天花等疾病相比，新冠病毒或许具有十分相似的极高传染性！
基本繁殖数（R0）
2019年12月，新冠病毒疫情在中国湖北武汉市开始爆发。1月30日，世界卫生组织（WHO）宣布新冠肺炎（COVID-19）为国际突发公共卫生事件，在1月23日，湖北省政府对武汉市实行封城，以防止疫情继续蔓延。
在疫情初期，通过数学模型可以计算出基本繁殖数（R0），该数值可以被用来评估病毒的传染性和传播速度，其中，基本繁殖数指的是：在没有外力介入，且所有人都没有免疫力的情况下，一个患者会把疾病传染给其他多少个人的平均数。
5种数模方法及假设
本研究是基于国家卫健委（NHC）从1月10日至2月8日的数据，研究人员使用了5种独立数学建模方法对COVID-19的基本繁殖数（R0）进行了估算，分别如下所示：
（1）指数增长模型（EG），该模型假定病毒呈指数增长曲线，并根据Lotka-Euler方程估算R0
（2）最大似然法估计（ML），其中在最经典的SIR模型的假设下，情况的似然性直接用R0表示，下图为SIR模型，其中S表示Susceptible（易感者）、I表示Infectious（感染者）、R表示Recovered（移出者）。
（3）序列贝叶斯法（SB），每个时间点使用前一个时间点的后验作为新的先验，并依次估算R0的后验概率分布
（4）与时间有关的再生数（TD），其中任何时间点的基本再生数都被估计为先前时间点的累计R0平均值
（5）考虑到存在无症状潜伏期， SEIR模型也被应用到本研究中，如下图所示，相比于SIR模型，SEIR模型多了一个Exposed（潜伏者）。
R0显著下降，武汉封城合理
本研究的时间段如下表所示，包括武汉封城之前（Before closure）、封城之后（After closure）以及整个时期（Entire period），可以看出，在武汉封城后，疫情蔓延的速度有所放缓，具体而言，R0从封城前的4.38明显降至封城后的3.41。
如下图所示，研究人员分别使用了5种数模方法对封城前（左上）、封城后（右上）以及整个时期（下方）进行了R0的预测。其中，左上图可以看出，封城前的一段时间的R0已经大于5，<strong>这表明新冠病毒的传染性可以和腮腺炎、天花等相比较，后两者都是具有极强传染性的疾病，因此，新冠肺炎极有可能存在全球大流行的趋势。
此外，本研究发现，<strong>整个时期的R0约为3.39，该数字表明了病毒的传播速度非常快，此外，封城前和封城后的RO分别为4.38和3.41，这证明了武汉封城的决定是合理的！
最后，作者认为，新加坡、日本、韩国等城市应该考虑实施更加积极的抗疫措施，从而防止该疾病在全球流行！
参考文献
封面图源：nature
https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2020.02.18.20024315v1.article-metrics
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