美国疫情的下降拐点到底在哪里？
宁紫妍 朱峰 孙鸿华 吴欢欢 温欣欣
（深圳市中润医学技术研究院）
自从1月22日美国确诊首例新冠肺炎病例以来，美国国内疫情历经了将近3个月的发展，目前确诊的新冠肺炎的人数已经接近了68万人并且死亡人数也达到了3.5万人（截止到4月17日10时），高居全球受感染的212个国家和地区之首。预计本次疫情结束后，美国确诊的新冠肺炎人数会超过150万人，死亡人数会超过12万人（美国政府最新预测为6万）。美国新冠肺炎疫情发展至今，由于防疫政策的犹豫和摇摆不定，已经多次失去了采取有效行政手段阻止疫情蔓延的关键时机，全美新冠肺炎疫情的形势目前处于极其艰难的状况。美国总统特朗普于4月12日，转发了一名共和党国会议员前候选人迪安娜•洛林的信息说：“福西博士现在说，如果特朗普早一点听取医学专家的意见，他本可以挽救更多的生命，而福西博士在2月29日却告诉人们，没什么好担心的，它（新冠病毒）不会对整个美国构成威胁。是时候解雇福西了。”显然，美国政府的最高决策管理层，无论是技术官员还是行政官员，对这次横扫全美的新冠肺炎疫情的严重性的认识和准备都是不充分的。当然，我们还是坚持认为，控制美国目前日趋严重的疫情形势，寄希望于解雇福西博士或终止援助WHO作为解决方案未必真正有利于疫情的防控。
1.对目前美国疫情整体形势的把握
如果仅从全球各国新冠肺炎疫情的发病率来看，美国现阶段的发病率还是明显低于一些主要欧洲国家的发病率。由图2可见，美国新冠肺炎的发病率低于西欧最严重的卢森堡、北欧最严重的冰岛、南欧最严重的西班牙和中欧最严重的瑞士等国，似乎并不算最严重的，也不应该受到过多批评和指责。而且，从全球新冠肺炎的病死率来看，虽然全美的死亡人数目前已经达到了3.5万人，排在世界各国之首，但是美国目前的病死率为5.11%，相当于全球病死率平均水平的3/4，也大幅低于欧洲9.07%的病死率水平。然而我们认为，其中当然有新冠病毒流行规律、致死性衰减和美国患者年轻化等原因，更不可忽视是美国的疫情还在高速发展中，不应该盲目乐观和存在任何侥幸心理，毕竟我们面对的敌人——新冠肺炎疫情相当于超级版的SARS，素以高病死率而著称，而全美目前正在高速增长的病死率现象尤其应当引起美国官员和民众的高度警惕。
如果从整体规模来看，目前美国新冠肺炎疫情的规模无疑是十分庞大的。全美累计确诊的新冠肺炎的病例比亚洲、南美洲、非洲和大洋洲的总和还高出50%，死亡人数也超过这些地区总和的一倍以上。与全球新冠肺炎最严重的欧洲相比，美国目前累计确诊病例已经达到了全欧洲的2/3，而且预计该比例还会进一步上升。我们把美国、欧洲和全球疫情的对比结果表示在图3中。从中可见，从4月中旬开始，美国正在逐步取代欧洲成为全球发病最严重的地区。
2.美国国内疫情的主要特征
美国国内的疫情分布并不均匀。位于美国东北部的纽约州和与其毗邻的新泽西州、马萨诸塞州、康涅狄格州是全美的重灾区，这4个州的新冠肺炎确诊人数占全美总确诊人数超过50%的比例，死亡人数也占据全美总人数的50%以上。而美国中西部地区的怀俄明州、蒙大拿州、北达科他州和西弗吉尼亚州等10余个州的疫情则相对比较轻微，确诊人数仅占全美的10%左右，而死亡人数还不到全美的6%。
美国各州具有相对独立司法和行政权力，因而其防疫策略、执行力度和防疫效果也存在明显差异。
我们下面计算了全美新冠肺炎最严重的9个州发病率、病死率和治愈率状况，并以全球、全美和中国武汉为尺度进行比较和衡量，希望有助于人们更深刻的了解美国疫情的真实状况。计算结果如表1所示，基础数据的采集截止到4月17日10时。
从表1的计算结果中可以明显看出：
全美新冠肺炎的发病率已经高于全球平均发病率的7倍以上，目前发病率超过武汉发病率的州已经有5个，占全美各州的1/10，而发病率超过中国湖北省的州已经占全美各州的近1/3，美国当前的疫情形势显然没有急于重启经济的人想象的那样乐观，盲目放松管控必定会铸成大错。
纽约州和新泽西州都超越了欧洲疫情最严重的西班牙马德里大区（789.76/10万）和意大利伦巴第大区（626.69/10万），纽约的发病状况更是中国疫情中心武汉市的3倍以上，相当于中国湖北省的近10倍，疫情的严重程度可见一斑。可以说，这两个州大约已经基本处于全民免疫的状态，预计后期的死亡人数还会大幅攀升，特别是纽约州，我们估计未来其病死率 将可能会达到12%甚至更高的水平。
目前美国新冠肺炎患者的治愈率在全球还处于明显的低水平。还有多个州，像新泽西州、宾夕法尼亚州、密西根州、路易斯安纳州、康涅狄格州、印第安纳州和弗吉尼亚州等，目前患者的治愈率明显低于死亡率，形势更是不容乐观，很多人也许都在焦急的盼望美国黑科技的出现。
3.美国疫情的传播速度
为了进一步厘清美国此次新冠肺炎疫情的发生、发展和衰退规律，我们首先采用时间序列分析方法，研究美国新冠肺炎疫情在潜伏期、爆发期和扩散期的增长状况。并归纳和总结了其中主要生成原因，计算结果如表2所示。
