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流感預報可能嗎?回顧百年流感史思考如何防疫

書名:《百年抗疫:1918後被流感改變的世界》
作者:傑瑞米.布朗(Jeremy Brown)
出版社:今周刊出版社
出版時間:2020年7月30日
書名:《百年抗疫:1918後被流感改變的世界》
作者:傑瑞米.布朗(Jeremy Brown)
出版社:今周刊出版社
出版時間:2020年7月30日


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受到新冠肺炎的影響,今年我們對疾病議題特別有感。而流行性感冒(簡稱流感)如今普遍被認為是一種常見且輕微的疾病,但美國每年仍有超過3萬人因此喪命;根據臺灣衛福部網站資料,每年估計約有4,500人死於流感(即表示每10萬人約有20人),相當於國人十大死因之第九位,不容忽視。

流感無法避免,但我們可以做得更好。美國衛生研究院緊急醫療研究辦公室主任、資深急診醫師傑瑞米.布朗(Jeremy Brown) 在《百年抗疫:1918後被流感改變的世界》書中詳細說明流感的冷酷過往,帶領我們一覽百年來人類對抗流感病毒那充滿困擾、恐慌,和曲折的歷史,此外,他也與流行病學家、政策制定者、病毒研究專家、醫療物資管理者對話,審視與流感大流行相關的若干重要問題,探討人類戰勝流感的可能藍圖。


文/傑瑞米.布朗(Jeremy Brown)

流感預報:超前部署,可能嗎

哥倫比亞大學流行病學家傑夫.沙曼,使用電腦模型預測下一個流感熱點地區。他最初是一名地球物理學家,研究免疫學,後來從事氣候和大氣科學研究。他的博士論文專攻模擬蚊媒傳染病的傳播,及其與天氣的關係。當在調查西尼羅病毒的傳播時,他開始關注不那麼奇特但更常見的流感病毒,以及其如何受濕度影響。

2007年,來自紐約西奈山醫學院的一組團隊,研究了冷空氣和濕度在流感病毒傳播中的作用。他們把豚鼠作為實驗對象,豚鼠非常容易受到人流感病毒的感染。研究人員首先將裝有受到感染的豚鼠籠子,放在裝有未受感染的豚鼠籠子旁,然後將空氣從受感染的豚鼠,吹向未受感染的豚鼠,並同時改變溫度和濕度。他們發現,當溫度和濕度都很低時,疾病傳播的機率很高;然而隨著濕度和溫度升高,病毒變得不易傳播。事實上,一旦溫度達到華氏86度(或攝氏30度),流感病毒根本不會傳播。這一發現促使沙曼研究濕度對流感的影響,並建立了電腦模擬以預測下一次流感爆發處。美國疾病管制與預防中心的科學家,也對濕度和流感傳播間的關係感興趣。

在一項實驗中,他們使用「由電腦控制的線性馬達驅動的金屬波紋管」,製造了一臺模擬咳嗽機。他們在「咳嗽機」中裝滿各種大小的流感病毒顆粒,並將其對準一個嘴部換為顆粒計數器的人體模型。他們首先記錄傳播的病毒量,然後改變房間濕度並重複此次實驗。在低濕度環境中,病毒顆粒保持傳染性的時間長度,比在高濕度環境中多出五倍。因此,保持高濕度在理論上可以減少空氣中的流感病毒數量。但實際上使用加濕器來對抗流感並不可行。儘管一部分人能夠安裝並使用加濕器,但加濕器的總體使用率卻非常低。對於預算不多的人來說,購買加濕器完全不在他們的考慮範圍之內。室內公共場所極少安裝加濕器,然而我們大部分時間是在這些場所,接觸到咳嗽和打噴嚏的人。

(圖/Unsplash)
(圖/Unsplash)

