新冠病毒（SARS-CoV-2）的傳播已達到大流行的程度，在數周內影響了100多個國家。當務之急是采取全球對策，全世界的衛生系統做好準備。盡管中國的隔離措施使新病例減少了90％以上，但其他國家卻沒有這種減少，尤其是意大利。現在，人們對意大利國家衛生系統能否有效應對被感染并需要深切治療的新冠肺炎患者的需求感到擔憂。在2020年3月1日至3月11日期間，意大利每天報告的重癥監護患者百分比一直處于確診患者的9％至11％之間。自2月21日以來，意大利的感染人數呈指數級增長趨勢。如果這種趨勢再持續1周，將有30000名感染者。重癥監護病房將達到最大容量；到2020年4月中旬，將需要4000多張病床。我們的分析可能會幫助國家領導人和衛生部門分配足夠的資源，包括人員、床位和重癥監護設施，以管理未來幾天和幾周的情況。如果意大利的暴發遵循與中國湖北省類似的趨勢，那么新感染患者的數量可能會在3-4天之內開始減少，從而偏離指數趨勢。但是，由于社會隔離措施和在中國快速建立專用隔離設施的能力之間的差異，目前尚無法預測。

根據《自然》雜志的報道，2019年冠狀病毒病（COVID-19）的傳播變得勢不可擋，并已達到宣布為大流行的必要流行病學標準，已在100個國家/地區感染了100,000多人。因此，迫切需要全球采取對策，衛生系統做好準備以應對這一空前的挑戰。自相矛盾的是，那些不幸地被感染這種疾病的國家已經獲得了非常寶貴的經驗教訓。盡管在中國實施的遏制措施（至少目前而言）使新病例減少了90％以上，但在包括意大利和伊朗在內的其他國家并沒有這種減少。

截至3月11日，意大利宣布已確診病例12 462例，死亡827例。由于這次COVID-19爆發，中國的死亡人數最多。在意大利死亡的人的平均年齡為81歲，其中三分之二以上的患者患有糖尿病、心血管疾病或癌癥，或者曾經吸煙。因此，這些患者確實具有潛在的健康狀況，但值得注意的是，他們患有由新冠肺炎引起的急性呼吸窘迫綜合征（ARDS），需要呼吸支持，否則就會死亡。在死亡的患者中，有42.2％的患者年齡在80-89歲，32.4％的患者年齡在70-79歲，8.4％的患者年齡在60-69歲，2.8％的患者年齡在50-59歲,年齡超過90歲的人占14.1％。男女比例為8:2，女性中位年齡較大（女性為83.4歲，男性為79.9歲）。

2020年3月8日，意大利政府采取了特殊措施來限制病毒傳播，包括限制倫巴第地區的活動，旨在最大程度地減少未感染者與感染者接觸的可能性。這個決定當然是勇敢而重要的，但這還不夠。目前，國家衛生系統是否有有效應對已經感染并需要入院ARDS(主要是由新冠病毒引起的）的重癥監護病房的人的能力，這是一個非常令人關切的問題。具體來說，從3月1日到3月11日，意大利每天報告的重癥監護病房患者百分比一直在確認病例的9％至11％。

意大利的重癥監護病房約有5200張病床。其中，截至3月11日，1028張病床已經專門用于新冠肺炎感染的患者，并且在不久的將來，這一數字將逐漸增加，以至于COVID-19的患者很快將占據數千張床位。鑒于感染新冠肺炎的重癥患者的死亡率很高，并且治療持續時間為1-2周，因此在意大利感染的人數可能會給醫院的重癥監護設施帶來很大壓力，其中一些地區沒有足夠的資源或人員來應對這種緊急情況。在倫巴第區，盡管付出了巨大的努力以犧牲意大利的經濟為代價來限制人員的出行，但我們仍面臨著更大的恐懼-到急診室就診的患者人數將大大超過該系統所能承受的數量。為了給最大數量的患者提供治療的機會，重癥監護床的數量將達到數千，但是確切的數量仍然是專家們討論的問題。自2月20日以來，醫護人員一直在晝夜工作，其中大約20％（n = 350）的人被感染，有的甚至死亡。倫巴第通過將需要重癥監護但未感染COVID-19的患者送往別的醫院來應對新冠病毒。

我們提出以下預測，以使負責人（在國家和地方各級對國家衛生系統和政府承擔最大責任的人以及地方衛生局）做好準備，以應對未來幾天和幾周內發生的事情。他們可以采取有關人員資源和病床的措施，以應對這一困難時期的挑戰。在意大利發生COVID-19病毒期間，受感染人數的官方數字表明了感染的蔓延以及對意大利醫院尤其是重癥監護設施的挑戰。自2020年2月21日起，每天都會發布被感染的患者數量。如圖1A所示，可以將可用數據擬合為指數模型的被主動感染的患者數量。指數值可以計算為r = 0·225（每天1次），并且與意大利衛生部報告的受感染患者人數一致。直到第17天，指數預測和報告數據之間的一致性才非常接近。從圖1B中可以看出，如果下周感染的患者數量增加遵循這種趨勢，那么到3月15日，將有超過30 000例患者被感染。基于指數曲線預測以及感染持續時間為15至20天的假設，可以計算出基本再生數為2.76至3.25。這個數字與武漢感染爆發初期報告的數字相似，略高于中國的2.2（這是李群及其同事在最近的一份報告<新型冠狀病毒感染肺炎在中國武漢的初期傳播動力學>中的數字）。

