2019冠状病毒病疫苗分配的影响和策略

工程7（2021）924研究公共卫生-文章2019冠状病毒病疫苗分配：替代战略的健康结果和公平影响建模放大图片作者：David E.布鲁姆Harvard T.H.Chan School of Public Health，Boston，MA 02115，USA阿提奇莱因福奥文章历史记录：2020年12月7日收到2021年2月26日修订2021年3月23日接受2021年5月3日网上发售保留字：COVID-19疫苗分配股票SEIR模型A B S T R A C T鉴于安全有效的COVID-19疫苗稀缺，一个主要的政策问题是如何在不同的社会人口群体中分配本文评估了迄今为止提出的COVID-19疫苗优先战略，重点关注其既定目标;所选分配影响大流行进程和负担的机制;以及制定优先战略时出现的主要流行病学、经济、后勤和政治问题。本文使用了一个简单的、年龄分层的、适用于美国的易感-暴露-感染-康复模型，以定量评估替代优先策略在避免死亡、避免感染和获得生命年方面的性能。我们证明，优先考虑基本工作人员是减少病例数量和寿命损失的可行策略，而在大多数情况下，即使疫苗有效阻断病毒传播，也可以通过优先考虑老年人来实现死亡人数的最大减少关于这一属性的不确定性和剂量输送的潜在延迟加强了优先考虑老年人的呼吁此外，我们调查了股权动机的强度，这将支持一种分配策略，该策略将绝对优先权给予减少感染致死风险的疫苗的基本工作人员。©2021 THE COUNTORS.Elsevier LTD代表中国工程院出版，高等教育出版社有限公司。这是CC BY许可下的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/）中找到。1. 介绍截至2021年2月，2019新型冠状病毒病（COVID- 19）已导致全球超过250万人死亡[1]，并引发严重衰退，全球经济于2020年估计萎缩4. 4%[2]。考虑到非药物干预（例如，社会和身体距离、戴口罩和经济封锁），为大部分人口接种疫苗被认为是解决这一危机的最佳策略。开发安全有效的COVID-19疫苗的竞赛以前所未有的速度推进[3]。 在不到一年的时间里，已经开发了300多种候选疫苗，其中约80种候选疫苗目前正在临床试验中，11种已经在包括加拿大、中国、俄罗斯、英国和美国在内的几个国家批准完全或限制使用。尽管有多种疫苗获得批准，但预计至少在几个月内不会广泛提供和获得*通讯作者。电子邮件地址：mferranna@hsph.harvard.edu（M. Ferranna）。疫苗接种运动开始时疫苗剂量供应有限，这就提出了如何在社会人口群体中最好地分配疫苗剂量的问题。尽管先前已经针对其他爆发病原体（例如，2009年的H1N1流感大流行[5]和2013-首先，与其他呼吸道传染病不同，儿童对严重急性呼吸道综合征冠状病毒2（SARS-CoV-2，导致COVID-19的病毒）感染的易感性低[7]，感染致死风险低[8]，尽管儿童的传染性因变异而异[9]。因此，在疫苗分配中优先考虑儿童的常用策略[10]（由于严重后果的高风险或传播给他人的高风险）可能对COVID-19y而言不是最佳的。此外，已批准的COVID-19疫苗尚未y有证据表明，一些新的变异病毒，例如B.1.1.7变异病毒，与非变异病毒相比，传染性更强，更容易感染儿童[9]。尽管人们普遍认为COVID-19疫苗对这些新型变异株有效，但不同年龄组的易感性差异可能会影响疫苗的最佳分配。https://doi.org/10.1016/j.eng.2021.03.0142095-8099/©2021 THE COMEORS.由爱思唯尔有限公司代表中国工程院和高等教育出版社有限公司出版。这是CC BY许可下的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/）。可从ScienceDirect获取目录列表工程杂志首页：www.elsevier.com/locate/engM. Ferranna，D. Cadarette和D.E. 布鲁姆工程7（2021）924925但在儿童身上得到了充分的测试。其次，老年人死于COVID-19的风险很高，但与年轻人相比，他们的社交互动往往更少，尤其是在实施社交距离的情况相比之下，参与流行病控制和社会运作所必需的活动的个人面临的感染风险要高得多最后，疫情加剧了原有的卫生和经济不平等，少数民族和社会经济弱势群体的死亡率和严重感染率不成比例[11，12]。