- Within the context of the SARS CoV-2 virus health emergency, an allianc emerged that paved the way for the collaborative work of hundreds of people from the Complex Engineering Systems Institute (ISCI), the public sector (Ministry of Health and Ministry of Sciences), and the private sector (ENTEL).
- Together, they managed to develop a series of cutting-edge tools that optimized the way they faced the crisis. Action was taken swiftly and with the resources available at the time to save lives. Key information was generated for authorities to make decisions about the prevention of contagion, the centralized management of critical beds, and vaccination strategies.
- The high social impact and innovation of an intervention based on analytical and applied engineering led to the Government of Chile receiving the Franz Edelman Award, the most prestigious in the field of Operations Research.
Context:
The SARS CoV-2 virus reached Chile at the beginning of March 2020. From the onset, ISCI researchers made themselves available to the authorities at the Ministry of Health by offering their wealth of experience in the development of sophisticated analytical tools applied to the handling of the health crisis.
During the pandemic, ISCI contributed enormously to the saving of resources, the reduction in the number of infections, and saving lives through a series of initiatives grouped around four axes: the evaluation of quarantines based on mobility data; the occupancy forecast of critical beds; group testing and active search for asymptomatic cases; and a seroprevalence strategy at the national level.
First challenge: How effective are quarantines?
Although quarantines were proposed as a key strategy to confront the pandemic, our academics measured the real impact of the reduction of mobility in different population groups in Chile.
A key ally at this stage was the telecommunications company ENTEL, who willingly collaborated by sharing mobile network data, anonymized and grouped on an open digital platform. The analysis of the interaction of millions of mobile devices with the communications infrastructure was crossed with census demographic research results to understand the behavior of the population during these periods, and, therefore, the advantages and limitations of this health measure.
“At first, we observed a great disparity in terms of mobility between different areas, even within the same city, so it became obvious that we needed indicators beyond the number of infected people to quickly evaluate the effectiveness of the quarantines. If we had waited to see how cases evolved, it would have been too late to contain the outbreaks. To jump ahead, we considered using mobility data, following the logic of an epidemiological compartmental model, since mobility is an indicator of the transmission rate in a community”,
explains Marcelo Olivares, researcher in Operations Management and Analytics at ISCI.
“These indicators were highly useful and truly opened our eyes. It was believed that there was an 80% reduction in mobility, but our results showed that in reality there was only 50% in high-income areas with better possibilities for working remotely, and with better access to different services. On the other hand, the reduction in mobility in poorer areas reached 20% during the first quarantine. Accessing this information made it possible to pre-empt the needs that had to be addressed to encourage reduced mobility,”
says ISCI director Leonardo Basso.
Second challenge: Last-bed prediction
In Chile, the health authorities chose to tackle the emergency with a centralized management of hospital resources. This involved coordinating various teams from health institutions on a national level, in pursuit of an efficient use of hospital infrastructure and medical equipment.
By mid-May 2020, critical beds became scarce in the Santiago Metropolitan Region. ISCI researchers reacted to the request of the Ministry of Sciences to go beyond epidemiological models and apply mathematical models to predict how many ICU beds would be required in each region of the country seven days in advance.
“En menos de 24 horas generamos un reporte con los datos que estaban disponibles. Desde ese minuto en adelante fuimos perfeccionando continuamente la metodología para emitir nuevos informes cada dos días. En total se realizaron 58 reportes que fueron entregados a la Sociedad Chilena de Medicina Intensiva y a la mesa de crisis de la autoridad sanitaria. Esta información permitió gestionar la habilitación de nuevas camas críticas según la demanda. Incluso, se llegó a doblar el número de estas en regiones con mayores índices de contagios”,
recuerda Leonardo Basso.
Tercer desafío: testeo grupal de PCR
Una estrategia innovadora que permitió aumentar significativamente la capacidad de testeo, potenciar la búsqueda activa de casos, y ahorrar miles de dólares, fue la estrategia de Testeo grupal de PCR.
