当科罗拉多州州长Jared Polis和科罗拉多州公共卫生与环境部(CDPHE)需要应对迅速恶化的COVID-19大流行时，他们需要基于科罗拉多州数据的大流行过程的数据和预测。警方迅速召集了一个小组科罗拉多公共卫生学院(ColoradoSPH)在流行病建模(生成决策所需信息的基本方法)方面与CDPHE合作。
今年3月，CDPHE询问了科罗拉多大学迪恩学院(ColoradoSPH Dean)乔纳森， MD, MS，四个问题:科罗拉多州的感染何时达到峰值，我们多久才能达到重症监护病房的容量，当我们达到峰值时需要多少张医院病床，以及社会距离政策将如何影响这些数字?
为了回答这些问题，科罗拉多osph和科罗拉多大学其他学院的专家们聚在一起，用流行病学模型建模和预测病毒过程的“曲线”。这些模型是反映病毒如何影响人群的数学表示:感染易感人群，使一些人生病并需要住院和重症监护，并导致一些人死亡。这些模型用于研究不同的措施，如关闭餐馆和酒吧，如何减缓和减少疫情。记住，模型是对世界的模拟，没有一个是“正确的”，但它们应该是有用的，允许人们对疾病的发展轨迹以及不同政策和行为变化的影响做出假设。
流行病学复仇者集会
为了响应CDPHE的要求，Samet院长组建了一个跨学科和跨机构团队，为流行病学建模带来了互补的专业知识。凯蒂·科尔伯恩，博士，公共卫生硕士，助理教授外科在中大医学院在科罗拉多大学的生物统计学和信息学方面，他是疟疾等病媒传播疾病建模的专家。Beth Carlton博士，公共卫生硕士，科罗拉多大学环境与职业健康助理教授，具有传染病流行病学和疾病控制方面的经验。科罗拉多大学博尔德分校应用数学副教授David Bortz博士是一名数学生物学家，他利用自己在HIV感染传播方面的经验来完善这个模型。该团队的其他成员包括Andrea Buchwald博士(科罗拉多学院环境与职业健康方面的经验丰富的建模师和博士后)，Debashis Ghosh博士(科罗拉多学院生物统计和信息学教授兼系主任)，Richard Lindrooth博士(科罗拉多学院卫生系统、管理和政策教授)，Tatiane Santos博士(科罗拉多学院卫生系统、管理和政策讲师)，社会科学家Jimi Adams，博士(丹佛大学健康与行为科学副教授)和Jude Bayham(科罗拉多州立大学农业与资源经济学助理教授)。
模型的演变
在团队开始工作的七个星期里，他们的方法变得越来越完善。一开始，科罗拉多州关于COVID-19的特定数据有限，因此该团队求助于其他国家的经验。它很快就建立了一个科罗拉多州特有的SEIR模型，之所以叫这个名字，是因为它把人们分为四个类别:年代对这种疾病敏感E暴露在疾病之下我被感染了，还有R病愈的(因此有免疫力)。对于那些被感染的人，该模型确定了需要住院治疗和重症监护的比例，并估计了有多少人会死亡。该模型包括病毒的传染性和人与人之间的接触，还反映了潜伏期和人们患病的时间。
“前面还有很长的路要走，即使
居家令结束了，我们必须
勤于保护自己，即使
我们又回到了面对面工作的状态。”
- Katie Colborn助理教授
外科
随着疫情的发展，该团队已经能够利用在科罗拉多州收集的数据，对科罗拉多模型的每个输入进行更好的估计。更准确的输入意味着更准确的输出，对病例高峰时间、所需ICU床位数量和潜在死亡人数的预测也更有信心。“模特随着时间的推移而改变是可以的，”凯蒂·科尔伯恩(Katie Colborn)说。“它们应该随着时间的推移而改变。我们每天都在学习。”