在基本工作中的代表性过高，社会决定的高患病率，以及增加的可能性这些群体居住在拥挤的、代际间的住房中，加剧了这些差距[13]。许多国家已经发布或正在制定COVID-19疫苗优先策略的指南。这些指南的总体目标是在考虑到大流行的特定流行病学特征（例如，传播和死亡率的年龄差异许多指导方针还力求对与先前存在的健康和经济状况有关的公平问题以及流行病对社会人口群体的不同健康和经济影响保持敏感一个备受争议的问题是，是否应优先考虑基本工作人员而不是老年人和患有严重疾病的个人，尽管后者患严重COVID-19相关疾病和死亡的风险明显更高[14]。支持优先考虑基本工作者的因素包括，由于他们的人际接触率相对较高，他们在病毒传播中发挥着关键作用，以及考虑到大部分基本工作者来自社会经济弱势群体和弱势群体，他们对社会公正的关切。在本文中，我们开发了一个年龄分层的我们使用该模型研究替代疫苗优先策略的最佳排序，以最大限度地减少COVID-19感染总数、死亡人数或在整个流行过程中损失的寿命年数。该模型适用于美国。我们发现，优先考虑必要的工作人员可以最大限度地减少感染人数，如果疫苗在阻断传播方面足够有效，这种策略也可以最大限度地减少寿命损失。在大流行得到良好控制的情况下，例如，在分发疫苗或非药物干预措施足够严格以遏制传播时，活动性感染人数很少，优先考虑基本工作人员可以最大限度地减少死亡人数。然而，在大多数情况下，优先考虑老年人可以最大限度地减少死亡人数，即使疫苗可以有效阻止病毒传播。这一特性的不确定性和疫苗剂量交付的潜在延迟加强了优先考虑老年人的呼吁。此外，我们还评估了支持不一定最大化所选健康目标的优先级排序策略所需的公平动机的强度。特别是，鉴于许多基本工人属于弱势群体，因此存在一种社会正义的论点，即在任何优先化战略中增加他们的权重[15]。我们发现，与老年人相比，必须将大于6的公平权重分配给基本工作者，以支持在疫苗不能抑制传播时优先考虑基本工作者本文基于并扩展了不断增长的关于COVID-19疫苗优先策略的文献。以前的论文主要采用年龄分层确定性SEIR模型，并专注于优先考虑高接触个体与高风险个体之间的权衡[16相比之下，Chen等人采用了基于代理的模型。[22]。几项研究在他们的模型中包括了基本工人，在老年人休假前为基本工作人员接种疫苗的相对益处[23，24]。Babus等人还考虑了年龄和职业的流行病学差异。[25]在缺乏感染动力学的模型中;这项研究的主要结果是，从事高风险职业的老年人应首先接种疫苗。Moore等人[26]考虑了英国老年人和合并症患者接种疫苗之间的权衡，并得出结论，应优先考虑前者。一些研究还关注了与非药物干预或感染恐惧相关的免疫学变化，以及这些变化与疫苗优先策略的潜在相关性[27最后，Castonguay等人[30]从空间角度研究了这一问题，并建议将初始感染负担较低的地区作为目标。我们通过研究一组变量在社会人口群体（包括基本工人）排名中的相对重要性，为这一文献做出了贡献。这些变量包括疫苗推广的速度、最初的流行病学状况、非药物干预措施的力度以及疫苗遏制传播能力我们的论文的主要本文的结构如下：第2节讨论了针对COVID-19疫苗分配提出的主要指南，重点关注基本的伦理目标及其应用;第3描述了针对美国人群的建模练习和相关结果;第4节总结了我们的结论.2. 评估COVID-19疫苗分配的拟议指南表1总结了针对COVID-19疫苗分配提出的选定国家级指南[31大多数准则都有促进某种形式的整体利益的伦理目标（例如，个人其他的社会公正考虑包括平等关注所有人、缩小健康差距和促进公平。所有指南都认识到保护人群健康的重要性，并一致认为最佳疫苗分配策略的首要目标应该是最大限度地提高健康结果。这转化为选择避免例如最大数量的死亡、累积感染或严重疾病病例的优先级规则，这取决于归因于非致命健康状况和潜在长期后遗症的相对重要性。两个关键的流行病学因素决定了这些全人群健康结果的变化，这取决于接种疫苗的目标亚组：①每个组中个体的感染率和传播率（即，被病毒感染并传播它的概率），和②在每组中给定感染的健康结果的可能严重性（例如，感染致死风险或严重症状的可能性）。老年人和患有严重疾病的个人因COVID-19而面临严重健康后果的风险最大，而必要工作人员因其在大流行期间的人际接触次数相对较高而面临感染和随后传播的风险最大。针对后者进行疫苗接种无疑将防止最大数量的累积感染。