[論文レビュー] Can Testing Ease Social Distancing Measures? Future Evolution of COVID-19 in NYC

Omar El Housni, Mika Sumida+3 more|arXiv (Cornell University)|May 27, 2020

COVID-19 epidemiological studies参考文献 6被引用数 9

ひとこと要約

本研究では、接触追跡を組み込んだ区画型疫学モデルを用い、ニューヨーク市における『一時停止』後のCOVID-19の結果に、検査能力と社会的距離の緩和が与える影響を分析している。その結果、50万件/日の大量検査がなければ、一時停止前の社会的距離の水準に戻すと9月までに25万人を超える死亡が予想される一方、10万人/日の検査と中程度の距離保持を維持すれば、死亡者数は約2万7千人に抑えられることが判明した。

ABSTRACT

The "New York State on Pause" executive order came into effect on March 22 with the goal of ensuring adequate social distancing to alleviate the spread of COVID-19. Pause will remain effective in New York City in some form until early June. We use a compartmentalized model to study the effects of testing capacity and social distancing measures on the evolution of the pandemic in the "post-Pause" period in the City. We find that testing capacity must increase dramatically if it is to counterbalance even relatively small relaxations in social distancing measures in the immediate post-Pause period. In particular, if the City performs 20,000 tests per day and relaxes the social distancing measures to the pre-Pause norms, then the total number of deaths by the end of September can reach 250,000. By keeping the social distancing measures to somewhere halfway between the pre- and in-Pause norms and performing 100,000 tests per day, the total number of deaths by the end of September can be kept at around 27,000. Going back to the pre-Pause social distancing norms quickly must be accompanied by an exorbitant testing capacity, if one is to suppress excessive deaths. If the City is to go back to the "pre-Pause" social distancing norms in the immediate post-Pause period and keep the total number of deaths by the end of September at around 35,000, then it should be performing 500,000 tests per day. Our findings have important implications on the magnitude of the testing capacity the City needs as it relaxes the social distancing measures to reopen its economy.

研究の動機と目的

• ニューヨーク市における『一時停止』後のCOVID-19の結果に、検査能力と社会的距離の水準を変化させた場合の影響を評価すること。
• 深刻な第二波を引き起こさずに社会的距離の緩和を安全に実施するための最小限の検査能力を特定すること。
• 異なる政策シナリオのもとで、2020年9月までの入院者数、死亡者数、感染者数の推移を予測すること。
• 2020年4月15日までのニューヨーク市の実データ（検査、入院、死亡）を用いてモデルを検証し、推移の整合性を確保すること。
• パンデミックの重症度を制御するための、社会的距離の緩和と検査規模のトレードオフを定量化すること。

提案手法

• 感受性、感染（症状性・隔離済み、無症状・非隔離、無症状・隔離済み）、回復者という明確な状態を有する区画型モデルを構築。
• 陽性者1人あたりの平均接触者数（contactPerPosCase = 4）をパラメータとして設定し、接触追跡による密接接触者の隔離を組み込む。
• 一般人口比に対して密接接触者の感染リスクを重みづけするため、尤度比（likOfBeingInfected = 5.5）を用いる。
• 2020年4月15日までのニューヨーク市の検査、入院、死亡データを用いてモデルをキャリブレーションし、R₀（3.38）と初期の無症状感染者数（約1万人）を調整。
• 6月1日以降の結果を、社会的距離の緩和度（0％～100％）と検査能力（1日2万件～50万件）を変化させたもとで予測。
• ニューヨーク市保健局およびニューヨーク州保健局のデータを用いて、実際の1日あたりの死亡者数、入院者数、陽性者数とモデル出力を照合して検証。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ニューヨーク市で、『一時停止』前の社会的距離の水準に戻すにあたり、何らかの第二波を引き起こさずに安全に実施するためには、どの程度の検査能力が必要か？
• RQ2 中程度の社会的距離と増加した検査能力を組み合わせた場合、2020年9月までの累積死亡者数にどのような影響を与えるか？
• RQ3 『一時停止』期終了後にわずかな社会的距離の緩和を行った場合でも、それを相殺するための最小限の検査能力はどの程度か？
• RQ4 接触追跡と密接接触者の隔離は、モデルの予測される流行経路にどのような影響を与えるか？
• RQ5 モデルの予測は、ニューヨーク市の初期パンデミック段階の実世界データとどの程度整合するか？

主な発見

• 社会的距離を『一時停止』前の水準まで完全に緩和し、1日2万件の検査しか行わない場合、9月末までの累積死亡者数は25万人に達すると予想される。
• 『一時停止』時と『一時停止』前の距離の間の水準を維持しながら、1日10万人の検査を実施した場合、9月までの累積死亡者数は約2万7千人にまで減少する。
• 社会的距離を完全に緩和する状況でも死亡者数を3万5千人未満に抑えるためには、1日50万人の検査が必要であり、完全な再開には極めて高い検査能力が求められることを示している。
• 1日10万人の検査を実施しても、社会的距離を完全に緩和すれば、4月の初回ピークを超える第二波が発生する可能性がある。
• 4月15日までの入院者数、死亡者数、陽性者数のモデル予測は、実際のニューヨーク市のデータとよく一致しており、モデルの予測的妥当性を裏付けている。
• モデルは、1人の陽性者から平均4.4人の密接接触者を同定すると推定しており、マサチューセッツ州の実世界の接触追跡データ（平均2人）と整合的である。