Antecedentes
El coronavirus 2 del síndrome respiratorio agudo severo (SARS-CoV-2) se propagó rápidamente a través de varios países a principios de 2020.1, 2, 3 Una medida básica de control de salud pública para los brotes de infecciones emergentes de transmisión directa implica el aislamiento de casos sintomáticos y el rastreo, pruebas y cuarentena de sus contactos.2
La efectividad de esta medida para contener nuevos brotes depende tanto de la dinámica de transmisión de la infección como de la proporción de transmisión que ocurre por infecciones sin síntomas.4
Existe evidencia de que el SARS-CoV-2 tiene un número de reproducción (R) de aproximadamente 2–3 en las primeras etapas de un brote, 1, 5 y muchas infecciones pueden ocurrir sin síntomas, 6 lo que significa que el aislamiento de casos sintomáticos y el rastreo de contactos por sí solos es poco probable que contengan un brote a menos que haya un alto la proporción de casos que está aislada y los contactos sean rastreados y puestos en cuarentena con éxito.7
Varios países han utilizado combinaciones de intervenciones no farmacológicas para reducir la transmisión del SARS-CoV-2.3, 8 Además de aislar a los individuos sintomáticos y rastrear y poner en cuarentena sus contactos, las medidas han incluido distanciamiento físico general, cierre de escuelas, trabajo remoto, pruebas comunitarias y cancelación de eventos y reuniones masivas. También se ha sugerido que la efectividad del rastreo de contactos podría mejorarse a través del rastreo digital basado en aplicaciones.9
La efectividad del rastreo de contactos y la extensión de los recursos necesarios para implementarlo con éxito dependerán de las interacciones sociales dentro de una población.10 Intervenciones específicas tales como el rastreo de contactos también deben tener en cuenta las variaciones a nivel individual en la transmisión: una alta variación puede conducir a eventos de superdifusión, lo que podría resultar en un mayor número de contactos que necesitan ser rastreados.11 Existen varios ejemplos de tales eventos que ocurren para COVID-19, incluyendo comidas, fiestas y otras reuniones que involucran contactos cercanos.
El aislamiento de casos sintomáticos y el rastreo de contactos se ha utilizado como una medida temprana de contención de COVID-19 en muchos países, con medidas adicionales de distanciamiento físico también introducidas a medida que crecieron los brotes.
Para mantener el control de la infección y al mismo tiempo reducir la interrupción en las poblaciones, es necesario comprender qué combinación de medidas, incluidos los nuevos enfoques de rastreo digital y el distanciamiento físico menos intensivo, podrían ser necesarios para reducir la transmisión.
El objetivo de esta investigación fue estimar la reducción en la transmisión bajo diferentes medidas de control en todos los entornos y cuántos contactos se pondrían en cuarentena por día en diferentes estrategias para un nivel dado de incidencia de casos sintomáticos.
Métodos
Para este estudio de modelado matemático, utilizamos un modelo de transmisión a nivel individual estratificado por entorno (hogar, trabajo, escuela u otro) basado en datos de la BBC Pandemic de 40 162 participantes del Reino Unido.
Simulamos el efecto de una gama de diferentes escenarios de prueba, aislamiento, rastreo y distanciamiento físico. Bajo supuestos optimistas pero plausibles, estimamos una reducción en el número de reproducción efectiva y el número de contactos que se pondrían en cuarentena cada día bajo diferentes estrategias.
Utilizamos datos de contacto social de un estudio a gran escala en el Reino Unido de más de 40.000 participantes13 para explorar una variedad de medidas de control diferentes para el SARS-CoV-2, incluido el autoaislamiento de casos sintomáticos; cuarentena doméstica; rastreo manual de conocidos (es decir, contactos que se han conocido antes); seguimiento manual de todos los contactos; rastreo basado en aplicaciones; pruebas masivas independientemente de los síntomas; límites en los contactos diarios realizados fuera del hogar, la escuela y el trabajo; y tener una proporción de la población adulta que trabaja desde casa.
Estimamos la reducción en la transmisión bajo diferentes escenarios, y estimamos cuántos casos primarios y contactos serían puestos en cuarentena por día en diferentes estrategias para un nivel dado de incidencia de casos sintomáticos.