然而，如果主要目标是预防死亡或严重感染，那么在优先考虑高严重风险个体与高接触者之间存在潜在的权衡。如果接种的疫苗能够阻断传播M. Ferranna，D. Cadarette和D.E. 布鲁姆工程7（2021）924926表12019冠状病毒病疫苗分配指南选编。提议/组织道德原则目标优先次序美国国家科学院、工程院和医学院[31]约翰霍普金斯健康安全中心[32]美国疾病控制和预防中心临时指南，12月22日，2020年[33]● 最大效益● 同样令人关切● 减少卫生不公平现象● 公平、透明和基于证据的程序● 促进共同利益● 公平待人，促进公平● 在多元化社会● 最大化收益，最小化危害● 减少卫生不公平现象● 促进正义● 提高透明度● 减少严重的发病率、死亡率和因SARS-CoV-2● 尽可能● 维护社会● 减少疾病给已经面临不平等的人们带来的额外负担● 增加每个人享受健康和福祉阶段1a（人口的5%）：高风险卫生工作者和第一反应者阶段1b（10%的人口）：所有年龄段的人都有合并症和基础疾病，使他们处于显着更高的风险;老年人生活在聚集或过度拥挤的环境中第二阶段（30%-35%的人口）：K-12教师，学校工作人员和儿童保育员;高风险环境中的关键工作人员（例如，食品加工设施）;所有老年人;所有年龄段的个人，其健康状况使他们处于严重COVID-19疾病的中度较高风险;无家可归者收容所，残疾人团体之家和惩教机构的人，以及在这些环境中工作的工作人员第3阶段（占人口的40%第四阶段：其他在每个特定的人口群体内（例如，‘‘all older adults” or‘‘critical workers in high-risk settings”), a vulnerabilityindex, such as the Centers for Disease Control 疾病预防控制中心第1层：面临最大严重疾病和死亡风险的个人及其护理人员;对维持持续的COVID-19应对至关重要的人;对维持核心社会功能至关重要的人第2层：感染风险升高的人;对更广泛的卫生服务和维持其他基本服务至关重要的人;获得医疗保健机会最少的人第1a阶段：长期设施第1b阶段：前线基本工作人员和75岁以上的成年人第1c阶段：患有高风险疾病的成年人; 65岁以上的成年人;其他基本工作人员英国疫苗和免疫联合委员会[34]世界卫生组织（WHO）COVID-19疫苗全球获取机制（COVAX）指南[35]●主要目标：预防COVID-19死亡，保护卫生和社会护理人员和系统● 次要目标：保护那些住院和暴露风险增加的人，并保持基本公共服务●通过降低COVID-19死亡率，保护公众健康，最大限度地减少(1) 老年人护理院的居民及其照顾者(2) 所有80岁及以上的人以及一线卫生和社会护理工作者(3) 所有75岁以上的人(4) 所有70岁以上的人和临床上极度脆弱的人(5) 所有65岁及以上的(6) 所有年龄在16岁至64岁之间的人，其基础健康状况使他们面临更高的严重疾病和死亡(7) 所有60岁以上的人(8) 所有55岁及以上的(9) 所有50岁以上的人(1) 每个国家按其人口比例以相同的速度获得剂量（直到每个国家都接种了20%的人口）(2) 在前20%的人接种疫苗后，根据国家需要进行分配(3) 前3%的剂量用于卫生和社会保健机构(4) 前20%必须涵盖高风险成人（老年人、患有合并症的成人）世界卫生组织免疫价值观框架专家战略咨询小组[36]● 提升幸福感● 平等尊重● 全球和国家公平● 互惠● 合法性● 对公平保护和促进人类福祉作出重大贡献严重疾病和死亡的高风险;被感染的高风险;高传播风险;弱势群体面临不成比例的负担风险;那些为保护他人福利而承担COVID-19重大额外风险和负担的人（例如，卫生工作者和基本工作者）COVAX是由世卫组织、全球疫苗免疫联盟、疫苗联盟和流行病防范创新联盟协调的一项倡议，旨在支持COVID-19候选疫苗的研究、开发和制造，并促进疫苗在参与国之间的公平分配M. Ferranna，D. Cadarette和D.E. 布鲁姆工程7（2021）924927在SARS-CoV-2中，优先考虑高接触个体可能是最佳策略，尽管与高严重风险个体相比，他们的严重健康后遗症风险较低大多数已发布的指南优先考虑高严重风险个体（例如，老年人和患有合并症的个体）。一个例外是美国疾病控制和预防中心发布的初步指导方针，该指导方针优先考虑基本工作者，而不是老年人和那些预先存在的条件，但生活在长期护理设施中的老年人除外[37]。