利用非洲区域脊髓灰质炎地理信息系统平台缓解COVID-19接触者追踪和监测挑战:观点

简介

自2019年12月底中国武汉确诊COVID-19以来[1]，该疾病继续在全球传播。非洲地区也未能幸免[2］．截至2020年7月5日，非洲大陆所有国家共记录了46.63万例病例和11121例死亡。目前，非洲大陆约占世界人口的16.7%，占全球病例的4% [3.］．现有证据表明，在疫情暴发之初实施了公共卫生措施(包括快速病例识别、检测、隔离、接触者追踪和接触者隔离)的国家已将COVID-19的传播抑制到较低的阈值，即没有超过现有卫生系统的阈值。在这些国家，由于能够提供高质量的临床护理并通过基本卫生服务的连续性尽量减少其他原因造成的二次死亡，死亡率过高得到了防止[4］．在没有可用的疫苗或治疗方法的情况下，追踪接触者、保持社交距离和隔离是控制大流行的唯一可用策略。在非洲，检测能力差异很大，大多数成员国都非常有限，因此追踪接触者对阻止COVID-19进一步发展的重要性怎么强调都不过分。

接触者追踪是一个涉及早期病例识别、隔离和追踪接触过某种疾病的人的过程[5，6］．它是一种重要的公共卫生工具(文本框1［7-11)，以打破人际传播链，并已广泛用于控制不同类型的传染病暴发。关于COVID-19监测的最新研究(文本框1)将数字接触者追踪与保持社交距离和隔离等其他措施结合使用，以证明在减少新冠肺炎病例方面有更大的效果[12］．具体而言，Wei等[13和Ng等人[14证明了对COVID-19无症状感染者和症状前感染者的接触者追踪在公共卫生方面的重要性;这些被认为是COVID-19感染的无声驱动因素。

有效的接触者追踪系统的实施情况可能因地点和疾病类型而异。例如，在COVID-19病例中，通过全面的接触者追踪系统控制疫情指导了所采用的干预措施类型(即在潜伏期期间对症状前和无症状接触者进行自我监测隔离)，而那些严重活动性疾病患者可能需要住院治疗。此外，在大多数情况下，简单的传统接触者追踪和手工接触者追踪方法可以在疫情开始时有效，当时病例数量较低;然而，大规模流行病和大流行需要更新的数字接触者追踪方法。在传染性强的大流行期间，如当前的COVID-19大流行，受影响人群非常多，应使用数字解决方案有效定位与患者接触过的接触者，并对他们进行持续监测，特别是那些目前正在家中护理和自我隔离的人。

在不同的大流行病和地方病期间实施了多种接触者追踪方法，其有效性在很大程度上取决于所使用的工具[15］．地理信息系统(GIS)技术和大数据分析是在大规模疫情期间追踪接触者的主要工具。过去曾成功地利用地理信息系统技术确定臭名昭著的空气传播疾病的传播率和相应的发病率[16］．此外，大数据分析已成功用于家畜疾病暴发的实时接触者追踪，以及其他高传染性病毒性呼吸道疾病，如SARS和纤维肌发育不良[17，18］．

