Research press release

疫学:イタリアのでのCOVID-19大流行の動態を予測する新しいモデル

Nature Medicine

Epidemiology: A new model predicts COVID-19 outbreak dynamics in Italy

イタリアのCOVID-19大流行のデータを使って、この国でのパンデミックの今後の経過を予測する新しいモデルについての論文がNature Medicine に掲載される。このモデルは、感染を8つの段階に分け、また診断された人と診断されていない人とを区別して考えるもので、イタリアをはじめとする各国の政策立案者が、検査や接触の追跡だけでなく、ロックダウンやソーシャルディスタンシングなどの可能と思われる戦略の効果を評価する手段となりそうだ。この研究により、すでに採用されているソーシャルディスタンシングという方法は必須かつ有効であり、最も早い段階で速やかに施行すべきであることが明らかになった。また、ロックダウンを安全に解除できるのは、広域にわたる検査と接触者の追跡が行われている場合に限られることも示唆された。

COVID-19の世界的なパンデミックを終息させるには、全人口規模の複数の戦略を実行する必要があるが、こういった戦略の有効性や、「感染拡大のカーブを平坦化する」ことができるかどうかについては確かでない。

G Giordanoたちは、COVID-19パンデミックの新しい疫学モデルを構築し、「SIDARTHE」と名付けた。このモデルでは、検出された(確定診断された)症例と検出されていない(確定診断されていない)症例とを区別し、また病気の重症度によっても分類する。Giordanoたちは、病気の8つの段階を想定し(モデル名のSIDARTHEは各段階の頭文字をつなげたもの)、それに当てはめて集団を区分けした。すなわち、感染する可能性がある(感染していない);感染している(無症候性またはほとんど症状のない感染で、検出されていない);診断されている(無症候性感染、検出されている);病的状態(症候性感染、検出されていない);認識されている(症候性感染、検出されている);重症化(命にかかわる症候性感染、検出されている);治癒(回復している);死亡の8つである。

そして、2020年2月20日(第1日)から2020年4月5日(第46日)までのイタリアのデータを用いて、2020年3月9日以降に発令された最新のロックダウンを含め、段階的に強化されてきた制限が、イタリアのパンデミックの拡大にどのように影響したかが明らかにされた。また、ソーシャルディスタンシング、接触の追跡や全人口規模の検査といったさまざまな対策の効果について、起こり得る長期的展開がモデル化された。このモデルは、実際の同時期感染者の数がピークに達するのは第50日前後で、その時には集団の0.19%が感染しているが、検出された同時期感染者の数がピークとなるのはそれよりほぼ1週間程度遅くなると予測している。

これらの知見から、診断推進キャンペーンは感染のピークを下げ、パンデミックの終息を速めるのに役立つという仮説が確認された。このモデルは、医療システムがその受け入れ能力の限界に達したり、限界を超えたりしたために医療が十分に受けられなくなることは考慮していないが、著者たちはこのような分析は間接的に行えると述べている。例えば、重症者数が多くなれば、集中治療室(ICU)の数が不十分なことが原因で、致死率が高くなるだろう。

また、ロックダウンを部分的に実施すると、同時期感染者の数がピークに達する時期とICUに収容される患者数がピークに達する時期が遅くなるが、感染者の総数とICUに入る患者の総数は中程度の減少にとどまることがわかった。逆に、ソーシャルディスタンシングという戦略を非常に強硬に実行すると、同時期感染者数のピークとICUに入る患者数のピークが予想通り低くなり、感染者の総数とICUに入る患者の総数がともに大幅に減少する。Giordanoたちは、緩めのロックダウンなら最初の1年間での死者は7万人、それより厳しいロックダウンなら2万5000人になるだろうと推定している。

A new model that predicts the course of the COVID-19 pandemic in Italy using data from the outbreak is reported in a paper in Nature Medicine. This model — which considers eight stages of infection and differentiates between diagnosed people and non-diagnosed people — could provide policymakers in Italy and elsewhere a tool with which to assess the consequences of possible strategies, including lockdown and social distancing, as well as testing and contact tracing. The study shows that the adopted social-distancing measures are necessary and effective and should be promptly enforced at the earliest stage. Lockdown measures can be relieved safely only in the presence of widespread testing and contact tracing, the findings suggest.

Ending the global COVID-19 pandemic requires the implementation of multiple population-wide strategies, but the effectiveness of such strategies and their ability to ‘flatten the curve’ remains uncertain.

Giulia Giordano and colleagues describe a new epidemiological model for the COVID-19 pandemic, named ‘SIDARTHE’, which distinguishes between detected (diagnosed) cases and undetected (undiagnosed) cases and among different severities of illness. They divided the population into eight stages of the disease: susceptible (uninfected); infected (asymptomatic or presenting few symptoms, infected, undetected); diagnosed (asymptomatic infected, detected); ailing (symptomatic infected, undetected); recognized (symptomatic infected, detected); threatened (infected with life-threatening symptoms, detected); healed (recovered); and extinct (dead).

The authors used data from Italy from 20 February 2020 (day 1) to 5 April 2020 (day 46) to show how the progressive restrictions, including the most recent lockdown enforced since 9 March 2020, have affected the spread of the pandemic in Italy. The authors also modeled possible longer-term scenarios of the effects of various countermeasures, including social distancing, contact tracing and population-wide testing. The model predicted that the peak number of actual concurrently infected people would occur around day 50, with 0.19% of the population infected; however, the peak number of detected concurrently infected people would occur about one week later.

The findings confirm the hypothesis that diagnosis campaigns can reduce the infection peak and could help end the pandemic faster. The model does not consider reduced availability of medical care due to the healthcare system’s reaching or even surpassing its capacity, but the authors note that these analyses can be done indirectly. For example, when the number of seriously affected people is high, the mortality ratio will be increased due to an insufficient number of intensive care units (ICUs).

The authors also found that partial implementation of lockdown measures would result in a delay in the peak of concurrently infected people and patients admitted to the ICU, but with an only moderate decrease in the total number of infected people and ICU admission. Conversely, the implementation of very strong social-distancing strategies would result in an anticipated lower peak of concurrently infected people and patients admitted to the ICU, with a marked decrease in the total number of infected people and ICU admissions due to the disease. The authors estimate that there would be 70,000 deaths in the first year with a less-stringent lockdown, and 25,000 deaths with a more-stringent lockdown.

doi: 10.1038/s41591-020-0883-7

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