2020年12月22日，这些指南进行了部分修订，以支持年龄在75岁及以上和一线基本工作人员（例如，第一反应者，教育工作者和杂货店工人），后者代表的类别比所有基本工作者都要窄[38]。现有COVID-19疫苗阻断传播的有效性的不确定性为优先考虑老年人而不是高接触人群提供了额外的理由，如果主要目标是最大限度地减少死亡人数[39]。事实上，迄今为止的临床试验主要关注候选疫苗在接种疫苗的个体中预防COVID-19病例的有效性，并没有评估候选疫苗在预防继发感染方面的有效性或者，任何关于COVID-19疫苗对老年人有效性的不确定性都为优先考虑基本工作人员提供了支持值得注意的是，“基本工人”的定义在不同的指导方针中并不统一。例如，在联合王国，只有一线卫生和社会护理工作者根据其工作职责得到优先考虑。美国国土安全部（DHS）提供的“必要”定义更广泛，包括所有具有高暴露风险的个人和那些被认为对社会运作至关重要的职业（包括医疗保健工作者，杂货店店员，教育工作者，会计师和工程师）。根据这一定义，近70%的美国劳动力被认为是必不可少的[40]。大多数指导方针明确呼吁最大化整体利益的原则（而不仅仅是直接的健康利益，如减少COVID-19死亡或感染）。然而，在具体的建议中往往忽视了间接的健康和非健康考虑原则上，至少有四个这样的结果可能影响最佳疫苗优先策略的选择。首先，由于需要保持卫生系统的能力，因此鼓励优先考虑参与保健活动的基本工作人员第二，允许某些工人安全返回工作场所具有经济效益，前提是工作不能在家中有效进行例如，优先考虑教育工作者（和儿童）可能会促进面对面的教学，从而最大限度地缩小与大流行前一代人的教育差距，并减少属于高社会经济群体和低社会经济群体的儿童之间的学习不平等。优先考虑教育部门也可能有利于其他经济部门，因为将父母从照顾孩子的工作中解脱出来，使他们能够工作更多的时间，更有成效。第三，特定的疫苗分配可能会不成比例地减少流行病对社会和精神健康的负面影响--例如，优先考虑老年人，因为他们的社交网络较小，特别容易遭受孤独和最后，不同的分配策略可能需要不同的成本，这取决于医疗保健系统向不同社会人口群体（例如，在学校给儿童接种疫苗可能比给其他年龄组接种疫苗更容易）和疫苗特性（例如，一些疫苗所需的冷链方面的后勤限制可能妨碍在偏远或资源不足地区的广泛分发）。除了最大限度地提高健康和非健康成果外，道德方面的考虑可能有助于优先考虑特定的社会人口群体。一个经常被提及的伦理问题是预期寿命的差异。如果不仅考虑避免的死亡人数，而且考虑被挽救生命的预期寿命或健康质量调整的预期寿命在伦理上是合理的，那么为年轻人和没有严重疾病的个人接种疫苗更具有优先性[41]。这也可能转化为优先考虑老年人或患有合并症的人。大多数准则还强调了优先考虑处境最差者的道德问题。社会中的结构性不平等使某些人的生命贬值，包括少数种族和族裔或社会经济弱势群体的生命。此外，这些先前存在的结构性不平等往往会加剧COVID-19对受影响群体的影响，导致本已境况恶化的人群的感染率和死亡率上升。因此，为了避免加剧（甚至纠正）现有的健康、社会和经济不平等，社会可能需要在当前健康问题之外，进一步优先考虑弱势群体。鉴于社会经济弱势人群在基本工作者中的代表性不成比例，除了与病毒感染和在高接触人群中传播的可能性较高相关的流行病学原因外，还存在优先考虑这一群体的社会虽然基本工作者可能不一定面临严重健康后果和死亡的最高风险，但在分配COVID-19疫苗时优先考虑这一群体将调整他们因脆弱状况而经历的伤害此外，在疫苗分配中优先考虑基本工作人员可能在伦理上是合理的，因为他们在大流行期间的社会贡献是互惠和补偿的3. 建模练习3.1. 理论框架我们使用确定性年龄分层房室模型评估了替代疫苗优先策略的影响。我们将美国人口分为9个年龄组：0老了我们进一步将20-29岁、30-39岁、40-49岁和50-59岁年龄组中的每一个年龄组根据基本工作者的比例分为两个亚组，总共产生了13个社会人口组。我们对基本工人的定义包括所有参与DHS认为“基本”活动的工人这些基本工人占劳动力的42%，平均受教育程度较低，工资较低，与一般劳动力相比，更有可能来自非主流少数群体[42]。年龄分层反映了流行病学和行为（即，与社会互动模式相关）的差异;模型中基本工作者与其余群体之间的主要区别是实践有效的减少接触的次数）。对于每个社会人口学群体，该模型跟踪以下健康状态：易感（S）、暴露（E）、感染（I）、恢复（R）、死亡（D）、接种疫苗和潜在易感（V）、接种疫苗和暴露（EV）以及接种疫苗和感染（IV）。