多年来，世界卫生组织(世卫组织)应急准备和反应部门整理的科学数据显示，大多数非洲国家正在努力实施有效的接触者追踪方法。这大大增加了社区传播的COVID-19新病例的数量;这对非洲大陆来说是一个非常关键的形势，因为据预测，非洲将成为冠状病毒的下一个热点[19］．为了有效遏制非洲接触者追踪效率低下的问题，世卫组织已寻求非洲区域办事处(AFRO)地理信息系统的支持，以建立一个基于地理信息系统的、与非洲大陆相关的接触者追踪工具。自2017年以来，非洲区域地理信息系统中心已经实施了基于移动的解决方案，以接近实时的方式收集卫生信息，从而能够了解卫生方案的实施情况，并能够衡量干预措施的有效性。该中心提供的工具对脊髓灰质炎认证工作取得的成功作出了重大贡献[20.］．在提供可行的解决方案的过程中，AFRO GIS中心开发了一个应用模型(文本框1)——一种支持gis的工具，用于追踪接触者，进行COVID-19监测。在本文中，我们提供了一个强大和高效的接触者追踪应用程序，可用于整个非洲，有效应对COVID-19疫情。本应用程式基于有效的工具，例如开放数据套件(ODK) [21]，在受限制的环境下收集和管理数据，并结合非洲区域组织脊髓灰质炎地理信息系统平台(文本框1) [22，以便在COVID-19大流行或任何其他大规模大流行期间定位、识别、监测和跟踪接触者。然而，在继续描述该应用程序之前，有必要概述一下非洲一个非常重要的COVID-19监测问题:接触者追踪问题，为了解决这一特殊问题，在非洲开发、部署和使用了该应用程序。

有效的接触者追踪:非洲COVID-19监测方面的问题

接触者追踪是非洲疾病监测的一个非常严重的限制。如图S1所示多媒体附件1在许多非洲国家，与接触者追踪有关的问题包括熟练人员数量不足，而且已经捉襟见肘，技术和工具不够理想，卫生系统资金不足，基础设施薄弱，存在相关的神话、谣言和沟通障碍。

世卫组织非洲组织建议的非洲接触者追踪解决方案:要点

概述

世卫组织非洲区域地理信息系统中心在2020年3月的初步讨论中考虑了不同的情况，由世卫组织区域办事处的COVID-19事件管理团队管理区域应对工作。在这些初步讨论中，与会者强调，最好的接触者追踪解决方案将利用现有的GIS平台，并将用于填补目前在COVID-19监测方面的已知空白，并帮助应对接触者追踪方面的现有挑战(见图S1)多媒体附件1）.

会议指出，虽然传统的接触者追踪方法在接触者很少的地方仍然有效，但在接触者很多的国家，这些方法将受到限制，再加上封锁对接触者追踪的影响[23］．因此，负责审查非洲追踪接触者问题的各种可能解决办法的技术小组建议如下:

1. 快速开发了基于gis的COVID-19自我报告接触者追踪应用程序。
2. 国内COVID-19监测团队快速部署联系人注册和跟踪应用程序。
3. 可视化的现场监视和报告与交互式和接近实时的仪表板。
4. 在卫生设施层面进行COVID-19监测，以评估卫生系统在报告层面应对COVID-19的准备和准备情况。

在审查之后，根据贝宁和津巴布韦表示有兴趣立即使用该平台的某些方面或所有方面，选择了这两个国家。

快速开发基于gis的COVID-19自我报告接触者追踪App

概述

在非洲COVID-19疫情暴发初期，非洲区域地理信息中心利用其在非洲地区消除脊髓灰质炎方面的成功贡献。加上该局多年来的监察经验[24]并与世卫组织应急小组合作，非洲区域地理信息中心开发了一些新型工具，可立即在现场部署，收集实时数据，并由监测人员在现场监测COVID-19大流行。采用了不同的技术来开发和整合这种快速干预措施(即监测人员使用的COVID-19应用程序);其中包括:ODK技术[25并通过开源工具Ona进行堆栈。这些工具存放在世卫组织基础设施内并加以保护，主要用于实地实时数据收集;这包括使用外部工具，如ArcGIS Online [26， Power BI [27]、应用程序编程接口(api)、KoBoToolbox [28]及DHIS2(地区卫生资讯软件2)[29]进行接触追踪和可视化过程。ArcGIS Online和Power BI是数据可视化平台，对实时数据可视化有不同的用例。

