Chen Shen und Yaneer Bar-Yam. Massives Testen kann den Ausbruch des Coronavirus stoppen. New England Complex Systems Institute (6. März 2020)
Um einen viralen Ausbruch zu stoppen, muss die Übertragung gestoppt werden.Eine Schlüsselstrategie besteht darin, Personen mit der Krankheit zu identifizieren und unter Quarantäne zu stellen, damit andere nicht infiziert werden. Ist der Test zu ungenau, kann es sein, dass auf diese Weise einige Personen isoliert werden, die eigentlich gar nicht infiziert sind - sogenannte falsch-positive Ergebnisse. Dies führt zwar zu einer erhöhten sozialen Belastung, stoppt aber dabei den Ausbruch. Auf der anderen Seite ist es verkraftbar, eine Reihe falsch-negativer Ergebnisse zuzulassen: Solange der Prozentsatz der falsch-negativen Ergebnisse klein genug ist, wird es im Laufe der Zeit weniger neue Fälle geben und der Ausbruch wird exponentiell beendet. Je mehr Personen von einem kranken Individuum infiziert werden (“Infektions-” oder “Reproduktionsrate” ohne Tests), desto kleiner darf die zulässige falsch-negative Rate sein.
Je genauer wir potenzielle Fälle identifizieren können, desto besser, da weniger Menschen isoliert werden müssen. Aber je weniger Fälle wir übersehen, selbst wenn dafür mehr Menschen isoliert werden müssten, desto schneller verschwindet der Ausbruch und weniger Menschen werden krank und sterben.
Wie hängen die verschiedenen Möglichkeiten, den Ausbruch zu stoppen in diesem Rahmen zusammen? Hier einige Beispiele:
Im Allgemeinen sehen wir, dass jede Art der Bestimmung der zu isolierenden Personen verwendet werden kann, um den viralen Ausbruch zu stoppen, selbst wenn es falsch-positive Ergebnisse gibt, solange die Anzahl falsch-negativer Fälle gering genug bleibt: die Verwendung verschiedener Tests, einschließlich der Identifizierung von Symptomen, geografische Lage oder molekulare Tests.
Neben der Durchführung der Tests ist eine wichtige Frage, wie früh wir feststellen können, ob jemand Mitglied der Gruppe ist, die isoliert werden soll, und wie sich dies auf die Anzahl der infizierten Personen auswirkt. Wenn sie identifiziert werden, bevor sie ansteckend werden, oder wenn es nur ein kleines Zeitfenster gibt, in dem sie ansteckend sind, kann dies ausreichen, um Infektionen zu verhindern und den Ausbruch wirksam zu stoppen. Die Zeit, in der Individuen ansteckend sind, hat einen ähnlichen Effekt wie falsch-negative Ergebnisse: sie trägt zur Anzahl der infizierten Personen bei und verringert die Wirksamkeit von Tests zum Stoppen des Ausbruchs. Dies macht eine frühzeitige und schnelle Anwendung des Tests, unabhängig von seiner Form, symptomatisch, geografisch oder molekular, zu einem wesentlichen Bestandteil dafür, ob der Test den Ausbruch wirksam stoppt und wie viele Menschen krank werden und sterben.
Im Fall von COVID-19, dem in Wuhan beginnenden Coronavirus-Ausbruch, gibt es einen spezifischen DNA-Test unter Verwendung eines Nasen- oder Rachenabstrichs, mit dem Fälle schnell genug identifiziert werden können, um die Ansteckungsrate drastisch zu verringern, wenn diejenigen, die positiv getestet werden, isoliert werden. Dennoch dauert es mehrere Tage, bis die Tests Ergebnisse liefern. Schnellere Tests sind in Entwicklung.