该模型的示意图如图1所示。模型方程和校准详情见附录A。假设所有个体最初都是易感的（S），除非他们已从感染中恢复或已有效接种疫苗。被重新接种的个体被认为对再感染具有免疫力，如果疫苗有效，则赋予对疾病的免疫力。易感M. Ferranna，D. Cadarette和D.E. 布鲁姆工程7（2021）924928≤图1.一、接种疫苗的SEIR模型图箭头旁边的变量表示从一个隔室过渡到下一个隔室的概率用上标V标记的概率可能已被接种疫苗改变k和kV表示感染的概率cE是从暴露状态转变为感染状态的概率cI是退出感染状态I和IV的概率。/和/V代表感染致死率。NewV表示一天内接种疫苗的人数。在与感染者接触后，个人转变为暴露状态E，前提是接触者传播了病毒。经过一段潜伏期后，暴露的个体具有传染性（I）。在感染期之后，它们要么恢复（R），要么死亡（D）。在每个时期，一定比例的个体接种疫苗，并从易感状态转变为接种疫苗的健康状态（NewV表示一个时期内接种疫苗的个体数量）。对于两剂疫苗，例如目前在美国使用的BioNTech（德国）-辉瑞（美国）和Moderna（美国）疫苗，从易感到接种的转变可以解释为第二剂疫苗生效的时刻（尽管实际上，在第一剂疫苗后已经提供了一些保护[43，44]）。我们假设疫苗有三种不同的效果：(1) 疫苗降低接种个体的易感率，即个体在与感染性个体接触后被感染的概率。如果接种疫苗的个体被感染，那么他们会转变为暴露者。状态EV，并在潜伏期后，进入传染状态IV。敏感率的降低意味着感染概率k的降低，其中kVk。在感染期后，个体要么康复，要么死亡。如果疫苗在预防感染方面是100%有效的，则被感染并转变为暴露状态EV的概率kV为零。(2) 疫苗降低了疫苗的感染致死率，接种个体，即接种个体一旦感染，转变为死亡状态而不是恢复状态的概率如果疫苗在预防严重疾病（在这种情况下是死亡）方面100%有效，接种疫苗的个体仍然可能感染SARS-CoV-2，但他们不会经历进一步的健康后果。(3) 疫苗降低了接种个体的传染性，即接种个体一旦具有传染性，就会将病毒传播给其他个体的概率。如果疫苗在预防传播方面100% 有效，接种疫苗的个体可能仍然感染SARS-CoV-2并经历COVID-19的严重健康后果（在模型中以死亡表示），但它们不会感染其他个体。这对应于其他个体k与未接种个体相比，降低感染风险的疫苗将降低接种个体中的死亡数量，并且与未接种感染个体相比，降低来自接种感染个体的传播病例数量仅降低感染致死率的疫苗不能防止个体被感染和传播病毒，但与接种疫苗的个体相比，分别对这三种效应进行建模，使我们能够研究疫苗剂量的最佳分配如何根据疫苗的具体特性而III期临床试验的结果表明，COVID-19候选疫苗可有效保护接种疫苗的个体免受临床疾病的影响，从而降低死亡风险。然而，批准的疫苗在多大程度上降低了感染（包括非对称性感染）和传播的风险尚不清楚[39，45]。因此，在主要分析中，我们重点关注了两种类型的疫苗：①降低感染风险的疫苗，从而也降低了死亡和传播的数量;②以不同速率降低传播风险和死亡风险在这个模型中，一个人老年人平均接触较少因此，与年轻人相比，易感的老年人不太可能遇到感染者，感染性老年人将病毒传播给他人的概率较低然而，感染的易感性和感染致死率都随着年龄的增长而增加。因此，老年人在接触传染性个体时更有可能被感染，承受严重的后果我们还假设，在整个免疫运动中，必要工作人员比同龄的非必要工作人员有更多的接触（即，非必要工作人员坚持某种形式的社会和身体距离）。在免疫接种运动期间，儿童、青少年和老年人之间的社会互动数量也被我们采用基于手机数据的移动模式来校准非必要工人和非工作年龄个体之间接触的减少（详见附录A中的第S1节，表S1和S2此外，我们假设实施非药物干预（NPI）（例如，口罩使用），进一步降低个人保守起见，我们假设NPI在基线规范中是宽松的;当结合儿童、青少年、老年人和非必要工作者接触率降低的影响时，这种易感性降低导致生殖数量为1.8[46]y。假设疫苗接种以恒定的每日接种率进行，即人群的1%。假设第一剂疫苗在大流行中期接种，当时15%的人口已经感染，活动性感染人数相当于人口的1%。在没有疫苗分发的情况下，每日感染和死亡的相应数量见附录A。我们还假设疫苗是完全安全的未接种疫苗的人。这种类型的疫苗只能直接对接种疫苗的个体有益，但不影响疾病传播。