公衛防疫措施新思維:打破封城舊習(陳立昇、任小萱、許辰陽、嚴明芳、陳秀熙)

我們想讓你知道…新興傳染病新冠肺炎世界大流行帶給人類對於封城舊習及傳統隔離與檢疫之省思,並激發了以科學為導向之非藥物公衛防疫措施(NPIs)新思維,作為和疫苗及抗病毒藥物抗新冠肺炎病毒三合一之處方。

●陳立昇/台北醫學大學口腔醫學院副院長
●任小萱/台灣大學公共衛生學院預防醫學與流行病學研究所博士後研究員
●許辰陽/台灣大學公共衛生學院公共衛生碩士學位學程兼任助理教授
●嚴明芳/台北醫學大學口腔醫學院口腔衛生學系教授
●陳秀熙/台灣大學公共衛生學院預防醫學與流行病學研究所教授

由於新冠肺炎(COVID-19)是新興傳染病(Emerging Infectious Disease,EID),因此流行初期缺乏疫苗或抗病毒藥物等有效的藥物性介入方式,非藥物公共衛生介入(non-pharmaceutical interventions,NPIs)就成為世界各國用於防治社區大規模流行的主要策略。

NPIs介入措施相當多元,從族群到個人層次,而且會因各地區文化價值觀及健康行為不同而有差異,例如個人層次中,口罩相關的政策可說是受到許多討論的主題,從初期的供應問題到西方國家對於戴口罩相關政策的多樣意見都使得此一NPI廣受注意。

▲民眾無不戴著口罩。(圖/記者屠惠剛攝)

另一個極端的族群層次NPI政策,封城(Lockdown),也是大家最為關切的主題,由於其對於社會生活與經濟活動的廣泛衝擊,也在此次疫情中引起許多爭論。

如同上述NPIs 內容牽涉廣泛,包含傳統以隔離與檢疫為主的邊境管制、限制群聚相關的社交活動、個人層級的防護如戴口罩與洗手及環境衛生以及封城,其目的主要在於降低接觸以阻絕疾病在人群中的傳播。

在此波歷時超過一年三個月的世界大流行中,施行於各國的不同的NPIs也呈現了對於控制疫情大規模爆發的功效,甚至在疫苗上市的2021年,各國仍維持不同程度的NPIs,以確保傳染傳播可得到控制。

隨人類文明演化,社會經濟變遷及數位科技進展,實施精準的NPIs降低傳染病防治策略但對於如何減低社會經濟的衝擊也逐漸受到重視。本文就NPIs之演進說明各種策略之目的,並以台灣萬華社區為例說明控制疫情的效益。

▲台灣因疫情升溫,全國進入三級警戒。(示意圖/記者林敬旻攝)

封城舊習思維

諸多非藥物防疫介入中,封城無疑是引起許多爭議的措施。藉由對社區民眾活動的強力介入,廣泛且大幅度的降低民眾活動,可快速達到降低疾病傳播減低社區流行的目的。

1918年流感世界大流行發生的年代,由於對病毒致病原的不了解以及生物醫學技術未如現今之進步,面對流感傳播於世界各國以及當時的國際情境,封城成為阻斷疾病傳播的主要方法。

雖然此封城的劇烈手段在短時間內有效達到對於流行的控制,但封城措施強度稍有減緩則社區疾病傳播即再次發生並且引起反覆的流行波 (Chen et al., 2021)。

▲疫情嚴峻,民眾「自主封城」。(圖/記者周宸亘攝)

此外,封城之極端措施對於社會、文化、教育,以及經濟活動及人類心理情緒皆造成極大之衝擊,過往1918年流感大流行之情境採取封城之極端措施對於罹病、可能感染者,以及健康民眾皆限制其活動,與後續發生的經濟供應結構改變以及1929年到1932年間的經濟大蕭條有相當的影響(Barro et al., 2020; Bel Angel et al., 2021; Chen et al., 2021)。

封城對於局部區域疫情雖可快速控制,由於此名稱容易讓民眾心理產生恐慌,通常在封城前會有許多隱性感染(特別是英國變種病毒株)移動到其他地區造成波及效應,產生更大區域流行而造成疫情蔓延至其他區域。