如果濕度有助解釋流感的季節性特徵,而天氣預報會報導濕度,那麼我們能否根據天氣,來預測流感的爆發?這中間存在很大的挑戰性,因為流感的傳播取決於許多因素,而且每種因素都以不可預測的方式發生變化。在一篇關於該主題的學術論文中,沙曼和一位同事寫道,「傳染病的動態是非線性的,在本質上是混亂的。」然而任何學術期刊,都不會刊登作者下了如此直率結論的論文:傳染病的傳播,沒有簡單規則可循。

雖然天氣預報也是非線性的,但我們已將其納入日常生活中。天氣預報也遵循非常複雜的規則並具有變數;因此,即使要準確預測下周天氣也極度困難。流感預測的構成要素與天氣預報相似,天氣預報需要跟蹤雲的形成,而流感預測需要測量濕度。

我們無需了解熱量在大氣層中運動的方式,而是研究流感如何在人群中流動。流感預測不依賴雷達和衛星,而是依賴微生物:由急診科和醫師診間提供的咽喉細菌檢查,和流感快篩,因此流感預測人員能夠即時了解流感。電視天氣預報員能夠利用即時雷達;同樣地,流感預測人員會根據現有的實際觀察結果報告流感情況,並不斷重新校準。

風暴警報會預測兩三種可能的風暴路徑,每條路徑具有不同可能性,這被稱為「系集預測」(ensemble forecasting)。該集合基於數十個或數百個資料點,每個資料點可以預測略有不同的結果,但是當它們組合起來時,便能產生最可能和最不可能的情景,以及某些中間值。目前,流感預測人員可以對流感季可能發生的情況進行整體預測,最終預測包括一些可能的情景,及其發生的可能性。

在2012年秋季的流感季期間,沙曼和他的同事使用他們的預測模型。他們估計了美國108個城市的流感傳播情況,並製作每周即時流感預測。起初,預測似乎並沒有用。這些預測的總體準確度非常低,如果天氣預報員給出這樣的預測,你可能會轉臺。但隨著他們從現場添加更多資料,該模型得以迅速改善。到此次流感季結束時,該團隊的天氣模型的流感預測準確率約為75%。這一結果並不完美,但其表現遠勝於僅基於歷史資料的預測。

當年沙曼對流感的成功預測,引起位於亞特蘭大的美國疾病管制與預防中心關注。2014年,該中心宣布沙曼成為其主辦的「預測流感季挑戰賽」的獲勝者,沙曼因此獲得7萬5000美元獎金。基於這些成功經驗,沙曼對流感預測的未來抱有很大期望。他希望在流感季期間,可以在晚間新聞播出流感預報──就像我們習慣在晚間新聞中看到天氣預報。這種想法並不奇怪,畢竟電視的天氣預報也會包含花粉季和空氣汙染警報。

(圖/Unsplash)
(圖/Unsplash)

身為一名急診醫師,我不確定流感預測對我有什麼作用。如果天氣預報說下雨的可能性為80%,我出門時會帶傘。但如果根據流感預測,流感季在一周內達到高峰的確定性為80%,我又能做些什麼呢?

透過準確的流感預測,沙曼希望醫院改變其人員配置模式;如果情況非常糟糕,則可以準備額外的設備,如呼吸器。在一般的流感季,醫院完全可以應對由流感併發症導致呼吸衰竭的患者少量增加,但如果發生1918年流感大流行那樣的疫情,便會出現大量需要治療的患者。

例如,假設在亞特蘭大大都會區發生持續八周的流感大流行。在疫情爆發高峰期,估計每周有2000名患者需要住院,而亞特蘭大重症加護病房中超過四分之三的床位將被流感患者占用。將近一半的現有呼吸器將會用在情況最嚴重的患者身上──除非是因其他原因,而在重症加護病房接受治療的患者。此時,沙曼的流感預測方法可能會發揮巨大作用,因為預測了可能的病例數量,以及流感大流行達到高峰的時間,進而使醫院管理人員和公共衛生官員有時間提前計畫。

 