最后，疫苗在降低严重健康后果风险方面可能比传播风险更有效，与其对初始感染风险的影响yCOVID-19的基本繁殖数（即，在完全易感人群中，在没有任何干预的情况下）据报告在2.0至3.0的范围内[46]。为了进行基线分析，我们假设疫苗推广期间的生殖数量为1.8，反映了轻微的社会和身体距离。M. Ferranna，D. Cadarette和D.E. 布鲁姆工程7（2021）924929并且该分布与感染获得性免疫无关。这是疫苗分配过程中一个次优但现实的特征，因为缺乏广泛的血清学检测，以及由于感染获得性免疫持续时间的不确定性而采取的谨慎方法我们考虑了七种简单的疫苗优先策略：①无年龄优先，即根据每个年龄组的大小按比例分配疫苗（“年龄比例”）; ②首先将疫苗分配给60岁及以上的个体（“老年人”），然后根据每个群体的规模按比例分配给其他人口; ③由于接触率高，应首先分配给基本工人，不考虑年龄（”基本工人”），然后根据每个群体的规模按比例分配给其余人口;儿童和青少年优先（“青年”），然后根据每个群体的规模按比例分配给其他人口;首先分配给基本工作者，其次是老年人，然后是其他人口（“必需品/老年人”）;首先分配给老年人，其次是必需品工作者，然后是其他人口（"长者/必需工作者“）;以及同时向长者和必需工作者提供额外拨款，然后向其他人口提供额外拨款（”长者必需工作者“）这七种策略解释了感染概率和疾病严重程度的主要社会人口差异此外，这些战略强调了优先考虑严重后果风险最高的个人（老年人）和感染和传播风险最高的个人（基本工作人员）之间的我们根据三个方面健康结果：感染人数、死亡人数和寿命损失年数。感染人数是用于评估COVID-19整体影响的粗略指标，包括死亡率、发病率、住院率以及医疗保健系统和经济成本死亡人数说明了潜在后果的严重程度，并对所有死亡给予同等价值，而不管剩余的预期寿命。寿命损失的年数说明了死亡者年龄的差异，年轻人的死亡价值较高。3.2. 结果我们首先考虑一种疫苗，它只通过降低感染致死风险对免疫个体产生直接影响，但不影响易感性或传播率。假设疫苗对所有社会人口学群体的有效性为90%时，7种替代优先策略的健康结果作为总疫苗供应量的函数总结见图2。与不接种疫苗的情况相比，当老年人被优先考虑（“老年人”或“老年人/必要”）时，死亡人数减少最多。为了减少寿命损失的年数，老年人仍将被优先考虑，但优先考虑老年人而不是基本工人的相对好处减少了。优先考虑20岁以下的人是减少死亡人数和寿命损失的最无效战略。由于老年人患严重疾病和死亡的风险最高，因此当优先考虑老年人时，专门降低死亡风险的疫苗会带来最大的好处然而，当预期寿命随着年龄的增长而下降时（即，以寿命损失年数作为衡量标准），如果疫苗供应量很大，优先考虑基本工作者和老年人几乎与优先考虑老年人一样有益。假设疫苗在大流行期间分发，那么最多70%的死亡和60%的寿命损失可以避免。对于效力较低的疫苗也观察到类似的结果，尽管挽救的生命和生命年数的比例较低（附录A图10）。 S2）的情况下。如果一种疫苗降低了易感率，死亡人数和传播率。对于降低感染风险90%有效的疫苗，由于接触率高，通过优先考虑基本工作人员实现了病例数的最大减少（图3）。优先考虑老年人或儿童和青少年减少的人数最少由于社会交往的结构（老年人总体上很少接触，年轻人在其年龄组之外的接触相对较少，这是低风险的），感染率很高。为了减少死亡人数，优先考虑老年人图二、作为疫苗总供应量的函数，疫苗在降低感染致死风险方面的有效性为90%y轴表示与没有疫苗的情况相比（a）死亡减少的百分比X轴代表最终将接种疫苗的人口百分比。y基于质量调整寿命损失年数的分析见附录A第 S2节和表S3，因为在寿命损失年数方面没有观察到显著差异由于疫苗不会影响这种情况下的感染风险，因此对病例数量的影响很小，并且源于存活个体数量的差异（即，对于任何给定的接触率和人群中的感染人数，仍然活着的人越多，遇到感染者的概率就越低，见附录A图。 S2）的情况下。M. Ferranna，D. Cadarette和D.E. 布鲁姆工程7（2021）924930图三. 作为疫苗供应总量的函数，疫苗在降低感染风险方面的有效性为90%。y轴表示（a）病例减少的百分比，(b)死亡减少的百分比，以及（c）与没有疫苗的情况相比，寿命减少的百分比。X轴代表最终将接种疫苗的人口百分比。导致大多数疫苗供应水平的死亡人数减少最多，即使疫苗有效地降低了传播风险，优先考虑基本工作人员将减缓大流行。然而，如果疫苗供应量足够大，优先考虑老年人和重要工作人员会避免大量死亡。