美国疫情的潜伏期达到了42天，明显超过欧洲主要重灾国家平均33天的周期，也超过了中国武汉38天（12/12-18/1）的潜伏周期。剔除其它的考虑因素，潜伏期长对于病毒的传播更为有利，而对于决策者则会产生更大的欺骗性和麻痹性，这也就不难理解美国政府和民众在美国新冠肺炎疫情出现早期的各种乐观的态度和言论。通过表3的计算结果我们会进一步发现，美国疫情在潜伏期内的增长与全球疫情最严重的国家相比最为缓慢，确诊人数的每日复合增长率只有11.6%，相比欧洲更不易察觉 和引起人们的重视。但这往往只是错觉，最新有研究者，认为在潜伏期内，实际的被感染人数可能会达到已经确诊人数的8-9倍。
我们的研究首次发现，美国新冠肺炎疫情之所以如此严重，大幅超越世界其它国家，最主要是因为美国疫情在爆发期内，明显比欧洲国家和中国增加了一个8天的子周期，因而最终感染人数或确诊感染人数也应该高于西班牙、意大利、英法德乃至于中国等国家一个数量级，即大约10倍左右，这种现象是其它国家疫情中所没有出现过的，其中的原因还有待于进一步深入研究和探讨。
从疫情的扩散期来看，美国新冠肺炎确诊人数从10万发展到70万，预计只用4周时间，增长势头依然很强劲。所以，根据经验可以推断，美国国内的疫情不会早于4月25前见顶。
4.美国疫情的传染系数
传染系数是衡量某种传染病传染能力的重要指标。它的通俗意义就是一个感染者能够感染几个其他的人，它可以在一定程度上判定该疾病的传染能力和疫情的传播速度。目前传染系数最高的传染病是麻疹，它的传染系数在15-17的范围内，在所有目前已知的传染病中传染性最强，而令人谈虎色变的非洲埃博拉出血热的传染系数只有1.5-2.5。自从新冠肺炎疫情发生以来，国内外的一些学者对于新冠肺炎的传染系数有诸多的研究和阐述，但结论通常相差较大。我们通过新定义的周平均传染倍数来计算传染系数，结果与国际上一些最新研究结果非常吻合。
我们首先采用计算传染系数的理想公式：
我们定义周平均传染倍数Kn为：
据此我们计算美国、欧洲和中国的周平均传染倍数Kn的结果和传染系数的中位数结果如图5所示。我们对中国传染系数的估算与2020年4月7日美国洛斯阿拉莫斯国家实验室（Los Alamos National Laboratory）在Emerging infectious disease杂志在线发表论文High Contagiousness and Rapid Spread of Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2的结果比对相差只有1%。
我们目前计算出的美国新冠肺炎的传染系数为4.17，显著高于2003年SARS疫情爆发时的传染系数。这应该引起人们的充分重视。
5.美国疫情的拐点
虽然美国民众和关心美国新冠肺炎疫情的人们，都盼望美国疫情的拐点能够早日出现，而且此前美国政府和纽约州的官员也先后两次宣布疫情拐点已经到来，有不少学者也在利用不同的计算模型和算法来预测美国疫情的拐点，但遗憾的是大多数已经被证伪。我们前文已经发表的计算模型，比较精确地预测了主要欧洲国家疫情拐点到来的时间节点，我们期望利用该计算模型也可以相对准确的计算出美国疫情的真正下降拐点。但应该承认，任何模型所能囊括的影响因素都是有限的，都是有先决条件的，对于受复杂多因素影响的疫情估算都是粗略的，但有效的计算方法和正确的计算模型的确对于人们的决策具有重要的指导意义。
我们采用以每日确诊人数实际增长率为指标的动态计算结果如图6所示。
从图6的曲线形态分析我们可以大致推断：
进入拐点最重要的信号，即美国确诊人数的增长曲线有效下穿0轴还未出现，现在明显还不是宣布美国疫情拐点到来的正确时机。
美国确诊人数的增长曲线已经从4月12日起开始进入低位震荡区域（振幅处于5%上下），但由于曲线在低位震荡的时间一般不会少于10日，加之以下穿0轴后最短3天的确认时间要求，因而下降拐点的确认时间大概率不会早于4月25日，如果没有其他因素的干扰一般也不会晚于5月5日。
下降拐点的出现并不意味着疫情很快会结束，根据时间对称原则，下降期与上升期大致对称，因而即使是美国疫情在4月底和5月初期间出现重要的下降拐点，但要使疫情真正处于安全可控范围内（现存确诊人数降低90%以上，现存确诊人数处于5万人以下），其后至少还需4-5周时间。
主要结论：
- 综上所述，美国新冠肺炎疫情目前还处于非常艰难和非常关键的时期，未来一段时间内还会面临很多的困难和考验，例如如何避免出现像欧洲一样的超高病死率就是一项极其艰巨的考验，也是最重要的考验。任何盲目乐观和消极松懈都会进一步付出更大的代价。
- 美国此次新冠肺炎疫情的真正拐点，大概率会出现5月初，因而试图于5月之前开始重启美国经济的观点和计划可能是危险和不现实的，也许相对合理的重启美国经济的时间节点会在5月底或6月初才能真正出现，尽管重启美国经济对于美国和全球经济都是如此的重要。
- 总结美国此次新冠肺炎疫情的经验和教训，我们认为对于新的或重大的公共卫生和灾害事件，快速反应、快速预警和快速决策至关重要，这也许才是使美国变得更伟大的一项重要举措。
