A promessa e os perigos do rastreamento de contato

A pandemia global que a OMS declarou em 10 de março enviou líderes globais que corriam para "achatar a curva" para impedir uma onda avassaladora de pacientes com Covid-19. O método principal usado para realizar isso era tão antigo quanto o tempo - garantido. Agora, países e regiões estão se mudando para o que chamamos A fase de luta, com o objetivo de reiniciar suas economias, mantendo níveis baixos e controláveis ​​de infecção .

Restrições de levantamento de uma maneira que evita um grande pico de infecções-e a necessidade de desligamentos subsequentes-exige um sistema de monitoramento viral integrado e habilitado para tecnologia com três componentes essenciais: um regime de teste robusto, a capacidade de rastreamento de contatos significativa e os recursos e um esforço de rastreamento de concertos para localizar e extirpeza.  Embora o teste e o rastreamento apresentem seus próprios desafios, o rastreamento de contato é, de muitas maneiras, a parte mais difícil do quebra -cabeça, dadas as questões sociais difíceis que ele apresenta - particularmente quando associado à tecnologia de rastreamento de contato, cuja eficácia depende de um alto nível de adoção na população. Vários obstáculos, incluindo preocupações com a privacidade, têm o potencial de limitar a adoção dos cidadãos dos aplicativos de rastreamento de contato e, assim, tornar uma ferramenta potencialmente poderosa na luta contra o covid-19 ineficaz.

Esses problemas não são, no entanto, intransponíveis. Os líderes do setor público e do setor privado podem implementar fortes salvaguardas, criar incentivos que incentivem a adoção de aplicativos de rastreamento de contato e tomar medidas para garantir a conformidade com as recomendações seletivas de quarentena. Ao fazer isso, eles podem começar a reviver as economias de hit e proteger a saúde pública, bem como liberdades e privacidade individuais. (Consulte “Os 4Ts da Batalha Covid.”)

The Promise

Contact tracing is a critical element in combating the COVID-19 pandemic. (See “The 4T's in the COVID Battle.”)

How Contact Tracing Works. Essentially, contact tracing is a sophisticated form of sleuthing to determine who has come into contact with an individual known to be COVID-19 positive, identify any person with whom the exposed individual has been in contact, and then alert every person in that chain, as well as the relevant authorities, to the exposure. Rapid and effective contact tracing breaks the chain of infection and drives the reproduction (R) number—the number of new cases created by each infected individual in a particular social context—toward 1 or less, which is the level necessary to keep the coronavirus contained. (See Exhibit 1.)

The principal benefit of contact tracing is that it provides a basis for risk stratification so that authorities can limit quarantine to infected and at-risk individuals, without having to impose a lockdown on the entire population. Individuals can be classified into five groups, according to their likelihood of Covid-19 infection. (See Exhibit 2.) Depending on their classification, individuals may be notified, tested, or quarantined.

A contact tracing system starts with identifying individuals who have tested positive for the disease, and therefore fall into the “maroon” group. Individuals in this group must be isolated until they no longer test positive. Known contacts who meet certain criteria—generally, having been within 2 meters of the infected individual for at least 10 to 30 minutes during the previous 14 days—are separated into two categories—those who are symptomatic (“red”) and those who display no symptoms (“yellow”). People in either group may be infected, and thus may need to remain in isolation for a period of at least 14 days. Individuals in the yellow group who remain asymptomatic for 14 days are presumed to have had a mild case of the disease or to have avoided infection altogether. If sufficient quantities of molecular diagnostic tests are available, health care providers can test members of both groups; but if molecular diagnostic tests remain scarce, testing should focus on members of the red group.

A grande maioria dos indivíduos não teve exposição conhecida ao vírus. Consequentemente, eles ficam fora da corrente de rastreamento de contato e presumidos saudáveis ​​e livres para circular ("verde"). Enquanto isso, a população de indivíduos que se recuperaram da doença cresce constantemente. A esperança hoje é que os pacientes recuperados sejam imunes à reinfecção e - com validação de um teste de anticorpos confiáveis ​​- podem ser excluídos com segurança do rastreamento adicional de contato.