(圖/Unsplash)
(圖/Unsplash)

這個方法本身很好,但由於醫院的管理方式問題,我對能否發揮作用持懷疑態度。我已經在急診科工作多年,但醫院從未對其人員配置或藥物供應模式作出任何改變,以應對非常嚴重的流感疫情。醫院很少採取這些措施,因為要不是非常昂貴,就是不切實際,或兩者兼之。醫院應取消哪些手術,以便在加護病房為可能根本不會前來的流感患者預留床位?許多急診科已經在以最大工作量運行,且醫院缺少護士。沒有太多額外空間擺放更多病床,醫院病床就像飛機座位:如果病床閒置,便不會產生任何收入。因此,醫院會盡量使其病床使用率達到或接近100%。要求醫院為尚未發生的流感疫情預留床位及工作人員,就像要求航空公司為可能不會登機的乘客預留十排座位。

當沙曼與公共衛生官員討論他的流感預報時,他們持懷疑態度。他們認為沙曼應該放棄這個想法,鼓勵人們接種疫苗便足夠。但沙曼認為,他的流感預報可以針對脆弱人群,並有助提高美國的疫苗接種率(在成年人中,此數值約為40%)。接種疫苗之後,免疫系統需要幾周時間才能獲得足夠反應。時機至關重要。如果鼓勵人們進行免疫接種的公共衛生運動,是基於當年流感疫情的實際風險,其收效或許能夠得以提升。

 

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我們也可以從對一種非常惡劣的天氣預報中吸取教訓:颶風預測。收到錯誤的颶風預測警報的人群,會改變他們將來對待此類警報的態度,他們對這些警報的信任度會降低。關於流感的公共衛生公告,如果能夠準確預測流感季的嚴重程度,其有效性將會提高。公告不能僅告訴人們「去接種疫苗」,更應該進一步地指出「現在應及時接種疫苗,因為流感高峰期預計會在十天內到來。」

由於沙曼和其他人所做的努力,我們對流感季節性特徵的了解已經超乎以往。濕度、陽光和溫度,似乎都在發揮作用,但所有該領域的工作者都知道,還有更多因素等我們去發現。我們準確預測流感疫情的高峰和低谷的能力似乎正在提高,但實現每日流感預報的夢想仍然遙不可及。

也許對抗流感的最佳方法不是追究何時爆發,而是在關鍵時刻對其進行阻擊,以便在第一時間防止蔓延,這便是藥物存在的作用。藥物非常重要,因此被保存在祕密倉庫中。藥物受到珍視和保護,並為製造商帶來巨大利潤。但在我們對抗流感的過程中,藥物是帶來革命性的變化,還是僅賦予人們一種安全感──但無法治癒疾病?

●本文摘自今周刊出版社出版之《百年抗疫:1918後被流感改變的世界》,請勿轉載。欲知更多內容請試閱電子書。udn會員獨享8折購書優惠,結帳輸入「reader100」即享折扣。

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作者簡介

傑瑞米.布朗(Jeremy Brown)

資深急診醫師,美國衛生研究院(NIH)緊急醫療研究辦公室主任。

布朗博士在英國倫敦長大,曾就讀於英國知名學府倫敦大學學院醫學院,並在美國波士頓醫學中心完成急診醫學的住院實習。 在進入美國衛生研究院服務之前,他先在喬治華盛頓大學急診醫學部擔任研究主任,並曾任急診科愛滋病毒監測計畫創始主任,期間他曾獲得美國衛生研究院三筆資助用於研究一項新的腎結石療法,並在大學部教授臨床研究、宗教與科學課程。

他是四十多篇經學術領域同儕審查過的論文和四本書的作者,其中包括牛津大學出版社出版的兩本急診醫學教科書。 他目前與妻子住在馬里蘭州銀泉市。

他的觀點文章發表在《紐約時報》和《華盛頓郵報》上,也為大眾科學雜誌《發現》撰稿。


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