Testen von Antworten durch agentenbasierte Computerepidemiologie (TRACE)

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VERFOLGEN

VERFOLGEN (Testing Responses through Agent-based Computational Epidemiology) ist eine gemeinsame Anstrengung von Forschern der Brookings Institution und der Washington University in St. Louis, um ein ausgeklügeltes Computersimulationsmodell zu entwickeln, um politische Reaktionen auf die COVID-19-Pandemie in den Vereinigten Staaten zu unterstützen. Die Ergebnisse unserer ersten Analyse mit dem Modell und ein interaktives Dashboard, das eine direkte Interaktion mit den Simulationsergebnissen ermöglicht, werden auf dieser Seite präsentiert.

Wichtigste Ergebnisse

Im Folgenden fassen wir sechs zentrale Ergebnisse unserer ersten Analyse mit dem TRACE-Modell zusammen. Weitere Details zu jedem Ergebnis können über die Hyperlinks in jedem Abschnitt abgerufen werden.

1. Unterdrückung ist ein erreichbares Ziel

Unser Modell legt nahe, dass es Interventionsstrategien gibt, die erfolgreich sein können unterdrücken die Ausbreitung von COVID-19 und gleichzeitig die Aufhebung der derzeit in weiten Teilen der Vereinigten Staaten geltenden massenhaften sozialen Distanzierungsmaßnahmen. Unterdrückung bedeutet nicht nur das Abflachen der Kurve durch die Verbreitung von Infektionen im Laufe der Zeit, sondern eine kontinuierliche Eindämmung, die eine anhaltende Ausbreitung und eine große Anzahl neuer Fälle verhindert. Ein Hauptziel von TRACE ist es, Strategien zu identifizieren, die eine echte Unterdrückung der Epidemie bewirken und gleichzeitig die soziale Distanzierung allmählich lockern.

Abbildung 1. Die Lockerung der sozialen Distanzierung mit den aktuellen nationalen Kapazitäten für Tests und Kontaktverfolgung verflacht die Kurve (blaue Kurve). Eine allmählichere Lockerung der sozialen Distanzierung in Kombination mit erweiterten Test- und Quarantänerichtlinien kann zu einer echten Unterdrückung führen (grüne Kurve). In Ermangelung von Neuinfektionen aus anderen Ländern zeigen alle drei Szenarien, dass die Fälle schließlich auf null sinken, aber die kumulative Krankheitslast ist für die rote und blaue Kurve viel höher.

Wie Test-and-Trace-Richtlinien entworfen und implementiert werden, kann für den Erfolg bei der Eindämmung der Ausbreitung von Epidemien von großer Bedeutung sein. Diese Auswahlmöglichkeiten umfassen:

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• wie viele Tests jedes Typs (PCR und serologisch) pro Tag verfügbar sind,
• wie genau sie sind,
• wem sie gegeben werden,
• welche Maßnahmen aufgrund der Ergebnisse ergriffen werden,
• und wie viel Kapazität für die tägliche Kontaktverfolgung vorhanden ist.

Insgesamt simulierten wir ein breites Spektrum von Szenarien der Politikumsetzung (insgesamt 10.000 verschiedene Möglichkeiten). Unsere Simulationen legen nahe, dass es mehrere Möglichkeiten gibt, Tests und Rückverfolgung zu verwenden, um Unterkünfte vor Ort und andere soziale Distanzierungsmaßnahmen teilweise oder vollständig zu ersetzen.

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2. Politik sollte robust gegenüber Unsicherheit sein

Im Großen und Ganzen gibt es zwei Arten von Unsicherheit, mit denen politische Entscheidungsträger konfrontiert sind, die Modelle als Input für die Entscheidungsfindung verwenden:

1. Epidemiologische Unsicherheit über die zugrunde liegende Biologie des COVID-19-Coronavirus und wie es sich ausbreitet
2. Modellunsicherheit : selbst für einen einzigen Satz epidemiologischer Annahmen kann es eine Reihe möglicher prognostizierter Ergebnisse für eine einzelne Politik geben (teilweise aufgrund zufälliger Zufallszahlen, die natürliche Schwankungen über Zeit und Raum in der realen Welt widerspiegeln, und teilweise aufgrund von Modellierungsentscheidungen)

Welche konkreten politischen Entscheidungen am effektivsten sind, hängt teilweise von den zugrunde liegenden Aspekten der Epidemiologie ab, von denen viele ungewiss sind. Diese schließen ein:

• die Grundreproduktionsrate der Krankheit,
• das Ausmaß, in dem asymptomatische Fälle in der Lage sind, andere anzustecken,
• wie viel Hintergrundimmunität bereits in der Bevölkerung geschaffen wurde,
• und wie viele ansteckende Personen gibt es zu Beginn der neuen Police?