在开发和部署上述针对COVID-19监测人员的应用程序后不久，根据世卫组织非洲区域组织COVID-19事件管理小组的建议，非洲区域组织地理信息系统中心继续开发了一款基于地理信息系统的COVID-19自我报告接触者追踪应用程序，供国内监测小组登记和跟踪接触者。开发的应用程序可以让居家护理、自我隔离和隔离中心的接触者每天更新自己的健康状况。此外，该应用程序还为这些接触者提供了一个机会，使他们能够确定最近的卫生机构，如果出现任何疾病症状，他们可以迅速向该机构报告。重要的是，传统的国内接触者追踪团队也能够使用该应用程序或该国可能选择的任何其他应用程序注册和跟踪接触者和病例。如果国家选择了其他应用程序，该解决方案允许工具箱的互操作性，从而能够在相同的区域仪表板中聚合、分析和可视化数据。

图S2多媒体附件1介绍了非洲区域地理信息中心与世卫组织应急小组合作开发的COVID-19自我报告接触者追踪应用程序的架构。该应用程序有以下三个组件:(1)数据收集组件，(2)API组件，(3)脊髓灰质炎GIS工具箱和平台。

数据采集组件

概述

该体系结构是为了容纳广泛的数据收集工具，使各国可以自由使用世卫组织的数据收集工具或最适合它们的任何数据收集工具，如KoBoToolbox和DHIS2。然后将这些数据收集工具实时导入脊髓灰质炎GIS平台进行分析和可视化。这些工具将在下面的小节中进行总结。

2019冠状病毒病自我报告表

该表格的编制目的是收集被隔离或被跟踪的病例或接触者的详细信息和每日状况。它使个人能够自我报告他或她的日常状态，并提交到中央服务器进行监控和反馈(图1）.

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COVID-19病例调查表格

该表格旨在收集确诊、疑似和可能病例的详细信息和概况。该表单还可以收集医疗提供者的信息、患者信息、临床信息、旅行历史和病例的最终分类。需要注意的是，此表单链接到联系人列表表单;因此，病例电话号码或国家、省、地区和病例号的串联被用作引用和跟踪的唯一标识符。一旦怀疑出现COVID-19病例，卫生机构一级的卫生人员将使用此表格。

联系人列表和跟进表格

该表格分为两个组件:第一个组件用于收集确诊病例的接触者(即接触者追踪表)，第二个组件用于收集并记录病例接触者14天的体温读数(即接触者跟踪和自我报告)。该表格引用可能与COVID-19病例有关的接触者的实际病例。

联系人登记表

预计将在COVID-19数据库中登记与病例有关的每一个接触者。表单的开头会显示一个提示，允许联系人注册。在此阶段，需要索引病例的ID号将联系人链接到数据库中已存在的病例(即，如果数据库中没有预先记录的索引病例，则不能记录新的联系人)。这将显示索引用例的记录，以便在注册新联系人的详细信息之前进行确认和验证。

联络跟进表格

在接触者登记后，接触者有望获得14天的体温和医疗状况更新记录。在表单的开头有一个提示，允许联系跟进(即，它提示自我隔离的联系人在14天内每天提交结果)。

旅行者健康问卷和随访表

该表格分为两个组成部分:第一个组成部分用于收集入境旅行者的一般信息，第二个组成部分用于收集和记录旅行者14天的温度读数(即联系跟踪)。注意，随访组件链接到旅行者健康问卷，并使用旅行者的病例电话号码作为唯一标识符引用。

API组件

该组件负责平台间数据的互操作性和交互。api将各种平台链接在一起，促进实时数据交换。这允许在脊髓灰质炎GIS工具箱和平台内的数据收集、托管、分析和可视化工具之间进行无缝操作和数据交换。

