[論文レビュー] The relationship between human mobility and viral transmissibility during the COVID-19 epidemics in Italy

Paolo Cintia, Daniele Fadda+30 more|arXiv (Cornell University)|Jun 4, 2020

Human Mobility and Location-Based Analysis参考文献 66被引用数 27

ひとこと要約

本研究では、2020年1月から5月にかけてのイタリアの地域におけるSARS-CoV-2の伝播性の変化と人間の移動行動の低下の関連を、モバイルフォンデータを用いて分析している。移動行動の低下とネット再感染数（Rt）の低下の間に強く相関関係が認められ、封鎖措置が1週間以内に感染拡大を抑制したことが示され、移動データが感染拡大抑制効果のリアルタイム指標として機能することが明らかになった。

ABSTRACT

We describe in this report our studies to understand the relationship between human mobility and the spreading of COVID-19, as an aid to manage the restart of the social and economic activities after the lockdown and monitor the epidemics in the coming weeks and months. We compare the evolution (from January to May 2020) of the daily mobility flows in Italy, measured by means of nation-wide mobile phone data, and the evolution of transmissibility, measured by the net reproduction number, i.e., the mean number of secondary infections generated by one primary infector in the presence of control interventions and human behavioural adaptations. We find a striking relationship between the negative variation of mobility flows and the net reproduction number, in all Italian regions, between March 11th and March 18th, when the country entered the lockdown. This observation allows us to quantify the time needed to "switch off" the country mobility (one week) and the time required to bring the net reproduction number below 1 (one week). A reasonably simple regression model provides evidence that the net reproduction number is correlated with a region's incoming, outgoing and internal mobility. We also find a strong relationship between the number of days above the epidemic threshold before the mobility flows reduce significantly as an effect of lockdowns, and the total number of confirmed SARS-CoV-2 infections per 100k inhabitants, thus indirectly showing the effectiveness of the lockdown and the other non-pharmaceutical interventions in the containment of the contagion. Our study demonstrates the value of "big" mobility data to the monitoring of key epidemic indicators to inform choices as the epidemics unfolds in the coming months.

研究の動機と目的

• 2020年1月から5月にかけてのイタリアにおける初期の新型コロナウイルス感染症流行期に、人間の移動行動の変化がウイルス伝播性に与える影響を理解すること。
• リアルタイムの移動データを用いて、封鎖措置のSARS-CoV-2感染拡大抑制効果を評価すること。
• 移動行動パターンがイタリアの各地域におけるネット再感染数（Rt）の変化を予測できるかどうかを評価すること。
• 封鎖措置後の社会的・経済的活動の再開に向けた公衆衛生意思決定を支援すること。

提案手法

• 2020年1月から5月にかけてのイタリア全国のモバイルフォンデータを用いて、移動行動の日々の流れを測定した。
• ネット再感染数（Rt）は、制御策や行動変容の下での1症例あたりの二次感染数の平均として算出した。
• 各地域における流入・流出・内部移動とRtの相関関係を評価するため、回帰モデルを適用した。
• 感染拡大の閾値を超えていた期間と10万人あたりの累積感染数の関係を分析し、介入効果を評価した。
• 時系列解析を用いて、封鎖期間（2020年3月11日～18日）中の移動行動の低下とRtの低下のタイミングを比較した。
• 地域レベルのデータを用いて、移動行動トレンドが感染制御の結果を予測できるかを検証した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 封鎖期間中にイタリアの各地域で、人間の移動行動の変化とSARS-CoV-2の伝播性（Rt）の変化の間にはどのような相関関係が認められるか？
• RQ2 移動行動の低下とネット再感染数（Rt）の低下の間に、どの程度の時間遅れが生じるか？
• RQ3 移動行動データは、非薬物的介入の感染拡大抑制効果をどの程度まで予測できるか？
• RQ4 感染拡大の閾値を超えていた期間と、累積感染率の間にどのような関係があるか？

主な発見

• 2020年3月11日から3月18日にかけて、イタリアの全地域で移動量の低下とネット再感染数（Rt）の低下の顕著な関係が観察された。
• 全国の移動行動を「オフ」にするのに要した期間は約1週間であり、Rtを1未満に下げるのにも同様に1週間を要した。
• 回帰モデルによる検証で、流入・流出・内部移動の3つすべての移動行動が、Rtと有意に相関していることが確認された。
• 移動行動の低下前に、感染拡大の閾値を超えていた期間が長かった地域では、10万人あたりの累積感染率も高かった。
• 研究結果は、封鎖措置や非薬物的介入の有効性を間接的に裏付けた。
• 本研究では、大規模な移動データが、感染症動態のリアルタイムモニタリングおよび公衆衛生意思決定支援の信頼できる指標として機能できることを示した。