Os elementos necessários de um sistema de rastreamento. Primeiro, os indivíduos infectados podem começar a exibir sintomas de covid-19 somente após serem contagiosos-e derramando vírus-por quatro ou cinco dias e talvez até mais. Segundo, a doença é altamente transmissível; portanto, um indivíduo infectado pode transmitir a doença a um número significativo de pessoas em um tempo relativamente curto antes de ser diagnosticado. Um sistema inteiramente manual ceder rapidamente e desmoronaria sob a tensão de rastrear um grande número de contatos para cada indivíduo infectado, ou exigiria investimentos muito grandes e contínuos de capital. Portanto, os esforços eficazes de rastreamento de contato requerem aumento tecnológico-provavelmente na forma de um aplicativo para smartphone-que aborda cinco recursos principais: Speed is critical if a contact tracing system is to be effective, for two reasons. First, infected individuals may begin exhibiting symptoms of COVID-19 only after having been contagious—and shedding virus—for four or five days, and perhaps even longer. Second, the disease is highly transmissible, so an infected individual can transmit the disease to a significant number of people in a relatively short time before being diagnosed. An entirely manual system would quickly sag and collapse under the strain of tracing large numbers of contacts for each infected individual, or it would require very large, continuous capital investments. Therefore, effective contact tracing efforts require technological augmentation—most likely in the form of a smartphone app—that addresses five key capabilities:

• Proximidade. O recurso Bluetooth em smartphones pode executar facilmente essa função, registrando todos esses encontros para as duas semanas anteriores no dispositivo ou em um banco de dados central local ou baseado em nuvem. Embora o Bluetooth não forneça informações de localização, essas informações estariam prontamente disponíveis através da função GPS do smartphone. Por exemplo, ele deve permitir que os usuários digitem sintomas ou solicitem testes de prestadores de cuidados de saúde e enviem os resultados do teste oficial do aplicativo que confirmam a infecção. Ao mesmo tempo, também deve ser compatível com bancos de dados e ferramentas de saúde pública usados ​​por aqueles envolvidos em testes, rastreamento manual e rastreamento de ponto quente, a fim de facilitar o acesso rápido a testes escassos e transmitir informações relevantes às equipes de rastreamento. incluindo a exclusão dos dados de um indivíduo (consistente com o que é conhecido como "o direito de ser esquecido") depois que a pandemia covid-19 pode ser declarada. Tais proteções serão críticas para prevenir fraudes e abusos e dar aos usuários confiança de que seus direitos de privacidade serão respeitados. Cingapura, por exemplo, disponibilizou sua solução para outros países - uma oferta que poderia ajudar os desenvolvedores nos EUA a acelerar seu trabalho. Várias soluções caseiras também estão disponíveis nos EUA, geralmente apoiadas por grandes jogadores. O mais proeminente deste grupo é o Google/Apple Consortium, que criou um sistema de notificação de exposição CoVID-19. A solução tem a vantagem da onipresença, mas sua utilidade dentro de um sistema completo de testes, rastreamento e rastreamento é limitado porque não fornece dados de localização e porque oferece interoperabilidade limitada com sistemas de saúde pública. Outras aplicações, como caminhos seguros do MIT Media Lab, permitem rastreamento seguro de localização e usar uma estrutura de código aberto, para que outros possam adaptar-os e aproveitá-los livremente. taxa de propagação. Para o rastreamento de contato, em particular, as taxas de adoção para um aplicativo de suporte devem ser relativamente altas para impedir a propagação fora de controle da doença-e mais alto ainda mais restrições são levantadas. Mas há desafios significativos para a adoção generalizada. To align with our best understanding of exposure risk, the contact tracing app must be able to detect encounters of a given duration and within a distance of 2 meters over a rolling two-week period. The Bluetooth feature on smart phones could easily perform this function, logging all such encounters for the preceding two weeks either on the device or in a local or cloud-based central database.
• Location. It is critical to identify where encounters with a COVID-19-positive individual occur in order to effectively track the spread of the disease and identify hot spots. Although Bluetooth does not provide location information, such information would be readily available via the smartphone’s GPS function.
• Ubiquity. To be useful, the technology must be easy to use and available on as many devices as possible.
• Interoperability. The technology must connect seamlessly with the broader public health system. For example, it must allow users to enter symptoms or request tests from health care providers and send the app official test results that confirm infection. At the same time, it must also be compatible with public health databases and tools used by those engaged in testing, manual tracing, and hot-spot tracking, in order to facilitate quick access to scarce tests and convey relevant information to tracing teams.
• Security. In light of privacy and practical concerns, the technology must include a secure encryption feature and strong data governance, including deletion of an individual’s data (consistent with what is known as “the right to be forgotten”) after the COVID-19 pandemic can be declared over. Such protections will be critical to preventing fraud and abuse and to giving users confidence that their privacy rights will be respected.