相比之下对于较低的疫苗有效性（尽管获益幅度降低）和同等降低感染致死风险和传播风险而非感染风险的疫苗，观察到类似的模式（附录A图11 -12）。S3和S4）。模型结果表明，在大多数情况下，优先考虑老年人是最佳策略，即使疫苗在降低传播风险和死亡人数方面同样有效。对于一种更有效地提供直接益处而不是通过降低传播风险间接益处的疫苗，如果目标是最大限度地减少死亡人数，那么优先考虑老年人是任何水平疫苗供应的最佳策略。例如，对于降低死亡风险有效性为90%但降低传播有效性低于80%的疫苗，如果目标是减少死亡人数（即，y如果存在一种假设的疫苗，能有效预防传播，但不能有效预防死亡（即，如果接种疫苗的人可能与未接种疫苗的人一样受到感染并经历严重的健康后果，但传染性低于未接种疫苗的人，那么优先考虑基本工作人员将导致最大数量的避免死亡。“基本为了减少寿命损失年数的目标，任何能够将传播风险降低50%以上的疫苗都将在优先考虑基本工作人员时提供最大的益处（即，the ‘‘essential/elderly” strategy 在效果较差的疫苗中观察到类似的模式（附录A表S4）。在降低致死风险方面有效率为90%但对传播性影响不确定的疫苗的预期影响见图4。不确定性被建模为在0%和90%之间降低传递率的有效性的均匀概率分布。为了计算与给定的优先策略和总疫苗供应相关的死亡人数或寿命损失年数的预期减少，我们首先确定了特定疫苗在降低传播风险方面的有效性的死亡人数和寿命损失年数的减少，有效性以离散的10点增量从0%到90%变化。因此，对于每一个优先化策略，我们获得了死亡人数和寿命损失年数减少的分布，每个可能的有效性水平都有一个值。然后，我们获得了所有模型运行中死亡人数和寿命损失年数的平均减少，其中由于均匀概率分布假设，每次运行的权重相等。 在不确定的遗传效应下，优先考虑老年人总是最大限度地避免死亡的最佳策略（图1）。 4）.图5总结了几个主要模型假设的敏感性分析结果。对于这些分析，我们M. Ferranna，D. Cadarette和D.E. 布鲁姆工程7（2021）924931图四、作为疫苗总供应量的函数，疫苗在降低死亡风险方面的有效性为90%，但在降低传播风险方面的有效性不确定的预期影响y轴表示（a）死亡人数减少的平均百分比和（b）与没有疫苗的情况因此，死亡人数减少50%表明分配平均避免了50%的死亡通过假设降低传播风险的有效性均匀分布在0%和90%之间，对不确定性进行X轴代表最终将接种疫苗的人口百分比。选择最小化死亡数量作为关注的结果，因为该指标似乎对疫苗特性的变化最敏感。我们考虑了一种疫苗，在降低感染风险方面有90%的有效性，但对感染者的死亡风险或传播风险没有额外影响。图五、敏感性分析：作为疫苗总供应量的函数，在替代方案中，对于降低感染风险有效性为90%的疫苗的死亡人数减少百分比（a）疫苗的有效性依赖于年龄：疫苗对0-49岁、50-59岁、60-69岁、70-79岁和80岁以上年龄组的有效性分别为90%、85%、80%、75%和70%（b）疫苗供应缓慢：无论疫苗供应总量如何，每天都有0.5%的人口接种疫苗（c）在爆发前接种疫苗：第一剂疫苗是在没有感染获得性免疫力的情况下接种的，每个社会人口群体只有一次感染。(d)更强的NPI：再生数等于1.3。y轴表示与没有疫苗的情况相比死亡人数减少的百分比。X轴代表最终将接种疫苗的人口百分比M. Ferranna，D. Cadarette和D.E. 布鲁姆工程7（2021）924932疫苗（例如，流感疫苗）对老年人的效果往往较差，因为免疫系统会随着年龄的增长而减弱。我们评估了年龄依赖性疫苗有效性的影响，假设疫苗在降低50岁以下个体的易感性方面有90%的有效性，并且在50岁及以上的人群中，这种有效性每10年降低5个百分点（例如，疫苗对80岁的人的有效性比20岁的人低20个百分点）。在这种情况下，优先考虑基本工作者的相对好处大于统一效率的情况下。无论如何，对于大规模的疫苗供应水平，优先考虑老年人和必要的工作人员仍然是最佳策略（图1）。 5（a））。此外，我们还研究了将儿童和青少年的易感率提高到与成人（附录A图S5（a））;这反映了越来越多的证据儿童和青少年对某些新型SARS-CoV-2变异体（如B.1.1.7变异体）的易感性增加。优先考虑年轻人和那些有很多联系人的人的相对价值增加了，尽管在主要结果中没有观察到变化（即，优先考虑老年人仍然是最佳战略）。