[논문 리뷰] How many infections of COVID-19 there will be in the "Diamond Princess"-Predicted by a virus transmission model based on the simulation of crowd flow

Zhiming Fang, Zhongyi Huang외 6명|arXiv (Cornell University)|2020. 02. 25.

COVID-19 epidemiological studies참고 문헌 12인용 수 36

한 줄 요약

본 논문은 군중 흐름 기반의 바이러스 전파 모델을 사용해 Diamond Princess에서 COVID-19 확산을 시뮬레이션하고, 850–1009명의 감염을 추정하며 보호 조치와 시기의 영향을 분석한다.

ABSTRACT

Objectives: Simulate the transmission process of COVID-19 in a cruise ship, and then to judge how many infections there will be in the 3711 people in the "Diamond Princess" and analyze measures that could have prevented mass transmission. Methods: Based on the crowd flow model, the virus transmission rule between pedestrians is established, to simulate the spread of the virus caused by the close contact during pedestrians' daily activities on the cruise ship. Measurements and main results: Three types of simulation scenarios are designed, the Basic scenario focus on the process of virus transmission caused by a virus carrier and the effect of the personal protective measure against the virus. The condition that the original virus carriers had disembarked halfway and more and more people strengthen self-protection are considered in the Self-protection scenario, which would comparatively accord with the actual situation of "Diamond princess" cruise. Control scenario are set to simulate the effect of taking recommended or mandatory measures on virus transmission Conclusions: There are 850~1009 persons (with large probability) who have been infected with COVID-19 during the voyage of "Diamond Princess". The crowd infection percentage would be controlled effectively if the recommended or mandatory measures can be taken immediately during the alert phase of COVID-19 outbreaks.

연구 동기 및 목표

• 크루즈 선박에서의 COVID-19 전파에 대한 평가를 촉진하여 발병 규모의 잠재적 범위를 이해한다.
• 항해 기간 동안 Diamond Princess의 3711명 중 총 감염 수를 추정한다.
• 개인 보호 조치와 시의적절한 개입이 전파를 얼마나 감소시켰을 수 있는지 분석한다.

제안 방법

• 보행자 간 군중 흐름 기반의 바이러스 전파 규칙을 개발한다.
• 크루즈선의 일상 활동에서 세 가지 시나리오 하에 바이러스 확산을 시뮬레이션한다.
• 바이러스 보유자와 개인 보호의 효과에 초점을 맞춘 Basic 시나리오를 포함한다.
• 조기 하선과 증가된 자가 보호를 반영하는 Self-protection 시나리오를 도입한다.
• 권고되거나 의무적인 조치의 효과를 시뮬레이션하기 위한 Control 시나리오를 만든다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 모델화된 전파 역학 하에서 Diamond Princess 승객들에게서 몇 명의 감염이 발생할 것인가?
• RQ2 시뮬레이션된 환경에서 개인 보호 조치가 확산 억제에 미치는 영향은 무엇인가?
• RQ3 조기 또는 의무적 개입이 항해 중 발병 결과를 어떻게 바꿀 수 있는가?

주요 결과

• 추정 감염 수: 850–1009명(대부분의 확률로) 항해 중 감염.
• 발병 경보 단계에서 권고 또는 의무 조치를 즉시 시행하면 군중 감염 비율을 효과적으로 제어할 수 있다.
• 시나리오에 따라 승객 행동과 보호 수준에 따라 서로 다른 전파 역학을 보인다.
• 하선 역학 및 강화된 자가 보호가 Self-protection 시나리오에서 관찰된 확산에 영향을 미친다.
• 보호 조치는 모델링된 설정에서 대량 전파를 크게 완화시킬 수 있다.