Zu Beginn des Ausbruchs war die Anzahl der durchführbaren Tests stark begrenzt, und die Notwendigkeit einer Isolation auf Gemeindeebene war unabdingbar. In China wurde ein bemerkenswerter Erfolg erzielt, insbesondere in Wuhan, wo ein enormer Aufwand zur Kontakt-Rückverfolgung stattfand (670.000 Personen) [2]. In Südkorea wurde abgeriegelt [3] und gleichzeitig Tests in großem Maße durchgeführt, einschließlich in leicht zugänglichen Drive-In-Standorten [4]. In jüngster Zeit gibt es Hinweise darauf, dass der Ausbruch in Südkorea unter Kontrolle ist [5].
Derzeit gibt es an vielen Orten der Welt nicht genügend Testkits, um flächendeckend nötige Tests durchzuführen. Dies schränkt unsere Fähigkeit ein, diesen Ansatz zu verwenden. Grundsätzlich ist es möglich, dass Testkits schnell und kostengünstig hergestellt und dann umfassend angewendet werden, um Fälle zu identifizieren. Sobald dies gelingt, sind andere Ansätze wie Abriegelung weniger notwendig. Ist eine große Anzahl von Testkits verfügbar, kann das den viralen Ausbruch stoppen.
Was muss getan werden? Zum Verlangsamen oder Stoppen des Coronavirus-Ausbruchs wird ein mehrstufigen Ansatz verfolgt. Einzelpersonen, Familien und Gemeinschaften sollten Vorkehrungen treffen, um Kontakte zu vermeiden und die Wahrscheinlichkeit einer Infektion durch sie und andere zu verringern. Gleichzeitig sollten die medizinischen Behörden die Entwicklung von Tests beschleunigen, deren Anwendung nur minimale Kenntnisse erfordern und die über geografische Standorte hinweg leicht zugänglich sind. Wo es möglich ist, können Unternehmen oder NGOs auch Testdienste an geeigneten Orten anbieten und möglicherweise sogar von Tür zu Tür gehen, wie dies gegen Ende des Ausbruchs in China getan wurde [6], um Fälle schnell zu identifizieren.
Chen Shen und Yaneer Bar-Yam. Massives Testen kann den Ausbruch des Coronavirus stoppen. New England Complex Systems Institute (6. März 2020)
Um einen viralen Ausbruch zu stoppen, muss die Übertragung gestoppt werden.Eine Schlüsselstrategie besteht darin, Personen mit der Krankheit zu identifizieren und unter Quarantäne zu stellen, damit andere nicht infiziert werden. Ist der Test zu ungenau, kann es sein, dass auf diese Weise einige Personen isoliert werden, die eigentlich gar nicht infiziert sind - sogenannte falsch-positive Ergebnisse. Dies führt zwar zu einer erhöhten sozialen Belastung, stoppt aber dabei den Ausbruch. Auf der anderen Seite ist es verkraftbar, eine Reihe falsch-negativer Ergebnisse zuzulassen: Solange der Prozentsatz der falsch-negativen Ergebnisse klein genug ist, wird es im Laufe der Zeit weniger neue Fälle geben und der Ausbruch wird exponentiell beendet. Je mehr Personen von einem kranken Individuum infiziert werden (“Infektions-” oder “Reproduktionsrate” ohne Tests), desto kleiner darf die zulässige falsch-negative Rate sein.
Je genauer wir potenzielle Fälle identifizieren können, desto besser, da weniger Menschen isoliert werden müssen. Aber je weniger Fälle wir übersehen, selbst wenn dafür mehr Menschen isoliert werden müssten, desto schneller verschwindet der Ausbruch und weniger Menschen werden krank und sterben.
Wie hängen die verschiedenen Möglichkeiten, den Ausbruch zu stoppen in diesem Rahmen zusammen? Hier einige Beispiele:
Im Allgemeinen sehen wir, dass jede Art der Bestimmung der zu isolierenden Personen verwendet werden kann, um den viralen Ausbruch zu stoppen, selbst wenn es falsch-positive Ergebnisse gibt, solange die Anzahl falsch-negativer Fälle gering genug bleibt: die Verwendung verschiedener Tests, einschließlich der Identifizierung von Symptomen, geografische Lage oder molekulare Tests.
