[논문 리뷰] The effect of delayed awareness and fatigue on the efficacy of self-isolation in epidemic control

Giulia de Meijere, Vittoria Colizza외 2명|arXiv (Cornell University)|2021. 05. 24.

COVID-19 epidemiological studies참고 문헌 43인용 수 15

한 줄 요약

이 연구는 자가격리의 효과성을 떨어뜨리는 지연된 인식과 피로를 분석하기 위해 의사결정, 고립, 피로 상태를 포함하는 네트워크 기반 전염병 모델을 개발한다. 연구 결과, 불완전한 준수, 고립 시작의 지연, 고립 기간 중 피로로 조기 해제되는 것은 전염병 임계점이 크게 감소시키며, 준수가 높을 경우 짧은 고립 기간 동안 최적의 고립 기간이 전염 기간보다 짧아진다.

ABSTRACT

The isolation of infectious individuals is a key measure of public health for the control of communicable diseases. However, involving a strong perturbation of daily life, it often causes psychosocial distress, and severe financial and social costs. These may act as mechanisms limiting the adoption of the measure in the first place or the adherence throughout its full duration. In addition, difficulty of recognizing mild symptoms or lack of symptoms may impact awareness of the infection and further limit adoption. Here, we study an epidemic model on a network of contacts accounting for limited adherence and delayed awareness to self-isolation, along with fatigue causing overhasty termination. The model allows us to estimate the role of each ingredient and analyze the tradeoff between adherence and duration of self-isolation. We find that the epidemic threshold is very sensitive to an effective compliance that combines the effects of imperfect adherence, delayed awareness and fatigue. If adherence improves for shorter quarantine periods, there exists an optimal duration of isolation, shorter than the infectious period. However, heterogeneities in the connectivity pattern, coupled to a reduced compliance for highly active individuals, may almost completely offset the effectiveness of self-isolation measures on the control of the epidemic.

연구 동기 및 목표

• 자가격리의 효과성에 영향을 주는 지연된 인식과 피로의 영향을 조사하기 위해.
• 격리 기간과 준수 수준 간의 상호보완적 관계를 정량화하기 위해.
• 접촉 패턴의 개인적 이질성이 자가격리 조치의 총합 효과에 미치는 영향을 평가하기 위해.
• 불완전한 준수와 피로로 인한 조기 해제가 전염병 임계점과 만성 유병률에 미치는 영향을 평가하기 위해.

제안 방법

• 추가적으로 U(의심자), Q(격리자), F(피로자) 상태를 포함하는 수정된 SIS 병행 모델을 사용한다.
• Poisson 과정을 통해 상태 간 전이를 모델링하며, 각 전이율은 µU(인식율), pQ(격리 확률), µQ(피로로 인한 해제율), µ(회복율)로 정의된다.
• 평균장 근사와 네트워크 기반 모델링을 적용하여 전염병 임계점과 만성 유병률을 분석한다.
• 면역력이 없는 SIS 프레임워크를 적용하여 행동 동역학과 최악의 시나리오에 집중한다.
• 특히 고도로 연결된 개인에서의 준수 감소와 같은 접촉 패턴의 이질성 영향을 분석한다.
• 분석적 및 수치적 도구를 활용하여 지연과 피로가 전염병 통제에 미치는 영향을 정량화한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 자기격리에 들어가는 데 지연된 인식이 전염병 임계점과 통제 효과성에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ2 준수가 짧은 기간 동안 높을 경우 최적의 자가격리 기간은 무엇인가?
• RQ3 피로로 인한 조기 해제가 병원균 전파에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ4 접촉 패턴의 개인적 이질성이 자가격리 효과성에 얼마나 큰 영향을 미치는가?
• RQ5 불완전한 준수, 지연된 인식, 피로가 함께 모여 전염병 임계점에 어떤 영향을 미치는가?

주요 결과

• 전염병 임계점은 지연된 인식, 불완전한 준수, 피로를 종합한 효과적 준수 수준에 매우 민감하게 반응한다.
• 짧은 고립 기간 동안 준수가 향상될 경우, 전체 전염 기간보다 짧은 최적의 고립 기간이 존재한다.
• 특히 활동성이 높은 개인에서의 준수 감소와 같은 접촉 패턴의 이질성은 자가격리의 효과성을 거의 완전히 상실하게 만들 수 있다.
• 피로로 인해 여전히 전염성이 있는 상태에서 조기 해제되며 전파 위험을 크게 증가시킨다.
• 모델은 심지어 중간 정도의 비준수와 지연이 있어도 격리 조치의 효과성을 크게 감소시킬 수 있음을 보여준다.
• 결과적으로 공중보건 정책은 피로와 지연된 인식과 같은 행동 요인을 고려하여 효과적인 격리 전략을 수립해야 한다.