新冠病毒以其高传播率而闻名，可以在短时间内迅速扩散，因此了解病毒在社交网络中的传播路径和行为模式对于制定有效的干预措施至关重要，本案例聚焦于研究新冠患者在大流行期间不同阶段的社交网络特征，验证非医药干预（NPI）的有效性，从而更好地应对未来可能出现的疫情，并为制定更加有效的防控策略提供科学依据。

干预前后新冠病毒感染者的社交网络特征研究

一、研究背景

新冠病毒具有传播率高的特点，曾在全球范围内迅速扩散。然而，关于[TT1]新冠患者的社交网络结构的数据极其有限，这阻碍了人们深入研究大流行期间新冠病毒通过社交行为传播的特征，从而对非医药干预（Nonpharmaceutical Interference，简称NPI）措施的有效性缺乏量化研究的基础。因此，我们开展这项工作，尝试研究新冠患者在大流行期间不同阶段的社交网络特征，以期揭示NPI措施的有效性。

二、研究目标

本研究旨在通过对我国某省疫情初期（2020年初）新冠病例社交网络的研究，为疫情防控措施的评价提供量化度量。细化研究目标如下：

1、利用病例及其密切接触者（简称密接，下同）构建一个传播网络，并基于SEIR模型探索它随时间的变化；

2、将网络数据的各类拓扑特征和传染链条的不同维度进行一一对应，从而量化NPI的影响，这当中我们主要关注社交距离、密接中的病例发现和针对家庭成员的防控政策。

三、研究内容

我们收集了2020年1月8日至2月23日某省共1,349例新冠病毒感染者及其密接的信息。为了对传播网络的拓扑特征进行时变分析，我们选择将研究时段分为两段，即普遍的严格封控政策实施前后。根据观测数据，我们改进了传统的易感-暴露-传染-去除（susceptible-exposed–infectious-refectious-removed， SEIR）模型，以描述新冠病毒在该省人群中的传播动态。随后，根据拟合出的SEIR模型，我们生成了一[TT2]个二万人规模的模拟社区，以研究疫情传播的动态异质性。由于不同的干预措施会改变社交接触和疾病传播的模式，从而影响传播网络，因此我们在模拟社区中设置了七种疫情管控的场景，并将参数设置总结于表1中[TT3]。其中，baseline social contact是疫情前该省不同年龄段人群的基线社交特征，social distancing是指疫情爆发后对人群社交距离的干预措施，active case finding是指对密接的调查强度和干预强度。以第一个场景为例，我们考虑一个基线社交频次较高的模拟社区，在疫情爆发后有很强的社交距离管控措施，包括确诊病例的居家隔离，同时进行高强度的密接调查等；这与现实中我国在2020年1月底施行的严格管控措施较为接近。

（表1）

四、研究结果及意义

1、传播网络

基于现实中某省所有确诊病例（图2），结合每一对传染者-被传染者[TT4]，我们得到了所有患者的传播网络。我们发现40-49岁人群的平均出度（out-degree）最高。此外，年龄组之间的传播表明，大多数传播发生在属于同一年龄组内部（图1）。家庭成员之间的传播占所有传播事件的52.3%。此外，半数的传播事件在家庭内结束。

（图1）

（图2）

2、网络结构的直观变化

从图2的直方图来看，大规模爆发（规模≥5的集群）得到了控制，尽管仍有超级传播者的存在。事实上，孤岛节点（singleton）在第二阶段开始占主导地位（图3b），意味着严格的管控措施可以有效切断传染链条。除此以外，家庭传播比例从第一阶段的47.5%增加到了第二阶段的65.7%（图3a、b）。从发病到确诊的时间从第二期开始呈明显下降趋势，意味着医疗资源的全面铺开。

图3

3、在NPI前后，传染网络拓扑特征的变化

我们将网络拓扑特征和传染链条的五个量化测度对应起来。具体来说，我们用出度（out degree）表征传染性，即一人能直接传给几人；用最小路径长度（shortest path length）表征传染性质，即表示一条传染链是以直接传染为主还是以间接传染为主；用中介中心性（betweenness centrality）表征某个病例在整个传染链条中的重要程度；用聚落直径（diameter of cluster）表征传染链条长度，即最多传多少代；用聚落容量（cluster size）表征一条传染链中共有几人确诊。我们对2020年1月底封控前后的五个网络拓扑特征进行了假设检验，结果展示在图4，除了聚落直径以外，其他四个指标都有显著性差异，表明疫情初期的封控政策确实从多个角度都有效抑制了病毒的扩散。

图4

4、不同NPI下，模拟社区的传染网络表现

为了对不同NPI进行量化评价，我们通过模拟，生成一个2万人口的社区，该社区的人口年龄结构和性别比例，以及基线社交频次都

（图5）

参考现实中我们所研究的某省实际情况。在7个不同的场景下，我们可以看到，只有最符合现实的严格封控措施才能及时、有效地控制住感染规模。

四、讨论

人群层面的新冠病毒感染者社交网络研究尚有很多不足，但对于了解新冠传播动态可以提供一些帮助。一个较为有趣的发现是，对于疫情管控的干预政策可以显著地导致传染网络各项关键测度的变化，这启发我们在制定疫情防控政策时，可以综合考虑防控效率与社会成本之间的平衡。