如圖一所示,武漢於2019年底發生局部群聚感染後未能及時採取有效公衛介入措施,雖在2020年1月爆發社區傳播擴散至湖北其他區域時採取封城措施,但最後還是未能將疫情控制,進而擴散至中國其他區域並擴及後續國際間初期的疫情(Ku et al., 2021),顯示封城並未達到原先控制疫情之目的,因此對於此種封城舊習之思維應進化為現代NPIs措施。

▲圖一、武漢封城與中國疫情散佈時序。(圖/撰稿團隊提供)

隔離與檢疫歷史演進

以檢疫(Quarantine)與隔離(Isolation)為主之邊境管控措施為發展最早的NPIs。採用邊境管控作為傳染病防治策略的目的在於避免境外移入個案(Imported case)之發生,因此對入境者侷限其活動並觀察一段時間,藉由此期間症狀之發生以查知是否染病,稱之為檢疫,對於染病者則採取隔離,使疾病不至於傳播。

檢疫(Quarantine)一字起源於意大利文「Quaranta Giorni」,意思是 40 天的意思。其歷史可追溯到 14 世紀在歐洲流行的瘟疫,當時位於克羅埃西亞的杜布羅夫尼克市為了避免疫情蔓延,即令所有外來船隻和人員在進入城市之前必須在船上40天,以確保染疫者不會進入該市。此一措施也用於米蘭防治鼠疫之散佈。

▲中世紀時黑死病肆虐。(圖/翻攝自維基百科)

於米蘭的鼠疫爆發期間,除了對於已染疫者隔離以防治疾病傳播,醫療照護人員也發現將染疫者的健康家人限制其活動於居所中,並觀察一段時間評估是否發生鼠疫相關症狀,以確保可能的染疫者不至於將疾病傳播到社區可以有效控制疫情。

由與採取此措施,米蘭在當時鼠疫死亡率是意大利最低的。因此,檢疫與隔離自此被視為阻止傳染病傳播的重要非藥物公共衛生介入措施。根源於此一防疫歷史發展,各國在船舶港口、航空機場,以及陸路運輸邊境對於貨物與人員皆設有檢疫與隔離之措施。

隨生物醫學的進步以及對於感染症病原與病程的了解,今日已不再採40天為隔離所需之天數,而改以病毒的潛伏期做為隔離所需期間之依據。以新冠肺炎而言,疾病潛伏期平均約為7天,可傳染期平均亦約為7天,因此採14天作為限制活動與接觸的檢疫期間。若檢疫期間發生症狀則須配合進一步檢測,並對確診者進行隔離以避免傳播。

▲醫護人員全副武裝。(圖/Facebook「我是小貓瞿欣怡」提供)

NPIs減少病例再生數

除了隔離與檢疫,現代NPIs介入主要是以傳染病科學思維如何杜絕傳播來設計,傳染病是否能形成傳染與接觸(Contact)、傳播(Transmission )以及傳染期(Infectious Period)三個因素相關,可以基礎病例再生數(R0)量化傳染傳播的程度。

病例再生數表示一位染病個案可造成的後續染病個案數。高病例再生數代表疾病傳播能力強,社區流行風險高。圖二中的病例再生數也因此與這三項因素有著密切關係,接觸越頻繁、傳播接率越高、病毒可傳染時間越長,其病例再生數也越高。

▲圖二、傳染病傳播關鍵因素與相關介入措施。(圖/撰稿團隊提供)

一般而言,若基礎再生數(R0)值經過NPIs介入後,則會以有效再生數(RE)表示,若RE>1表示疫情沒有控制,而RE<1表示疫情開始控制。對於此三個傳染傳播因素進行介入以降低病例再生數即可達到控制疫情的目的。NPIs如何可以降低R0值,在族群層次的停課、停班、減少宴會與群眾活動等群聚可以有效降低接觸。