Wir haben simuliert, wie sich die Politik in einer Vielzahl möglicher epidemiologischer Szenarien entwickelt hat, von den ungünstigsten bis zu den günstigsten. (Siehe hier für weitere Details und Definitionen).

Figur 2. Dieselbe Politik kann in Abhängigkeit von den zugrunde liegenden epidemiologischen Parametern zu mehreren Ergebnissen führen.

ZU robust Die politische Reaktion sollte dieser Unsicherheit Rechnung tragen und so gestaltet sein, dass sie selbst im prognostizierten Worst-Case-Szenario gut abschneidet. (In allen weiteren Ergebnisgrafiken unten gehen wir von den ungünstigsten simulierten epidemiologischen Parametern aus).

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3. Einhaltung ist entscheidend

Wie in der realen Welt können Agenten in unserem Modell wählen, soziale Distanzierung oder Quarantänebefehle zu ignorieren. Erfolg oder Misserfolg der von uns simulierten Richtlinien hängt oft entscheidend davon ab, wie die Menschen reagieren.

Figur 3. Eine geringe Einhaltung kann jede Richtlinie untergraben. Hier wird eine Richtlinie gezeigt, die die Epidemie erfolgreich unterdrückt, wenn die Adhärenz hoch ist, aber schlecht funktioniert, wenn die Adhärenz sinkt. Ein zentrales Ziel der Politik sollte es daher sein, durch konsistente, weit verbreitete Botschaften zur Einhaltung zu ermutigen und die Selbstisolation für jeden Amerikaner finanziell und logistisch machbar zu machen, falls dies erforderlich wird.

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4. Entferne nach und nach die soziale Distanzierung

Die effektive Reproduktionszahl einer Epidemie ( R ) hängt teilweise von der durchschnittlichen Anzahl enger Kontakte ab, die Menschen täglich haben. Die wirksamsten Maßnahmen minimieren diese Kontakte auch dann noch, wenn andere Teile der Wirtschaft wieder geöffnet werden.

Figur 4. Mit begrenzter Kapazität zum Testen und Aufspüren infizierter Personen übertrifft die Aufrechterhaltung vorübergehender Schulschließungen und Fernarbeit für etwa 33 % der Arbeitnehmer die Lockerung der sozialen Distanzierung auf einmal.

Mit der Freigabe der sozialen Distanzierung zu warten, bis die Zahl der aktiven Infektionen gesunken ist, verbessert die Chance, dass nachfolgende Test- und Rückverfolgungsrichtlinien erfolgreich sind, erheblich.

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5. Bei begrenzter Testkapazität keine Symptome priorisieren

Unsere derzeitige Testkapazität reicht wahrscheinlich nicht aus, um die Epidemie zu unterdrücken, wenn wir weiterhin Tests auf symptomatische Personen ausrichten. Unsere Simulationen projizieren, dass eine effektivere Strategie darin besteht, davon auszugehen, dass symptomatische Personen infiziert sind, und sie zu bitten, sich zwei Wochen lang selbst zu isolieren, sofern wir die Anzahl der täglich verfügbaren PCR-Tests nicht verdoppeln können, wobei Tests für potenzielle asymptomatische Träger und vorrangige Bevölkerungsgruppen (Senioren) , Gesundheitspersonal, Strafverfolgungsbehörden usw.) Dieses Ergebnis stimmt mit Anrufen von Paul Römer um damit aufzuhören, die falschen Leute zu testen, aber wir stellen fest, dass diese Strategie immer noch funktionieren kann, ohne Millionen von Amerikanern täglich massenhaft zu testen.

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Abbildung 5. Wenn die Testkapazität gering ist, ist die Priorisierung von Tests für Kontaktpersonen symptomatischer Fälle und die Aufforderung an symptomatische Personen zur Selbstisolierung deutlich besser als das Testen von Personen mit Symptomen.

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6. Massenserologische Tests können helfen … aber nur, wenn die Tests genau sind

Eine vielversprechende Strategie besteht darin, PCR-Tests mit serologischen (Antikörper-)Tests zu kombinieren. Indem wir Personen identifizieren, die unwissentlich dem Virus ausgesetzt waren, und sie von sozialen Distanzierungs- / Quarantänebefehlen befreien, können wir möglicherweise die begrenzteren PCR-Testkapazitäten freisetzen und Störungen minimieren, indem wir Personen mit potenzieller Immunität die Rückkehr zu wirtschaftlichen Aktivitäten ermöglichen.

Es hat sich jedoch herausgestellt, dass viele bestehende serologische Tests unter hohen falsch-positiven Raten leiden. Sich auf diese Tests als Teil einer nationalen Strategie zu verlassen, könnte nach hinten losgehen, indem Menschen, die tatsächlich anfällig oder infiziert sind, als immun eingestuft werden.

Abbildung 6. Sehr ungenaue serologische Tests können erfolgreiche Richtlinien untergraben, indem anfällige Personen zu früh von der sozialen Distanzierung befreit werden.

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