COVID-19即新型冠状病毒肺炎是由新型冠状病毒(2019 novel coronavirus, 2019-nCoV)感染引起的以呼吸道感染为主要特征的急性突发传染病。2019年12月湖北省武汉市发现COVID-19病例^[1]，截止2020年4月14日，全球五大洲210余个国家和地区均已出现确诊病例^[2]。

在我国，湖北省，特别是武汉市作为COVID-19病例最多的地区，感染人数远超湖北省外任何一个地区。本研究收集了全国34个省级行政区自2020年2月1日至2020年3月7日每日累计病例数、新增确诊病例数、疑似病例数、治愈病例数以及死亡病例数等数据，并根据可获得的数据定制了传播动力学模型，进而采用随机梯度下降法，用数据拟合了模型中的参数。基于上述动力学模型，本研究对湖北省与湖北域外地区传播模式的参数差异进行分析，并对全国、湖北省以及湖北域外地区的疫情结束时间进行了预测。以上研究将为下一阶段COVID-19的防控策略发展趋势提供理论基础。

基于目前最为可信、最为完整的基础数据，运用定制的BloComp模型，本研究预测最后一名感染者将在4月28前被隔离。考虑到本次COVID-19的潜伏期为1～14 d^[9]，因而根据流行病学原理，发现最后1例病人并隔离后，经过2个完整的潜伏期最大值再无病例，可以作为宣布疫情结束的时机。基于此，本研究预计在5月下旬可以宣布本次COVID-19疫情结束。

在数据方面，本研究对2月12日湖北省新增确诊病例数进行了平滑化处理。2月12日，国家卫健委发布新版指南对湖北省以及湖北省以外其他省份的病例诊断标准进行了区分，湖北省增加了"临床诊断病例"分类，对疑似病例具有肺炎影像学特征者，确定为临床诊断病例，以便患者能及早按照确诊病例相关要求接受规范治疗，进一步提高救治成功率。国家卫健委这一举措非常必要和及时，但对当日湖北省上报确诊病例数造成了巨大波动，除按照前一版指南(以荧光PCR作为最终诊断标准)上报的1 404例当日新增确诊病例外，又一次性上报了13 332例临床诊断病例^[5]。考虑到此13 332例临床诊断病例并非均为当日产生，为使模型拟合更加准确，根据COVID-19治疗时间中位数12 d^[6]的研究结论，将这批确诊病例按照过去12 d上报新增病例数的比例分配到2月1日至12日当日新增确诊病例中。以上的数据处理，可以形成贴近实际的数据集。

分别利用全国、湖北省、湖北域外地区等3个数据集进行模型拟合，计算获得的R₀值为2.0～3.2，与Guan等^[6]和Li等^[10]抽样结果的该值基本一致，说明本研究的模型基本反映了COVID-19疫情的基本面。BloComp模型允许时变的基本再生数R₀，以反映COVID-19防控策略对病毒传播的影响，与传统的静态R₀的SEIR模型^[11]相比，具有更好的灵活性。

基本再生数R₀，作为评估病毒传染能力的一个重要指标，通常来说R₀值越大，表明疾病传染能力越强，适宜的疾病控制策略会迅速降低R₀。当R₀<1时，表明疫情可得到基本控制。全国R₀变化趋势与湖北省R₀变化趋势呈现一致性，R₀值均于1月23日前后到达顶峰，随时间推移呈现短期波动长期下降趋势，全国与湖北省R₀分别于1月31日和2月2日后小于1(图2)。此外，与湖北域外地区相比，湖北省R₀值较高，同时也具有更高的波动性。湖北域外地区峰值1月22日达到峰值0.78，小于1，在1月25日后降至0.5以下，说明湖北域外地区的疫情可更早得到控制，这也意味着全国疫情随着湖北省疫情得到控制而基本得到控制。

湖北省R₀峰值发生在1月23日，随后迅速下降。湖北省的主要疫区是武汉市，严格的隔离措施从1月23日开始实施，不难看出，随着隔离措施的实施，传播率出现了显著的降低(图2)。从确诊病例的峰值看，湖北省的峰值时间是2月19日，可以认为这是在全国各地医护支援4万人以后获得的效果。因此，对于COVID-19这类具有较高传播效率的疾病，控制的更早介入，将累计入院患者数量控制在疫区床位总量以内，可以有效控制疫情。这就可以解释湖北域外地区疫情控制局面较好的原因。

据模型预测结果可知，湖北域外地区的每日平均病死率为0.08%(表2)，相比SARS和MERS疾病致死率而言，这一数值与美国的流感病死率更为接近^[12]。因此，COVID-19虽然具有较高传染效率，控制策略上，采用季节性流感的策略，应该是合理的。

根据拟合模型，对湖北省以及湖北域外地区COVID-19传播模式比较(表2，第3、4列)不难发现，在疾病发展进程及疾病控制效果上，与湖北省相比，湖北域外地区显示出更好的态势。一方面，湖北省为疫源地，早期重症患者较多、各类患者基数较大、易感人群接触病患的机会较多，因此病死率(α)相对较高，治愈率(γ)较低。随着我国制定一系列防控措施及公民意识的提高，使得湖北域外地区疫情得到更好的控制。另一方面，湖北省作为重灾区医疗资源相对贫乏，甚至可能有些疑似病例采取自行隔离。为提升治愈率、降低病死率，需要降低重症患者在患病人群中的比例，而抑制患者从轻症到重症的转化需要更多医护人员的投入。相对而言，湖北域外地区医疗资源丰富，即使最终确诊为COVID-19阴性的病例(d_sp)也可以得到较好的治疗。值得注意的是，隔离可以有效阻断病毒在自由环境的传播，通过对比湖北省和湖北省外数据及模型参数可以推断，对疑似人群进行更加全面和准确的排查，对控制疫情具有重要作用^[13]。

全国、湖北省以及湖北域外地区的现有确诊病例数拟合预测结果显示，全国现有确诊病例数在进入5月后患者人数存量将趋近0(图3 A)。湖北省作为COVID-19暴发病例最多的地区，患者人数远高于湖北域外地区。就现有确诊病例数而言，湖北省与全国总体的变化趋势趋同，在进入5月份后现有确诊病例数趋近于0(图3B)。而湖北域外地区，较之湖北省，峰值到来时间更早，现有确诊病例数下降速度更快，在4月后将趋近0(图3C)。此外，本研究中BloComp模型预测全国预测最后一名感染者将在4月28日前被隔离。考虑到本次COVID-19潜伏期为1～14 d^[9]，经过2个完整的潜伏期即28 d后可以作为宣布疫情结束的时机。基于此，预计在5月下旬可以宣布本次COVID-19疫情结束。

考虑到本研究仅使用了公开发布的疫情数据，而所采用的传播动力学模型和数据拟合方法具有较好的可扩展性，不难推断本研究还具有很大的发展潜力。未来随着各地医疗资源投入、精确的人口流动等数据的不断充实，预计本研究所用方法可以做出更为准确的预测。同时考虑到模型中除了给出确诊、疑似病例人数的预测值以外，还可以给出病毒传播过程中基本再生数、潜伏期人群转为发病人群比例、为隔离感染者被隔离比例等模型参数的估计值，而这些参数与疫情防控措施密切相关，因此也可以对规划医疗资源投入、制定疫情防控策略提供指导，为疫情防控中的科学决策做出贡献。