在個人層次的配帶口罩、洗手則可以降低傳播率。個人層次上保持社交距離也減低群聚程度,有效降低接觸。環境清潔、消毒,與保持通風則可以有效降低環境病毒濃度,預防由接觸造成的傳播。

在去年以武漢株以及其演化病毒株(D614G)為主的世界疫情病例再生數大約在3左右。今年開始以英國變異病毒株為主的流行波,因為隱性傳播加上沒有NPIs(沒有戴口罩)而使得病例再生數高達5,顯示變異株的高傳播力以及社區流行傳播的風險。

因此如何在圖二的傳染病傳播知識由族群、環境,以及至個人層次的NPIs配合數位科技在NPIs之下適應及調整生活及工作方式,精準規劃多種NPIs策略,在接觸以及傳播上依傳染病傳播分級施予有效的介入達到防治社區傳播以及避免使用激烈封城之手段,是NPIs結合疫苗及抗病毒藥物防疫新思維。

▲表一、 非藥物公共衛生介入措施。(圖/撰稿團隊提供)

當傳染病可以藉由飛沫接觸、身體接觸或空氣傳播時,這些非藥物介入措施就可以有效透過減少感染者和其他未感染者的接觸機會,以及降低傳染病傳播機率的兩大方向上來阻止傳染病傳播。

社交距離的措施在此此次新冠肺炎大流行疫情中也是有效防止傳染病流行的方法。此方法並非是近代才使用的措施,早在西元前五世紀,在聖經上就有要求麻瘋病人應獨居在外以防瘟疫的說法。

社交距離(Social Distancing)降低新冠肺炎社交群聚傳播

過去以封城作為阻絕傳播之方法,可能不適用於高度社交的現今社會,因此應思考如何在不影響正常生活的情況下去保持社交距離以降低群聚傳播。

新冠病毒之傳播途徑類似流行性感冒,以飛沫與接觸為主要傳播途徑,然新冠肺炎的傳播力遠勝於季節性流感。由於此傳播特性,新冠肺炎疫情之擴散多由初期涉及零星個案發展為透過如家戶群聚、群眾活動等群聚事件爆發感染之增幅效應,繼而造成後續區域性大規模流行。

世界各國的群聚流行中,養護機構與醫療機構之群聚感染也時有所聞。若依據各群聚事件之特性,可區分為以下三大類群聚活動分級(圖三)。

▲圖三、新冠病毒群聚感染分級。(圖/撰稿團隊提供)

第一級以宗教、娛樂等類型之群聚為主,包含宗教相關活動(如韓國新天地教會聚集傳播)、會議活動(如新加坡國際會議)、夜店(如泰國夜店聚集個案)、小型演唱會(如日本大阪演唱會群聚傳播)、網咖(如韓國首爾網咖群聚)、表演性活動(如泰國泰拳比賽、美國NBA)、宴會活動(如澳洲戶外宴會、新加坡室內晚宴,以及香港小型聚餐)、郵輪(如鑽石公主號郵輪群聚)。

第二級以機構如學校、公司、長照等群聚為主,此類群聚事件包含長照機構(如美國華盛頓州長照機構爆發住民與工作人員群聚感染、台灣近期長照機構群聚確診)、公司與企業機構(如韓國首爾客服中心群聚事件)、運動中心(如日本名古屋健身房群聚事件)、教育機構(如高中、大學各級學校之群聚事件)。

第三級則以民生必需相關場所為主,此類別之群聚活動以人民日常生活必需場所為主,包含飲食、便利商店、大眾運輸等場所。

▲台灣娛樂場所因防疫需要暫停營業。(圖/台東縣政府提供)

以分級防疫介入措施取代封城

新冠肺炎群聚事件所產生的社區快速流行感染及其對健康的衝擊之外,假若沒有及時運用非藥物公共衛生介入措施,阻斷小規模群聚事件之發展以防止疾病進入社區傳播,則疫情可能發展成為社區爆發大規模流行之可能。

因此,若在疫情升溫的情況下,各國政府就會依據前述不同情境下發生群聚事件之可能以及影響規模,與不同活動對於社會之必需程度施予非藥物公共衛生防疫措施,加強防疫管制,以控制疫情。且管制的程度也隨著疫情的緊張逐漸加強而有不同分級的防疫策略。