脊髓灰质炎GIS工具箱和平台

这包括世卫组织非洲区域基础设施内开发和部署的所有资源。它包括移动设备和web界面前端数据采集工具、数据库服务器、数据可视化工具和平台。

快速部署自报告联系人追踪App

非洲区域地理信息中心与世卫组织应急反应小组合作，部署了COVID-19应急部署工具包，使用ODK平台支持通过自我报告追踪接触者。

联系人跟踪数据管理

概述

数据管理是监测的一个非常关键的方面，特别是涉及到与接触者追踪相关的数据时。在联系人跟踪数据的管理中，数据库链接、性能监视、可视化和分析是需要考虑的重要因素。下面将讨论如何管理这些因素。

数据库连接

联系人跟踪数据管理的最大挑战是联系人登记和联系人跟踪过程的性能监控[23］．克服这一困难的办法是，确保每个病例ID与联系人ID匹配，并在隔离期间将旅行者ID列在联系人数据库中，以便在旅行者成为病例时便于跟踪。本节介绍我们用来将案件的身份管理系统与联系人和旅行者连接起来的链接系统，同时保持案件和联系人数据库的机密性和完整性(图2）.

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通过XML表单链接动态案例与联系人数据，填充案例与联系人数据库

这个过程围绕着将表单数据指定为另一个表单的媒体文件。与的一起使用pulldata函数，这允许开发者从相同或不同项目中的其他动态数据集和调查(即，Ona ODK系统中仍然活跃并接受提交的其他表单)中提取数据，类似于从预加载的CSV文件(图3）.

点击“链接数据集”按钮，更改会自动保存。链接的数据集以表单的形式出现在Android设备上。控件将数据集链接到表单之后，可以有效地将数据从链接的数据集拉入表单pulldata计算列下的函数。控件中引用的文件名将是上面输入的链接数据集的文件名pulldata功能(即位置)。看到图3为了说明pulldata在另一种情况下复制此操作的功能和注意事项，该情况保证使用通过服务器从一个移动窗体动态提取数据到另一个移动窗体。

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性能监控

卫生工作者对接触者追踪、监测活动和其他卫生干预措施进行循证绩效监测是重新利用脊髓灰质炎地理信息系统平台的一个关键考虑因素。我们的应用程序添加了地理跟踪功能，可以提供团队访问特定联系人的地理证据。这还确保卫生工作者在进行监测和其他卫生干预时，知道他们的活动正在被监测，以便问责。

可视化与分析

利用从数据库到ArcGIS和Power BI的连接器，开发了一个一站式仪表盘，将参与国的数据纳入COVID-19活动的区域接口，为COVID-19应对工作的支柱制定关键绩效指标。该指示板使事件管理小组能够对大流行作出综合和有效的反应。的图S3中可以看到一个例子多媒体附件1．

基于卫生机构的COVID-19监测

一个模块(文本框1)，用于报告COVID-19活动、感染预防和控制(IPC)准备情况评估，以及在基于设施的登记册中记录符合COVID-19临床定义的病例，并将其部署给在设施一级进行监测的卫生工作者实地使用。该模块利用了名为“综合支持性监督”(ISS)应用程序的现有干预措施。因此，该模块易于部署，因为该开发是在现有应用程序的基础上进行的，该区域有5000多名卫生工作者使用该应用程序，整个非洲区域的支持性监督来访人次平均为15万次。

该模块侧重于使用基于odl的应用程序(即ISS应用程序)，重点关注以下COVID-19评估:

1. 认识到COVID-19监测系统的存在。
2. 展示COVID-19病例定义海报。
3. 设立COVID-19监测协调中心。
4. 该设施中知道疑似病例定义的卫生工作者人数。
5. 知道新冠肺炎报警号码和通知渠道的人数。
6. 在洗手、洗手包的功能、隔离室的可用性、个人防护设备的使用以及卫生设施中分诊系统的可用性方面，评估感染预防和控制委员会的意识。
7. 记录符合COVID-19临床体系的疑似病例细节，方便检测。