Contact tracing systems used in other parts of the world could serve as useful models for a US system. Singapore, for example, has made its solution available to other countries—an offer that could help developers in the US accelerate their work. Several homegrown solutions are available in the US as well, often backed by big players. Most prominent in this group is the Google/Apple consortium, which has created a COVID-19 exposure notification system. The solution has the advantage of ubiquity, but its utility within a full testing, tracking, and tracing system is limited because it does not provide location data and because it offers limited interoperability with public health systems. Other applications, such as Safe Paths from the MIT Media Lab, permit secure location tracking and use an open-source framework, so others can adapt and leverage them freely.

The Perils

In order for the overall testing, tracing, and tracking approach to be effective, each element must take into account the underlying disease prevalence and spread, as well as the impact that lifting specific restrictions will have on the rate of propagation. For contact tracing, in particular, adoption rates for a supporting app must be relatively high to prevent out-of-control spread of the disease—and higher still as more restrictions are lifted. But there are significant challenges to widespread adoption.

Balanceamento de testes, rastreamento e restrições. To understand the dynamics at work, we modeled how transmission rates change at various levels of activity restriction, depending on different levels of contact tracing app adoption and testing, using the methodology described by the Fraser group at Oxford University and published in March 2020. 1 ¹ 1 “Quantificando a transmissão SARS-COV-2 sugere controle epidêmico com rastreamento de contato digital”, de Luca Ferretti, Chris Wymant, Michelle Kendall, Lele Zhao, Anel Nurtay, Lucie Abeler-Dörner, Michael Parker, David Bonsall e Christophe Fraser, ciências, 31 de março, 2020. 2020.

Descobramos quatro cenários diferentes (mostrados no Anexo 3) representando o aumento do relaxamento das restrições sociais, variando do cenário mais limitado (r = 1,2) à esquerda (talvez uma cidade mais densamente povoada que mantém uma restrição social relativa (talvez a rea ​​-densidade) para o mais densivo (r = 20), o que se repete). Para cada cenário, identificamos um conjunto de requisitos mínimos de teste (mostrados no eixo x) e as taxas de adoção de aplicativos (no eixo Y) que nos permitem direcionar o número R a um nível efetivo de 1 ou menos-o nível necessário para que uma estratégia de contenção seja bem-sucedida. Os resultados são plotados como linhas, que diferem dependendo do número de traçadores manuais implantados. Se eles levantarem restrições agressivamente para r = 1,7, por exemplo, precisariam administrar aproximadamente 10.000 testes por 1 milhão de pessoas - e pelo menos 70% da população precisaria adotar o aplicativo de rastreamento (como refletido na linha cinza na Figura 3) - para manter o controle sobre a propagação da doença. Se adicionarmos o suporte manual dos traçadores de contato a uma taxa de 350 por 1 milhão de pessoas, a taxa necessária de adoção de aplicativos cai para cerca de 60% (como mostrado na linha laranja).

The results illustrate the need for more extensive testing and tracing as the authorities lift more and more restrictions. If they lift restrictions aggressively to R = 1.7, for example, they would need to administer roughly 10,000 tests per 1 million people—and at least 70% of the population would need to adopt the tracing app (as reflected in the gray line in Exhibit 3)—to maintain control over disease spread. If we add manual support from contact tracers at a rate of 350 per 1 million people, the required rate of app adoption falls to about 60% (as shown in the orange line).