對應於前述的三個等級警急災害防治措施,國際間的防疫措施的做法可大致歸納相對應做法:第一級為關閉酒吧、博物館、電影院、購物中心等育樂場所。第二級為關閉學校、在家上班、長照機構限制訪客。第三級則僅開放民生需求場所,如超市、藥局、醫療院所、餐廳外送、暫停大眾運輸等。

▲超市。(示意圖/記者林育綾攝)

運用NPIs介入控制疫情

為評估NPIs對疫情流行之效益,台灣在去年年初受到第一波新冠肺炎自中國大陸流行時的衝擊下,我們的防疫措施僅能倚賴NPIs包含檢疫及隔離,經評估後台灣整體在NPIs在隔離方面至少逹到70%且檢疫能達成90%的執行力,阻止了社區可能的大流行(Lin et al., 2021)。

另根據2020年1到5月41國第一波疫情與各國NPIs介入措施的效益研究顯示,若限制人數在10人以下聚會以及學校停課最能有效控制疫情,分別降低42%及38%有效再生數,雖然停班也能降低有效再生數,但效益並沒有前述兩者來得高(Brauner et al., Science, 2021)。

台灣目前NPIs措施亦限制室內五人聚會及關閉教育機構,因此5人以下聚會帶來的效益應比10人以下聚會來得更高,若嚴格執行可望將疫情控制。

▲第三警戒標準級因應事項(圖/陳昱璇製)

在無NPI措施下,平均病例再生數(R0)為3.3時,當NPIs實施項目越多或是越嚴格時(人數限制越少),越可能使有效再生數小於1,使疫情趨緩,如:當限制人數在10人以下、學校停課搭配部分停班能使有效再生數小於1。

藉由非藥物公共衛生防疫措施降低有效再生數,使的傳播人數逐漸減少而控制疫情。有效再生數的下降也代表染病人數的減少,因此對於醫療照護體系的衝擊也可降低,使的罹病者能受到較合宜的醫療照顧而降低新冠肺炎在重症與死亡的衝擊。

我們發現去年台灣家戶中的新冠病毒傳播機率相當高,病例再生數可達到4.8,然而由於民眾的戴口罩、洗手等NPIs做的相當不錯,雖然有些許家戶感染,但都没有造成社區的感染,社區的病例再生數一直維持小於1的情況 (Hsu et al., 2021)。

▲勤洗手是防疫不二法門。(示意圖/123RF)

疫苗搭配NPIs介入強化疫情防治

2021年新冠肺炎疫苗以發展並上市,各國皆推行族群疫苗施打計畫,期望藉由疫苗的保護達到族群免疫與控制新冠肺炎流行與亦情的目的。疫苗雖可有效控制疾病以及傳播,但由於族群施打速度以及病毒變異之影響,仍需要搭配前述NPIs,以避免社區流行再次發生。

以美國北卡羅來納的研究為例,該研究模擬在不同疫苗效益、疫苗覆蓋率及NPI措施實施與否對於COVID-19感染、住院及死亡之影響,可看出在疫苗接種期間過早解封並停止非藥物公衛介入措施將導致流行再次發生。

在疫苗效益或涵蓋率不夠高的情況下,未有NPIs的狀況下會比有NPIs 但未施打疫苗產生更多感染及死亡人數(Patel et al, medRxiv, 2021)。此結果足見雖有疫苗的保護,仍需以NPIs避免社區流行以及重症與死亡的衝擊。

▲美國封城。(圖/路透)

另一研究評估法國施打疫苗後,後續是否可全面解除非藥物公未介入措施,藉由模型推估,該研究評估在不同疫苗施打策略下,對於後續累積死亡率和住院人數的影響進以決定在疫苗可得的情境下是否可解除NPIs。

