- En un contexto de urgencia sanitaria por el virus SARS CoV-2, surgió una alianza que permitió el trabajo colaborativo de cientos de personas provenientes del Instituto Sistemas Complejos de Ingeniería (ISCI), el sector público (Ministerio de Salud y Ministerio de Ciencias), y el mundo privado (ENTEL).
- En conjunto lograron el desarrollo de una serie de herramientas de vanguardia que optimizaron la forma de enfrentar la crisis. Se actuó de forma rápida y con los recursos que estaban efectivamente disponibles para salvar vidas. Se generó información clave para que las autoridades tomaran decisiones sobre la prevención del contagio, el manejo centralizado de camas críticas y la vacunación.
- Por el alto impacto social y la innovación de la intervención basada en ingeniería analítica y aplicada, el Gobierno de Chile recibió el Premio Franz Edelman, el más importante en el área de Investigación de Operaciones.
El contexto
El virus de SARS CoV- 2 llegó a Chile a inicios de marzo de 2020. Desde el primer momento, los investigadores del Instituto Sistemas Complejos de Ingeniería se pusieron a disposición de las autoridades del Ministerio de Salud, de Ciencias, y la ciudadanía, para apoyar con su experiencia el desarrollo de herramientas de analítica sofisticada aplicadas el manejo de la crisis sanitaria.
Durante la pandemia, el ISCI contribuyó ahorrando recursos, disminuyendo el número de infecciones y salvando vidas, a través de una serie de iniciativas agrupadas en torno a 4 ejes: la evaluación de las cuarentenas en base a datos de movilidad; el pronóstico de ocupación de camas críticas; el testeo masivo y la búsqueda activa de casos asintomáticos; y la estrategia de seroprevalencia a nivel nacional.
Primer desafío: ¿Cuán efectivas son las cuarentenas?
Si bien las cuarentenas se plantearon como una estrategia clave para enfrentar la pandemia, nuestros académicos dimensionaron el impacto real en la reducción de la movilidad en diferentes grupos de población en Chile.
Un aliado clave en esta etapa fue la compañía de comunicaciones privada ENTEL, que estuvo dispuesta a colaborar voluntariamente poniendo a disposición la data de la red móvil, anonimizada y agrupada, en una plataforma digital abierta. El análisis de la interacción de millones de dispositivos móviles con la infraestructura de comunicaciones fue cruzado con resultados de investigación demográfica censal para entender el comportamiento de la población en estos períodos, y, por ende, las ventajas y las limitaciones de esta medida sanitaria.
“En un principio observamos una gran disparidad a nivel de movilidad entre las regiones, incluso, al interior de las mismas ciudades, por lo que era evidente que se necesitaban indicadores más allá del número de contagiados para evaluar de forma rápida la efectividad de las cuarentenas. Si esperábamos a ver la evolución de los casos, se hacía muy tarde para contener los brotes. Para anticiparnos se nos ocurrió usar los datos de movilidad, siguiendo la lógica de un modelo compartimental epidemiológico, ya que la movilidad es un indicador de tasa de transmisión en una comunidad”,
explica Marcelo Olivares, investigador de la línea de Gestión de Operaciones y Analytics de nuestro centro.
“Estos indicadores fueron muy útiles y nos abrieron los ojos. Se pensaba que había un 80% de reducción de movilidad, pero nuestros resultados demostraron que en realidad solo había un 50% en las comunas de mayores recursos, donde existen más posibilidades para realizar teletrabajo y mejor acceso a distintos servicios. En cambio, en comunas más pobres, la reducción de la movilidad llegó al 20% en la primera cuarentena. El acceder a esta información permitió inferir las necesidades que había que abordar para promover la baja de movilidad”,
afirma Leonardo Basso, director del ISCI.
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.
“In less than 24 hours, we had generated a report with the data available. From that minute on we continually refined the methodology to issue updates every two days. In total, 58 reports were made and delivered to the Chilean Society of Intensive Medicine and to the health authority’s Crisis Table. This information made it possible to manage the provision of new critical beds according to demand. The number even doubled in regions with higher infection rates”,
recalls Leonardo Basso..
Third challenge: PCR Group Testing
This innovative strategy allowed us to significantly increase testing capacity, enhance active case search, and save money.
This combined samples from groups of individuals that were analyzed in a single PCR reaction. If the result was negative, all participants were healthy. In the event of a positive result, participants were tested again individually.
“When positivity rates are low, a negative PCR test is highly likely, which increases the testing capacity in the population. This idea was scientifically validated by the Faculty of Medicine of the Universidad de Chile. Then, a pilot testing control program was implemented in long-stay care centers of the National Service for the Elderly (Senama). With this, we were able to detect sick adults using 60% fewer supplies,”
explains ISCI researcher, Denis Sauré.
During the second half of 2020, testing was now focused on identifying asymptomatic cases. The researchers crossed epidemiology data with anonymized mobility information provided by ENTEL from major cities and created an active case search index called BAC that estimates the probability of detecting an asymptomatic case in a specific public space at any given time. Based on this index, which was updated week by week, planning was made, and mobile PCR test sample collection points were installed, maximizing the chances of finding infected people.
Following a pilot program conducted in October 2020, the index became a key component for the national active search starting in November of the same year, cutting the chains of transmission of the virus. It was thanks to this strategy that Chile became one of the leading nations in the screening of asymptomatic patients.
Fourth challenge: A National IgG Strategy
Following the vaccination process and before the effectiveness results of the vaccines were available, ISCI researchers implemented a national seroprevalence study to detect antibodies in the population. Testing stations were strategically setup to maximize the representativeness of the sampling.
On this occasion, the measurements were based on rapid antibody testing (IgG), confirming that the most used vaccines in the country – Sinovac and Pfizer – provided a considerable level of protection two weeks after inoculation. It also showed that after the age of 65, those vaccinated with Sinovac decreased their level of antibodies in a sustained and acute manner as the weeks passed. This study provided critical evidence about the need for a third booster dose in the national vaccination strategy, months before the FDA approved this same measure for the population of the United States.
The Franz Edleman Award
In 2022, the Institute for Operations Research and Management Sciences (INFORMS) presented the Government of Chile with the prestigious Franz Edelman Award, an accolade that distinguishes the most outstanding applications of analytics with the greatest impact in the world.
“This award showed us that Chile can be a leader in scientific and technological innovation, even in the face of stiff competition from gigantic international institutions, as was the case with our application for the Franz Edelman Award. The secret of our success in managing the pandemic was in the alliances established to tackle it. The public sector was willing to listen, the private sector dared to collaborate, and the academic world agreed to ask what was needed and look for solutions to confront the contingency. This was a very relevant lesson on how to respond to crises and the needs of the population. Also, the pandemic highlighted the importance of financing research in Science and Technology, so that the academic world is ready to act and make its experiences and developments available for the well-being of the country”,
concludes Leonardo Basso..
Comunicaciones ISCI