Esta combinaba las muestras de grupos de individuos y eran analizadas en una sola reacción PCR. Si el resultado era negativo, todos los participantes estaban sanos. En el caso de que saliera un resultado positivo. Se volvía a testear uno a uno.
“Cuando las tasas de positividad son bajas, es muy probable obtener una prueba de PCR negativa, lo que aumenta la capacidad de testeo en la población. Esta idea fue validada científicamente por la Facultad de Medicina de la Universidad de Chile. Luego se implementó un programa piloto de control de testeo en centros de asistencia de larga estadía del Servicio Nacional del Adulto Mayor, Senama. Este logró detectar a los adultos enfermos utilizando un 60% menos de insumos”,
explica Denis Sauré, investigador del ISCI.
Durante el segundo semestre de 2020 el testeo se centró en identificar casos asintomáticos. Los investigadores cruzaron datos de epidemiología con información anonimizada de movilidad de las principales ciudades, proporcionados por ENTEL, y crearon un índice llamado BAC (Búsqueda Activa de Casos) que estima la probabilidad de detectar un caso asintomático en un espacio público concreto, en un momento dado. En base a este índice, que se actualizaba semana a semana, se hizo una planificación y se instalaron carros móviles de toma de muestra de exámenes PCR, maximizando las posibilidades de encontrar personas contagiadas.
Tras un programa piloto realizado en octubre de 2020, el índice se convirtió en un componente clave para la búsqueda activa nacional a partir de noviembre de el mismo año, cortando las cadenas de transmisión del virus. Gracias a esta estrategia, Chile se transformó en uno de los líderes en la pesquisa de asintomáticos.
Cuarto desafío: estrategia nacional de IGG
Tras el proceso de vacunación, y antes que estuvieran listos los resultados de efectividad de todas las vacunas, los investigadores del ISCI implementaron un estudio de seroprevalencia a nivel nacional para detectar anticuerpos en la población. Se establecieron estaciones de testeo de forma estratégica para maximizar la representatividad de los muestreos.
En esta ocasión la medida se hizo en base a test de anticuerpos rápidos (IGG) y constató que las vacunas más utilizadas en el país, Sinovac y Pfizer, proveían un nivel considerable de protección a las dos semanas de la inoculación. También, evidenció que después de los 65 años, los vacunados con Sinovac disminuían su nivel de anticuerpos de forma sostenida y aguda con el paso de las semanas. Este estudio entregó evidencia crítica sobre la necesidad de una tercera dosis de refuerzo en la estrategia de vacunación nacional, meses antes que la FDA aprobara esta misma medida para la población de Estados Unidos.
Premio Franz Edelman
El año 2022 el Instituto de Investigación de Operaciones y Ciencias de la Gestión (INFORMS, por su sigla en inglés) entregó al Gobierno de Chile el prestigioso galardón Franz Edelman, premio que distingue las aplicaciones de la analítica más destacadas y de mayor impacto en el mundo.
“Este premio nos demuestra que Chile puede ser líder en innovación científica y tecnológica por encima de grandes instituciones internacionales, que fueron nuestra competencia en la postulación al premio Franz Edelman. El secreto de nuestro éxito en el manejo de la pandemia estuvo en las alianzas con las que se enfrentó: el sector público estuvo dispuesto a escuchar, el sector privado se atrevió a colaborar y el mundo académico aceptó preguntar qué se necesitaba y buscar soluciones para enfrentar la contingencia. Esta fue una lección muy relevante sobre cómo responder a las crisis y a las necesidades de la población. También, la pandemia puso en evidencia la importancia de financiar a la investigación en Ciencia y Tecnología, para que el mundo académico esté listo para actuar y poner a disposición del bienestar del país sus experiencias y desarrollos”,
concluye Leonardo Basso.
Comunicaciones ISCI