該研究在考慮不同的策略配合疫苗施打情境後顯示,若對法國所有成年進行全面接種,則可解除NPIs,但這將需要大量疫苗,在短時間內恐無法達成。

若僅為高風險族群進行接種,則所達到之族群保護仍不足以解除NPIs。若只給55歲以上有共病症及65歲以上族群接種疫苗,將可解除NPIs且只需較低疫苗需求量。

▲年長者接種疫苗。(圖/達志影像/美聯社)

若完成族群疫苗接種之時間推遲、接種率下降,或疫苗效益不足,則在這些策略下的疫苗可達到的保護將顯著减少,更需要輔以NPIs以防止流行再次爆發(Hoertel et al. medRxiv preprint, 2021)。

新冠肺炎除具有高傳播力外,其快速變異也造成世界對於流行再次爆發的擔憂。研究顯示英國變種病毒(B.1.1.7)自20201年1月起就成為世界各地的主要流行的病毒株。

該變種病毒不僅會降低檢測工具的敏感度,增加棘(Spike)蛋白的偵錯率外,也增加臨床上的風險包含死亡、住院、加護病房人數等。

雖然目前的疫苗對於英國變種病毒仍具有保護力,若要降低變種病毒對社區爆發感染的機會,我們需要加速疫苗施打的速度並搭配嚴格的NPIs,才能阻斷變種病毒所帶來的威脅。

▲接種疫苗。(示意圖/記者湯興漢攝)

萬華社區群聚感染英國變種病毒流行及三級警戒NPIs介入之成效

台灣近日也因英國變種病毒感染之境外移入個案,爆發社區大型群聚感染,自4月底出現機師及防疫旅館群聚,引起家戶感染,之後陸續出現不同密閉場所造成社區群聚感染,並遍及全國。

此次社區流行之基礎再生指數高達5.78 (因為大部感染個案皆無公衛防疫措施,例如配戴口罩),即代表一個感染確診個案,平均可以成功產生5.78名確診個案,傳播力之高幾乎和去年鑽石公主號在半封閉空間沒有任何公衛防疫措施的傳播力相同。

我們利用上述基礎再生數重建萬華社區在NPIs介入90%下之隱性感染流行曲線(如圖四之(一)),並以科學方法應用於萬華社區感染之情境,若沒有執行NPIs或自5月15日起僅部分執行(30%或60%)NPIs措施,隱性感染流行將持續傳播,萬華社區單日確診超過100例之狀況將持續至六月底。

為有效阻斷此次英國株變種病毒株高傳播力所導致的社區流行,必須實施嚴格的NPIs介入及疫苗接種。

▲圖四之(一)、非藥物公衛防疫措施應用於萬華社區隱性感染推估及實際流行確診曲線。(圖/撰稿團隊提供)

台灣在發生萬華群聚後於5月15日發佈雙北三級警戒,於5月19日發佈全台三級警戒,並公告對應之NPIs相關三級警戒措施。

在此一NPIs (停課/八大場所關閉/90%實施口罩及個人洗手及公共場所酒精消毒習慣)達到降低傳播90%之效益下,雖然流行波仍有三天單日超過100例個案,藉由NPIs可快速並有效控制疫情傳播撲滅社區流行(圖四之(一))。

圖四之(一)為利用萬華初始基礎再生數,在NPIs實施90%之下隱性感染流行曲線重建,並用來與圖四之(二)經過快篩檢測後實際確診曲線進行比較。

▲圖四之(二)、萬華地區每日確診個案數。(圖/撰稿團隊提供)

若以實際上觀察到至5月28日萬華地區的個案數統計資料研判,其5月14日至5月28日總個案數為1157案與假設萬華地區有達90%的NPIs情境下所產生的總個案數1152案非常接近,顯示這一波的萬華地區NPIs措施已有達到九成實施,疫情才能受到有效控制。

此可以推論萬華社區因為三級警戒(NPIs)有效控制疫情。


▲台北市萬華區。(圖/記者屠惠剛攝)

總結

新興傳染病新冠肺炎世界大流行帶給人類對於封城舊習及傳統隔離與檢疫之省思,並激發了以科學為導向之非藥物公衛防疫措施(NPIs)新思維,作為和疫苗及抗病毒藥物抗新冠肺炎病毒三合一之處方。

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