不同和不断变化的模型结果使对COVID-19大流行轨迹的理解复杂化。不同的小组使用不同的方法来预测结果，即使使用相似模型的小组也可能使用不同的输入数据。例如，美国卫生计量与评估研究所(IHME)的模型最初预测，科罗拉多州的COVID-19病例于4月4日达到峰值，并从4月初到4月中旬进行了估计。它使用了中国武汉死亡模式的数据，目前假设每个国家和州的疫情都将遵循相同的模式。科罗拉多大学的研究小组仔细地解释了他们的模型与IHME和其他人开发的模型的不同之处，并评论说，让多个建模小组接受相同的挑战是有价值的，特别是如果发现有一些收敛性的话。
接下来的建模
波利斯州长将全州居家令改为“在家更安全”的社交距离4月27日，模特团队正试图回答一些新问题，比如在防止第二次高峰的同时，减少身体距离要求的最佳方法是什么?其他措施，如更好的病例检测，如何有助于控制疫情?谁是最脆弱的人群，为什么?其中许多问题的答案取决于是否能够实施强有力的测试和筛选协议，但与此同时，科尔伯恩说，该模型的一些元素是团队可以探索和改变的。他们感兴趣的是研究疾病在不同群体中的行为——例如，退休年龄及以上的人可能更愿意也更能够与自己保持距离，因为他们没有工作，而有些人可能没有允许他们在家工作的工作，导致身体距离水平较低。对于任何模型，重要的是要意识到结果只是估计——科学支持的估计，但仍然是估计。预测未来的行为及其后果本身就带有不确定性，科学家、政策制定者和普通民众应该意识到这一点。“模型模拟通常用于说明假设和假设，”科尔伯恩说。“准确的预测永远不会完美。它们是用来帮助做决定的。”
这就是CDPHE发挥作用的地方。据CDPHE传染病科主任、州流行病学家雷切尔·赫利希博士说，该团队的建模工作正在日常使用，以帮助指导该州的政策制定和决策。她说:“作为公共卫生科学家，我们很幸运地发现自己处于一个拥有科学意识领导的国家。”
目前，最大的政策决定是如何平衡疾病控制和经济优先事项。随着有关个别保持身体距离政策影响的数据越来越多，比如关闭滑雪场、餐馆和酒吧，然后是全面居家令，该团队正在与政策制定者合作，寻找适当的保持身体距离措施组合，以控制疫情，同时让经济开始复苏。
CDPHE非常清楚，建模工作对于实现这种平衡至关重要。Herlihy说:“我们可以允许一定数量的疾病传播发生，以在人群中建立免疫力，但我们需要以一种可控的方式来保护最脆弱的人群，并防止医院人满为患。”
建模者可以自信地说，SARS-CoV-2病毒不会在未来几周内消失，某种程度的预防措施可能需要实施数月。科尔伯恩说:“所有迹象都表明，一旦停止有效的干预策略，疫情就会再次爆发。”“前面还有很长的路要走，即使居家令结束了，我们也需要勤于保护自己，即使我们要亲自回去工作。”
主流新闻
与此同时，该团队正在尽最大努力及时向CDPHE和州长办公室提供最新情况。波利斯州长在几次新闻发布会上介绍了该团队的数据，作为解释保持身体距离政策重要性的一种方式。团队成员发现自己经常出现在主流新闻中。“事实证明，媒体唯一一次关注数学和统计建模是在全球大流行期间。或者是在美国总统竞选期间。”
4月中旬，科罗拉多模特团队的一些成员举行了科罗拉多osph网络研讨会，COVID-19大流行和科罗拉多州:流行病学在行动超过1400名观众参加了科罗拉多学院的讲座或讨论，这是参加人数最多的一次。Drs。CDPHE的Samet, Carlton和Herlihy介绍了建模团队迄今为止的结果，以及如何使用这些结果来为州一级的决策提供信息。
该小组计划在未来举行更多的网络研讨会，介绍最新的结果和政策影响。对于至少一名团队成员来说，这种合作是疫情期间的一盏明灯。
“在我们的建模团队中，在我们的建模团队和国家之间，在我们联系的其他科学家之间，我们对参数和他们的论文进行了输入，”Beth Carlton在网络研讨会的闭幕式上说。“这确实让我充满希望，我们将找到一条对健康有利的前进道路，无论是在COVID还是所有其他健康影响方面。”
客座撰稿人: Tori Fosheim，科罗拉多公共卫生学院高级作家和内容专家
2023年1月20日