[논문 리뷰] The `how' matters: A simulation-based assessment of the potential contributions of LFD tests for school reopening in England

Kevin Kunzmann, Camilla Lingjaerde외 2명|arXiv (Cornell University)|2021. 03. 02.

COVID-19 epidemiological studies인용 수 4

한 줄 요약

이 연구는 영국 초등학교에서 SARS-CoV-2 전파 통제 및 학교 수업일 손실에 영향을 미치는 다양한 라테럴 플로우 디바이스(LFD) 검사 전략을 평가하기 위해 에이전트기반 시뮬레이션 모델을 사용한다. 연구 결과, 특히 일주일에 한 번 또는 두 번 이상의 무증상 스크리닝이 저감도 검사에서도 전파 억제에 크게 기여하며, 증상 기반 격리만으로는 효과가 떨어지는 상황, 특히 무증상 전파가 높을 경우 더 나은 성과를 보임을 확인했다.

ABSTRACT

During Covid-19 outbreaks, school closures are employed as part of governments' non-pharmaceutical interventions around the world to reduce the number of contacts and keep the reproduction number below 1. Yet, prolonged school closures have profound negative impact on the future opportunities of pupils, particularly from disadvantaged backgrounds, as well as additional economic and social impacts by preventing their parents from returning to work. Data on Covid-19 in children are sparse and policy frameworks are evolving quickly. We compare a set of potential policies to accompany the reopening of schools by means of an agent-based simulation tool. The policies and scenarios we model reflect the public discussion and government guidelines in early March 2021 in England before the planned nationwide reopening of schools on the 8th of March. A point of particular interest is the potential contribution of a more wide-spread use of screening tests based on lateral flow devices. We compare policies both with respect to their potential to contain new outbreaks of Covid-19 in schools and the proportion of schooldays lost due to isolation of pupils. We find that regular asymptomatic screening of the whole school as an addition to a policy built around isolation of symptomatic pupils and their closest contacts is beneficial across a wide range of scenarios, including when screening tests with relatively low test sensitivity are used. Multiple screening tests per week bring only small additional benefits in some scenarios. These findings remain valid when test compliance is not enforced although the effectiveness of outbreak control is reduced.

연구 동기 및 목표

• SARS-CoV-2 전파 통제와 학교 수업일 손실 최소화를 동시에 고려한 다양한 LFD 검사 정책의 효과성을 평가하기 위해.
• 검사 감도, 준수도, 검사 빈도가 전파 통제 및 교육 연속성에 미치는 영향을 평가하기 위해.
• 증상 기반 격리와 추가로 무증상 스크리닝을 통합한 전략, 특히 '퇴원용 검사'와 정기적 스크리닝 전략을 비교하기 위해.
• 검사 준수도, 검사 감도, 그리고 버블 간 격리 조치 부재와 같은 실제 제약 조건이 영향을 미치는 방식을 분석하기 위해.
• 학교를 안전하게 개방하기 위해 정책 입안자들이 효과적이고 실현 가능한 검사 전략을 수립할 수 있도록 근거 기반 지침을 제공하기 위해.

제안 방법

• 초등학교 환경에 맞게 조정된 탄력적이고 개방형의 에이전트기반 시뮬레이션 모델을 개발하여 반 수준의 접촉 구조를 반영하였다.
• 감염 후 경과 시간에 따라 바이러스 부하, 전염성 및 LFD 검사 감도를 상호의존적인 함수로 모델링하여 생물학적 현실성을 반영하였다.
• 증상 기반 격리, '퇴원용 검사', 정기적 무증상 스크리닝 등의 다양한 정책 시나리오에서 전파 역학을 시뮬레이션하였다.
• 실제 검사 감도, 준수도, 접촉 패턴 등의 파rameter를 포함하여, 버블 간 격리 조치가 없는 경우도 포함한 현실적인 조건을 반영하였다.
• 고전적 전파나 고무증상 비율이 높은 상황을 포함한 다양한 전파 시나리오에서 몬테카를로 시뮬레이션을 통해 결과를 추정하였다.
• 출현 방지 및 격리로 인한 학교 수업일 손실 비율이라는 이중 지표를 기반으로 정책 효과를 평가하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 정기적 무증상 LFD 스크리닝은 증상 기반 격리에 비해 학교 내 SARS-CoV-2 전파를 얼마나 효과적으로 통제하는가?
• RQ2 일주일에 한 번 이상의 검사 빈도를 늘릴 경우, 특히 저감도 검사일 때 추가적인 이점은 무엇인가?
• RQ3 반복 검사 결과의 자기상관성 또는 검사 준수도가 스크리닝 정책의 성능에 미치는 영향은 어떠한가?
• RQ4 효과적인 버블 간 격리 조치가 없는 상황에서, 다양한 검사 전략이 전파 통제에 미치는 영향은 어떠한가?
• RQ5 무증상 전파 비율이 높은 상황에서 '퇴원용 검사' 전략이 증상 기반 격리에 추가 스크리닝을 더한 것보다 여전히 우월한가?

주요 결과

• 정기적 무증상 스크리닝—특히 일주일에 한 번 또는 두 번 이상—은 저감도 LFD 검사가 사용되는 상황에서도 다양한 시나리오에서 전파 억제에 크게 기여한다.
• 무증상 전파 비율이 높을 경우 '퇴원용 검사' 정책는 기준이 되는 증상 기반 격리 정책보다 성능이 열 劣하다. 이는 반복적인 검사만으로는 충분하다는 가정과 배치된다.
• 반복 검사 결과 간 자기상관성이 추가로 존재할 경우, 빈도 높은 검사의 이점이 감소할 수 있으나, 강한 자기상관성일지라도 일주일에 두 번 검사하는 이점이 완전히 상실되지는 않는다.
• 정기적 스크리닝 전략(월요일 또는 월/수요일)은 증상 기반 또는 '퇴원용 검사' 전략보다 저감도 검사나 고무증상 비율 상황에서도 더 견고한 성능을 보인다.
• 효과적인 버블 간 격리 조치가 없을 경우(예: 반당 한 버블), 전파 통제 능력이 크게 떨어지며, 높은 접촉 빈도가 격리의 이점을 상쇄한다.
• 주 1회 스크리닝 검사는 증상 기반 격리만 하는 것보다 상당한 이점을 제공하며, 추가로 주 1회 검사를 시행할 경우 고전적 전파 상황에서도 더 견고한 성능을 확보할 수 있다.