Neben der Durchführung der Tests ist eine wichtige Frage, wie früh wir feststellen können, ob jemand Mitglied der Gruppe ist, die isoliert werden soll, und wie sich dies auf die Anzahl der infizierten Personen auswirkt. Wenn sie identifiziert werden, bevor sie ansteckend werden, oder wenn es nur ein kleines Zeitfenster gibt, in dem sie ansteckend sind, kann dies ausreichen, um Infektionen zu verhindern und den Ausbruch wirksam zu stoppen. Die Zeit, in der Individuen ansteckend sind, hat einen ähnlichen Effekt wie falsch-negative Ergebnisse: sie trägt zur Anzahl der infizierten Personen bei und verringert die Wirksamkeit von Tests zum Stoppen des Ausbruchs. Dies macht eine frühzeitige und schnelle Anwendung des Tests, unabhängig von seiner Form, symptomatisch, geografisch oder molekular, zu einem wesentlichen Bestandteil dafür, ob der Test den Ausbruch wirksam stoppt und wie viele Menschen krank werden und sterben.
Im Fall von COVID-19, dem in Wuhan beginnenden Coronavirus-Ausbruch, gibt es einen spezifischen DNA-Test unter Verwendung eines Nasen- oder Rachenabstrichs, mit dem Fälle schnell genug identifiziert werden können, um die Ansteckungsrate drastisch zu verringern, wenn diejenigen, die positiv getestet werden, isoliert werden. Dennoch dauert es mehrere Tage, bis die Tests Ergebnisse liefern. Schnellere Tests sind in Entwicklung.
Zu Beginn des Ausbruchs war die Anzahl der durchführbaren Tests stark begrenzt, und die Notwendigkeit einer Isolation auf Gemeindeebene war unabdingbar. In China wurde ein bemerkenswerter Erfolg erzielt, insbesondere in Wuhan, wo ein enormer Aufwand zur Kontakt-Rückverfolgung stattfand (670.000 Personen) [2]. In Südkorea wurde abgeriegelt [3] und gleichzeitig Tests in großem Maße durchgeführt, einschließlich in leicht zugänglichen Drive-In-Standorten [4]. In jüngster Zeit gibt es Hinweise darauf, dass der Ausbruch in Südkorea unter Kontrolle ist [5].
Derzeit gibt es an vielen Orten der Welt nicht genügend Testkits, um flächendeckend nötige Tests durchzuführen. Dies schränkt unsere Fähigkeit ein, diesen Ansatz zu verwenden. Grundsätzlich ist es möglich, dass Testkits schnell und kostengünstig hergestellt und dann umfassend angewendet werden, um Fälle zu identifizieren. Sobald dies gelingt, sind andere Ansätze wie Abriegelung weniger notwendig. Ist eine große Anzahl von Testkits verfügbar, kann das den viralen Ausbruch stoppen.
Was muss getan werden? Zum Verlangsamen oder Stoppen des Coronavirus-Ausbruchs wird ein mehrstufigen Ansatz verfolgt. Einzelpersonen, Familien und Gemeinschaften sollten Vorkehrungen treffen, um Kontakte zu vermeiden und die Wahrscheinlichkeit einer Infektion durch sie und andere zu verringern. Gleichzeitig sollten die medizinischen Behörden die Entwicklung von Tests beschleunigen, deren Anwendung nur minimale Kenntnisse erfordern und die über geografische Standorte hinweg leicht zugänglich sind. Wo es möglich ist, können Unternehmen oder NGOs auch Testdienste an geeigneten Orten anbieten und möglicherweise sogar von Tür zu Tür gehen, wie dies gegen Ende des Ausbruchs in China getan wurde [6], um Fälle schnell zu identifizieren.