Modelo de interacciones sociales y transmisión y control de SARS-CoV-2. (A) Distribución de contactos diarios realizados en el hogar, el trabajo, la escuela y otros entornos en el conjunto de datos de la BBC Pandemic. (B) Ejemplos de patrones diarios de contacto social para cuatro individuos seleccionados al azar en el modelo. (C) Factores que influyen en si un individuo está aislado y si los contactos se rastrean con éxito en el modelo (parámetros presentados en la tabla 1). (D) Implementación del rastreo de contactos en el modelo. La línea de tiempo muestra un caso primario con cuatro contactos diarios autoaislados, ya sea 1 o 3 días después del inicio de los síntomas. Asumimos que el contacto familiar es la misma persona en todo momento, mientras que otros contactos se realizan de forma independiente. Si el caso primario no hubiera sido aislado, siete casos secundarios habrían ocurrido en esta ilustración (mostrada con circulaciones). Para el aislamiento 1 día después del inicio, se previnieron cuatro infecciones secundarias de inmediato. Luego, siete contactos eran potencialmente rastreables, tres de los cuales estaban infectados. En este ejemplo, dos contactos infectados previos al aislamiento fueron rastreados y puestos en cuarentena con éxito (es decir, se perdió uno), por lo que, en general, la medida de control de aislamiento y rastreo resultó en una reducción de 4 + 2 = 6 en el número efectivo de reproducción. Se muestra una ilustración similar para el aislamiento 3 días después del inicio. SARS-CoV-2 = coronavirus agudo severo del síndrome respiratorio 2.
Resultados
Estimamos que las estrategias combinadas de aislamiento y rastreo reducirían la transmisión más que las pruebas (testeo) en masa o el autoaislamiento solo.
Rducción de la transmisión promedio de 2% para pruebas aleatorias en masa del 5% de la población cada semana, 29% para autoaislamiento solo de casos sintomáticos dentro del hogar, 35% para autoaislamiento solo fuera del hogar, 37% para autoaislamiento más cuarentena doméstica, 64% para autoaislamiento y cuarentena doméstica con la adición del rastreo manual de contactos de todos los contactos, 57% con la adición de seguimiento manual de conocidos solamente, y 47% con la adición de seguimiento basado en aplicaciones solamente.
Si se pusieran límites a las reuniones fuera del hogar, la escuela o el trabajo, entonces el rastreo manual de contactos de conocidos solo podría tener un efecto en la reducción de la transmisión similar a la del rastreo detallado de contactos.
En un escenario en el que se producían 1000 nuevos casos sintomáticos que cumplían con la definición para activar el rastreo de contactos por día, estimamos que, en la mayoría de las estrategias de rastreo de contactos, 15.000–41.000 contactos serían puestos en cuarentena cada día.
Discusión
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Utilizando un modelo de interacciones específicas del entorno, estimamos que las estrategias que combinaban el aislamiento de casos sintomáticos con el rastreo y la cuarentena de sus contactos reducían el Reff más que las pruebas masivas o el autoaislamiento solo. La efectividad de estas estrategias de aislamiento y rastreo se mejoró aún más cuando se combinó con medidas de distanciamiento físico, como una reducción en los contactos de trabajo o un límite en el número de contactos realizados fuera del hogar, la escuela o el entorno laboral. El distanciamiento físico no solo reduce la transmisión, sino que también es probable que reduzca la cantidad de contactos desconocidos que pueden ser más difíciles de rastrear. |
Varios países han logrado una supresión prolongada de la transmisión del SARS-CoV-2 mediante una combinación de aislamiento de casos, localización de contactos y distanciamiento físico. En Hong Kong, el aislamiento de casos y el rastreo de contactos se combinó con otras medidas de distanciamiento físico, lo que resultó en un Reff estimado cerca de 1 durante febrero y marzo de 2020.26 En Corea del Sur, las pruebas y el rastreo se combinaron con el cierre de escuelas y el trabajo remoto. 27
En nuestro análisis, estimamos que muchos contactos tendrían que ser rastreados y probados si la incidencia de casos sintomáticos fuera alta. Esta restricción logística podría influir en cómo y cuándo es posible hacer la transición de garantizar un Reff inferior a 1 a través de amplias medidas de distanciamiento físico para reducir la transmisión predominantemente a través de medidas específicas de aislamiento y rastreo.
Nuestra estimación de muchos contactos potencialmente rastreables por caso en las estrategias de rastreo manual que consideramos sugiere que cualquier planificación para el control continuo basado en el aislamiento y el rastreo debe considerar la probable necesidad de realizar al menos 30–50 pruebas adicionales para cada síntoma caso reportado.
Si el rastreo de contacto se inicia sobre la base de infecciones sospechosas de SARS-CoV-2, en lugar de confirmadas, el número de casos sintomáticos que requieren seguimiento y pruebas de seguimiento podría ser considerablemente mayor que el nivel de incidencia confirmada de COVID-19.
Dado el papel de la transmisión pre-sintomática para el SARS-CoV-2, la cuarentena de estos contactos en lugar de la monitorización de los síntomas por sí sola probablemente sea más efectiva para reducir la transmisión hacia adelante.28
Nuestro análisis tiene varias limitaciones. Nos centramos en la transmisión a nivel individual entre un caso primario y sus contactos en lugar de considerar los efectos de red de mayor grado. Por lo tanto, nuestros resultados se centraron en posibles reducciones en la transmisión en lugar de rangos temporales de tamaño o dinámica del brote. La estructura de la red también puede influir en intervenciones específicas. Si los contactos estuvieran agrupados (es decir, se conocieran), se podría reducir el número de contactos que tendrían que rastrearse en varias generaciones de transmisión.