圖1使用指數曲線預測的意大利報告的感染人數。圖A顯示前幾天的感染數量，圖B顯示未來幾天的預測。

在意大利，重癥監護病房的患者數量也以類似的方式增長，直到3月8日呈指數趨勢。意大利衛生部報告的數據的最佳擬合可以使用最適合患者人數的相同指數來獲得。誰被感染，如圖2A所示。截至3月8日的可用數據顯示，在接下來的幾天中，需要重癥監護病房入院的患者人數趨勢將顯著增加。我們可以非常準確地預測該數字將在幾天之內將國家衛生系統推向最大容量。考慮到意大利重癥監護病房的可用床位數接近5200張，并且假設這些床中的一半可用于COVID-19的患者，根據此預測，該系統將在3月之前達到最大容量。這種情況很難解決，因為預計在該日期之后將需要重癥監護病房入院的患者人數將進一步增加，如圖2B所示。

圖2使用指數曲線測量和預測在意大利重癥監護病房的患者人數。圖A顯示了前幾天在重癥監護病房的患者數量，圖B顯示了未來幾天的預測。虛線表示意大利重癥監護病床的估計容量。

在這一點上，最重要的問題是，被感染患者和需要重癥監護的患者人數的增加是否會持續指數增長以及持續多長時間？如果曲線斜率的變化不會很快發生，則臨床和社會問題將難以控制，預計將帶來災難性的結果。我們做出這種預測的唯一方法是，將在中國湖北地區收集的COVID-19感染數據與意大利人群的數據趨勢進行比較。根據2019年世界衛生組織-中國冠狀病毒病聯合任務的官方報告，可以從系列數據開始得出被感染患者的累積曲線。如圖3所示，這些數據表明，感染爆發的初始階段遵循預期的指數趨勢，與先前計算出的被感染意大利患者人數的指數相同。從1月7日開始，累計感染患者的數量開始偏離20天后的指數趨勢。如果意大利的暴發流行趨勢與中國類似，我們可以建議從3月11日起3到4天內新感染患者的數量可能開始減少。類似地，我們可以預見到感染患者的累積曲線將在30天后達到頂峰，預計在此期間將為治療這些患者提供最大的醫療設施。

圖3用指數曲線擬合了湖北省被測感染患者的累積曲線。虛線表示意大利感染爆發的時間點。預計累積的感染患者數將在3-4天內開始偏離指數低點。從2020年3月11日起，將在30天內達到累積曲線的最高點

最困難的預測是意大利將達到的最大感染病人數，最重要的是，需要入住重癥監護病房的最大病人數。此預測對于計劃在意大利醫院中的新設施以及計算需要這些設施的時間至關重要。基于中國湖北地區的人口略少于意大利的情況（湖北約為5000萬人，意大利約為6000萬人），我們暫定感染的最大患者數量趨勢將與意大利相似。在這樣做的過程中，我們不能忽視以下事實：限制流動對COVID-19疫情蔓延的影響以及武漢市內外采取的非凡社區措施不太可能在其他地方復制。此外，倫巴第地區對這些患者的當前治療方法意味著非藥物和藥物干預措施，包括抗逆轉錄病毒藥物，可能與武漢疫情有所不同，并可能使計算結果失真。我們還認識到，武漢市與湖北省其他地區之間的傳播動態存在異質性，其他地區感染人數仍然較低。因此，假設意大利即將發生的事情可能會反映湖北所發生的事情可能是不切實際。當然，直接比較大武漢地區（1,900萬人）與倫巴第地區（900萬人）（目前是意大利受影響最嚴重的地區）更為合適，但尚無此類數據。目前尚無其他證據，我們可以考慮對未來幾天或幾周內將被感染的患者的確切人數做出更可靠的假設。根據現有數據，到2020年2月底，湖北地區的感染病人數約為38000人，而新增病例數幾乎降至零。鑒于到目前為止，至少在倫巴第區，被感染的患者需要ARDS治療的患者比例接近10％，我們可以假設在感染最嚴重的時期，我們在重癥監護病房中將需要大約4000張病床。預計將從3月11日起約4周內發生。這對意大利來說是個挑戰，因為目前總共有5200張重癥監護病床。現在的目標是增加這個數字，以安全地滿足未來的迫切需求。根據我們的預測，就人員、技術設備和材料而言，我們只有幾個星期來實現這一目標。這些考慮因素也可能適用于其他歐洲國家，這些國家可能感染了類似數量的患者，并且在重癥監護病房方面也有類似的需求。

自1978年以來，意大利一直享有建立國家衛生系統的特權，該體系于1992-1993年進行了重塑。它的原則和組織源自英國國家衛生服務局的模型，它基于三項基本原則。第一個原則是普遍性-所有公民都有平等的權利使用國家衛生系統提供的服務。第二個是團結-每個公民通過累進稅收，根據自己的能力為國家衛生服務籌資。第三個是統一性-國家衛生服務機構向所有地區的所有公民提供的服務質量必須統一。所有個人都應該以納稅人的身份支付這筆錢，如果他們感到不適，每個人都會付出一點以得到很多回報。