类似地，我们研究了将感染致死率设置为活动病例总数的递增函数的意义，以涵盖因医疗保健系统容量限制而导致的潜在超额死亡率。这增加了未接种疫苗时的死亡总数，但与基线情景相比，未观察到替代策略的优先级发生显著变化（附录A图10）。第5条（b）款）。我们还考虑了供应或物流控制的影响在这里，我们假设只有0.5%的人口可以每天接种疫苗，而不是1%。可实现的死亡人数减少低于基线情景（可避免60%的死亡，而不是70%）。此外，由于大流行的速度与疫苗接种的速度不匹配，疫苗接种的速度较慢，因此任何水平的疫苗供应都优先考虑老年人（图5（b））。由于最初的疫苗分发是在大流行的中期，如果在交付方面存在限制，那么依靠疫苗来延迟传播就变得不理想。因此，考虑到疫苗供应和交付的不确定性，最佳策略是保护高风险个体（即，老年人）。接下来，我们测试了改变初始条件的影响。如果疫苗是在疫情爆发前分发的（即，当活动性病例数量较低且人群中没有感染-获得性免疫时），如果优先考虑基本工作者，仅对30%的人群接种疫苗就可以避免100%的死亡（图5（c））。如果在最初分发疫苗时大流行得到更好的控制（例如，如果活动性病例数相当于人口的0.5%），则可以避免80%以上的死亡，如果疫苗覆盖率低，则优先考虑基本工作者而不是老年人（附录A图S5（c））。同样，在疫苗推广之初，感染获得性免疫力的个体比例越高，在疫苗覆盖率低时优先考虑基本工作人员就越好，在疫苗覆盖率高时优先考虑老年人就越好（附录A和图10）。 S5（d）和（e））。一个潜在的原因是，较少的高致命风险的个人尚未被感染;因此，通过优先考虑基本工作人员来减少传播，而不是试图为易感个体接种疫苗（考虑到疫苗接种与模型中的先前感染无关）。这一结果也可能来自接近牛群保护阈值导致的疾病传播的非线性减少。最后，我们检验了结果对人口的敏感性遵守社交距离措施和整体病毒传播-允许性如果繁殖数量下降到1.3（例如，由于实施了更强有力的NPI，如戴口罩或减少病毒传播），高致命风险的个人得到了更好的保护，免受疾病的负面影响。在这种情况下，如果疫苗覆盖率低，行动的重点是通过优先考虑基本工作者来遏制传播，而对于高疫苗覆盖率，优先考虑老年人是最佳的（图5（d））。相反，随着繁殖数量的增加（例如，由于NPI较弱或病毒的传播性更强的变体），对于任何疫苗供应水平，最好保护高死亡风险群体（附录A图S5（f））。如果不改变生殖数量，而是改变社会互动水平，则观察到类似的结果：如果疫苗覆盖率低，则非必要工作人员的接触率降低越多，优先考虑必要工作人员的相对效益就越大（附录A和图2）。 S5（g）和（h））。除了与暴露和传染性高风险相关的流行病学原因外，有些人可能会考虑将与社会正义和公平相关的伦理问题作为优先考虑基本工作者而非老年人的基础 在美国，来自少数种族和族裔以及社会经济弱势群体的重要工作人员人数不成比例，导致COVID-19大流行期间先前存在的不平等加剧。因此，出于公平的原因，优先考虑基本工人可能是最佳的。例如，假设两个个体A和B将从接种疫苗中同等受益他们有相同的COVID-19死亡风险）。然而，B属于社会经济弱势群体，是一名重要工人。为了适应B所面临的社会不公正，将疫苗首先分配给B可能被认为是最优的，即使两个人将体验相同的健康益处。相比之下，将疫苗先分配给甲，可能会进一步加剧甲、乙之间的不平等如果有足够的公平动机，优先考虑个体B（基本工作者）可能是首选，即使个体A接种疫苗的预期健康益处为了检验将绝对优先权给予基本工作人员的公平动机的强度，我们考虑了只产生直接效益的疫苗的情况。对于一种将感染致死率降低90%的疫苗，优先考虑老年人导致避免的死亡人数最多（图1）。 2）的情况。请注意，优先次序战略除了影响总人数外，还影响到不同群体之间的死亡分布如果老年人优先于基本工人（即，“老年人/必要”战略与“必要/老年人”战略相比，通过构建，总死亡人数将减少，老年人的死亡人数将减少，但更多的死亡将发生在必要的工作人员中（因为疫苗几乎完全直接受益，其余人群的死亡人数将保持不变）。我们调查了在这种情况下，必要工作者的权益权重水平是什么，以便优先考虑他们（即，尽管老年人的死亡人数较多，但“必要/老年人”战略优于“老年人/必要”战略），考虑到老年人先前存在的社会劣势，公平权重代表了图图6描述了这种分析的结果。如果疫苗供应覆盖至少40%的人口，并且优先考虑基本工作者，那么挽救一名基本工作者的生命被认为相当于挽救六名以上老年人的生命。换句话说，y请注意，在我们的框架中，改变生殖