Además, si existe una relación inversa entre la probabilidad de síntomas detectables y la cobertura de la aplicación, como podría ser el caso de los niños pequeños, podría reducir la efectividad del rastreo basado en síntomas para tales casos índice. También asumimos que los contactos realizados dentro del hogar son las mismas personas todos los días, pero los contactos fuera del hogar se realizan de forma independiente cada día. Los contactos repetidos también reducirían la cantidad de personas que necesitan ser rastreadas.
Sin embargo, nuestras estimaciones son consistentes con el límite superior de los números rastreados en los estudios empíricos, así como el análisis de las interacciones sociales del Reino Unido que representaron los contactos de los contactos.10 Debido a que nuestros datos no se estratificaron más allá de los cuatro entornos de contacto, considerado (hogar, trabajo, escuela y otros), no podríamos considerar entornos específicos adicionales, como reuniones masivas.
Sin embargo, nuestro hallazgo de que las reuniones en otros entornos debían restringirse a tamaños pequeños antes de que ocurriera un efecto notable en la transmisión es consistente con los hallazgos de que grupos entre diez y 50 personas tienen un efecto mayor en la dinámica del SARS-CoV-2 que los grupos de más de 50.29 En nuestro análisis principal, utilizamos un límite de cuatro contactos diarios como ejemplo ilustrativo. En realidad, cualquier estrategia de control también necesitaría considerar el comportamiento probable de una población para cumplir con las restricciones sociales.
Nuestras suposiciones de referencia eran plausibles pero optimistas. Particularmente, asumimos una demora en el inicio de los síntomas para el aislamiento de 2 a 6 días en el escenario de referencia, y la cuarentena dentro de 2 días para contactos con seguimiento manual exitoso e inmediatamente para el seguimiento basado en aplicaciones, con el 90% de los contactos asumidos para adherirse a la cuarentena. Para el contexto, sobre la base de la dinámica de eliminación viral, el inicio de la infecciosidad generalmente ocurre de 2 a 3 días después de la exposición.6
En nuestro modelo, consideramos el autoaislamiento tanto dentro como fuera del hogar, descubriendo que el aislamiento fuera del hogar condujo a una reducción ligeramente mayor en transmisión hacia adelante que dentro; esta reducción no fue mayor porque a menudo ya se había producido alguna transmisión pre-sintomática. Sin embargo, nuestras conclusiones sobre la transmisión en adelante en los diferentes escenarios de rastreo de control no dependían de los supuestos sobre la transmisión del hogar, porque en estos escenarios, asumimos que la cuarentena del hogar también estaría en su lugar.
También simulamos patrones de contacto al azar para cada individuo en nuestra población, mientras que en un brote, es probable que ocurra una correlación entre el número de contactos y el riesgo de infección; las personas con múltiples contactos podrían tener más probabilidades de adquirir infección y transmitirla a otros. Si este fuera el caso, y asumimos las mismas tasas de ataque secundario, la reducción general podría ser menor de lo que hemos estimado; sin embargo, para mantener la línea de base R consistente, esta correlación tendría que ser compensada por una tasa de ataque secundario más baja entre los contactos.
Tampoco incluimos el potencial de infecciones importadas; cuando la prevalencia de infección local es baja, es posible que se deba considerar una detección o restricciones adicionales para reducir el riesgo de nuevas importaciones de casos.
Nuestros resultados resaltan los desafíos involucrados en el control del SARS-CoV-2. De acuerdo con estudios de modelado previos7, 10 y dinámicas de brotes globales tempranas observadas, nuestro análisis sugiere que, dependiendo de la efectividad general de las pruebas, el rastreo, el aislamiento y la cuarentena, podría ser necesaria una combinación de autoaislamiento, rastreo de contacto y distanciamiento físico para mantener Reff por debajo de 1.
Además, en un escenario donde la incidencia es alta, un número considerable de individuos podrían necesitar ser puestos en cuarentena para lograr el control con el uso de estrategias que involucran el rastreo de contactos.
Interpretación
De acuerdo con los estudios de modelado anteriores y las respuestas COVID-19 específicas de cada país hasta la fecha, nuestro análisis estimó que una alta proporción de casos necesitaría autoaislarse y una alta proporción de sus contactos ser rastreados con éxito para garantizar un número de reproducción efectivo inferior a 1 en ausencia de otras medidas.
Si se combina con medidas moderadas de distanciamiento físico, el autoaislamiento y el rastreo de contactos tendrían más probabilidades de lograr el control de la transmisión del coronavirus 2 del síndrome respiratorio agudo severo.