Barreiras à adoção. Apenas algumas nações alcançaram uma taxa de adoção de 60% ou mais, e as que conseguiram o fizeram ao impor penalidades civis ou criminais credíveis por não conformidade. Embora essas questões sejam significativas, as questões éticas complexas são ainda mais desafiadoras. Os sistemas de rastreamento de contato são necessariamente invasivos, pois exigem uma contabilidade detalhada das viagens e encontros de um indivíduo e o conhecimento do status CoVid-19 do indivíduo. Limitar adequadamente o acesso a essas informações envolve o estabelecimento de soluções de proteção, segurança e criptografia adequadas para controlar o acesso a informações específicas. Tais soluções devem limitar o acesso a poucos indivíduos ou grupos, conforme exigir, e provavelmente deve restringir o acesso à saúde, localização e dados de proximidade apenas a funcionários da saúde pública. Mas esse sistema poderia funcionar com base na adoção voluntária de aplicativos de rastreamento de contato pelo público? Países ou cidades precisariam atingir um limiar significativo de adoção de aplicativos, enquanto se afastavam das ordens de permanência em casa para a quarentena seletiva. Caso contrário, eles arriscariam desencadear a propagação não controlada do Covid-19. Três alavancas podem ajudar a fazer isso acontecer: As our modeling demonstrates, widespread adoption of contact tracing apps is critical for success. Only a few nations have achieved an adoption rate of 60% or above, and those that have succeeded did so by imposing credible civil or criminal penalties for noncompliance.

Certainly there are operational obstacles to widespread adoption, including how to ensure access to the app itself, how to make installation and use as easy as possible, and how to communicate clearly about the importance of participating.

While those issues are significant, the complex ethical issues are even more challenging. Contact tracing systems are necessarily invasive, since they require a detailed accounting of an individual’s travels and encounters and knowledge of the individual’s COVID-19 status. Appropriately limiting access to that information entails establishing suitable guardrails, security, and cryptographic solutions to control access to specific information. Such solutions should limit access to as few individuals or groups as require it, and probably should restrict access to health, location, and proximity data to public health officials only.

A Possible Path Forward

An effective contact tracing system is critical to the safe reopening of national economies. But could such a system work on the basis of voluntary adoption of contact tracing apps by the public? Countries or cities would need to achieve a significant threshold of app adoption as they moved away from stay-at-home orders to selective quarantine. Otherwise, they would risk triggering uncontrolled spread of COVID-19.

So how can governments address individuals’ privacy concerns and create the right incentives for people to voluntarily opt into the system by adopting the app and follow the rules related to selective quarantine? Three levers can help make this happen:

• salvaguardas. Por exemplo, embora seja verdade que um provedor de aplicativos terá acesso a determinados dados de localização e interação, eles não precisam ter conhecimento de dados de saúde sensíveis. E embora os sistemas de saúde precisem de acesso a dados médicos, incluindo o status do teste CoVid-19 do paciente, eles não precisam de acesso aos dados de localização. Pode -se imaginar um sistema no qual um corretor honesto - talvez uma instituição de saúde pública ou privada - controla as informações sensíveis e personalizadas. Essa entidade estabeleceria o vínculo crucial entre as informações de saúde e as informações de localização, compartilhando as informações relevantes com as equipes de rastreamento de contato e as autoridades de saúde pública que monitoram para pontos de acesso geográficos, mas não com outras organizações públicas ou privadas, como autoridades de aplicação da lei ou imigração. Para fornecer proteção máxima para a privacidade do paciente, o aplicativo de rastreamento de contato pode incluir uma função de telete automática que elimina informações sensíveis ao nível individual após 14 dias. Se a opção de remover expurgos de dados fosse mais expansiva, no entanto, e se os dados anonimizados agregados não fossem preservados, as autoridades de saúde pública e os pesquisadores perderiam o acesso a dados anonimizados sobre os caminhos, taxas e resultados da transmissão covid-19-informações inestimáveis ​​para rastrear pontos de acesso agora e para antecipar o provável caminho de ameaças futuras. Citizens will be more comfortable with a contact tracing system if it incorporates strong privacy protections. For example, while it is true that an app provider will have access to certain location and interaction data, they need not be privy to sensitive health data. And while health systems need access to medical data, including a patient’s COVID-19 test status, they don’t need access to location data. One could envision a system in which an honest broker—perhaps a public or private health institution—tightly controls sensitive, personalized information. That entity would forge the crucial link between health information and location information, sharing the relevant information with contact tracing teams and public health officials monitoring for geographic hot spots, but not with other public or private organizations such as law enforcement or immigration authorities. To provide maximum protection for patient privacy, the contact tracing app could include an auto-delete function that purges sensitive, individual-level information after 14 days. If the option to remove data purges were more expansive, however, and if aggregated anonymized data were not preserved, public health officials and researchers would lose access to anonymized data about the paths, rates, and outcomes of COVID-19 transmission—information that is invaluable for tracking hot spots now and for anticipating the likely path of future threats.
• Incentivos de adoção. Em princípio, o download e o uso do aplicativo seria voluntário. No entanto, certas atividades - por exemplo, a entrada em certos espaços públicos, lojas, restaurantes, bares ou transporte público - podem ser limitados na porta, através de um leitor de QR, para pessoas que estão usando o aplicativo e estão na categoria de risco verde. Não usar o aplicativo reduziria o acesso a esses locais, imitando efetivamente as restrições de uma ordem de abrigo no local. Para incentivar ainda mais a adoção de aplicativos, os governos devem abordar as barreiras de acessibilidade da tecnologia, inclusive oferecendo incentivos financeiros às pessoas para atualizar seus telefones. Eles também podem oferecer outros incentivos financeiros ou sociais como um incentivo para a adoção de aplicativos. Como resultado, os governos podem achar necessário incentivar e fazer cumprir a conformidade com as recomendações de quarentena. Como parte de tais esforços, os governos devem fornecer apoio àqueles em quarentena. Caso contrário, se confrontado com severas dificuldades econômicas e sociais, os indivíduos poderão quebrar suas quarentenas, minando a eficácia dos esforços de contenção. Um aplicativo de rastreamento de contato ou cheques de bem-estar (visitas domiciliares de uma enfermeira qualificada ou outro profissional de saúde pública) pode facilmente identificar viagens que quebram em quarentena, mas também podem ser usadas para recompensar a conformidade com o apoio financeiro, a ajuda alimentar e os serviços necessários para a duração da auto-garantia. Esse sistema pode nos permitir nos afastar das medidas universais de bloqueio, implementando regras seletivas de quarentena para impedir o avanço do inimigo invisível, restaurar o equilíbrio em nossos sistemas de saúde sobrecarregados e colocar nossas economias de volta ao trabalho. Ania Labno Private and public leaders might treat the risk stratification system discussed earlier as a roadmap for creating incentives within a voluntary adoption system. In principle, downloading and using the app would be voluntary. However, certain activities—for example, entry to certain public spaces, stores, restaurants, bars, or public transit—could be limited at the door, via a QR reader, to people who are using the app and are in the green risk category. Not using the app would curtail access to those venues, effectively mimicking the restrictions of a shelter-in-place order. To further encourage app adoption, governments must address technology accessibility barriers, including by offering people financial incentives to upgrade their phones. They might also offer other financial or social incentives as an inducement for app adoption.
• Quarantine Compliance. Quarantine compliance may be hampered as much by apathy as by privacy concerns. As a result, governments may find it necessary to encourage and enforce compliance with quarantine recommendations. As part of such efforts, governments must provide support to those under quarantine. Otherwise, if faced with severe economic and social hardships, individuals may break their quarantines, undermining the effectiveness of containment efforts. A contact tracing app or welfare checks (home visits by a qualified nurse or other public health professional) could easily spot quarantine-breaking travels, but they could also be used to reward compliance with financial support, food aid, and necessary services for the duration of the self-quarantine.

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An integrated viral monitoring system anchored by a tech-enabled contact tracing system offers a roadmap for our restart. Such a system could allow us to move away from universal lockdown measures, instead implementing selective quarantine rules to thwart the advance of the invisible enemy, restore balance to our overloaded health care systems, and put our economies back to work.