现场使用和结果评估

接触者追踪使用

2020年4月，非洲区域地理信息中心与世卫组织应急方案小组合作开发的解决方案在津巴布韦和贝宁试行;随后，这些解决方案被用于尼日利亚、乌干达、喀麦隆和南苏丹进行接触者追踪或支持其他接触者追踪数据收集考察。见图S4多媒体附件1查看部署的状态。由于该区域的大多数国家(98%)已经从在根除脊髓灰质炎中使用ODK工具中熟悉了该工具的部署，因此，无需经过广泛培训，各国就可以很容易地部署和使用COVID-19接触者追踪应用程序。事实上，在与非洲区域地理信息系统中心举行了15个国家参加的电话会议之后，又有几个国家表示有兴趣。已使用类似工具进行接触者追踪的国家被鼓励与非洲区域研究中心分享其api，使地理信息系统中心能够将数据纳入区域平台。但是，已鼓励接触者人数较多的国家使用自我报告模块进行每日接触者自我报告。

基于卫生机构的COVID-19监测

该区域共有27个国家采用了该模块，开发该模块的目的是缩小卫生设施层面的COVID-19监测差距。在低收入和中等收入国家，基于事件的监测在卫生设施层面得到了高度优化[30.，31这也可能是改善COVID-19监测的关键。该模块易于开发和部署，因为不需要进行培训，因为在卫生设施一级已经在使用基于odg的国际空间站表格进行其他重点疾病监测。在国家一级，所有关键变量都可获得基于卫生设施的监测数据的实时交互式可视化。此外，各国各级决策者都可以在地图上看到感染和预防感染的重要附件的地理代表，并可通过卫生设施进行分类。图4展示了一个卫生设施地图示例，其中展示了带有定义的COVID-19海报，这是在该报告级别进行充分宣传的切入点。

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讨论

脊髓灰质炎GIS平台在接触者追踪和基于卫生设施的监测方面的优势

在应用程序和可视化工具方面利用脊髓灰质炎地理信息系统平台的范围涉及缓解本区域接触者追踪和监测差距的计划，涉及以下方面:

1. 在COVID-19大流行期间，该平台能够支持识别COVID-19病例、接触者和数据库整合缺口(例如，将接触者与其索引病例进行匹配)，帮助指导应对工作。
2. 在疫情暴发和常规情况下，该平台能够识别传统接触者数据库和病例数据库没有检测到的社区传播。
3. 基于卫生设施的监测是建立在现有的国际空间站模块上的，因此是相当可持续的，因为其他积极的疾病监测已经在使用该应用程序进行。
4. 通过将应用程序提交的数据实时连接到Power BI，可以很容易地在交互可视化中看到传输链和监视差距;因此，各级都可以更快地作出决策。
5. 该平台可以方便地使用数据输入模块;由于使用移动电话进行其他干预，国家一级的监测小组已经习惯了类似的技术，因此培训很少或根本没有培训。
6. 该平台的开发高度考虑了互操作性，以便能够方便地连接其他国家的接触者追踪工作和基于设施的监测系统，如DHIS2、KoBoTool和SORMAS(监测疫情应对管理和分析系统)，以共享数据。

该平台为支持COVID-19应对工作的现有平台提供了额外的层面[32，33]，具有更适应当地环境的功能。在非洲区域，93%的国家已经在利用这一平台开展其他卫生项目。非洲区域地理信息系统中心一直在利用地理信息系统技术，以确保公平获得基本卫生服务，包括扩大免疫方案的国际空间站、对微观规划的支持、埃博拉应对期间的有效协调和监测霍乱疫情应对等[34，35]，从而使其易于适应和实施。该工具已证明可在复杂的人道主义环境中支持脊髓灰质炎疫苗接种活动，包括在难民营和境内流离失所者营地内[36］．

事实证明，使用地理信息系统平台可以提供充分的支持，并促进在不同的健康主题领域对个人的照顾。已有文件证明，它有能力确定需要产妇护理的高优先领域[37］．此外，它还帮助确定了卫生趋势，包括跟踪埃博拉和麻疹等传染病的传播。事实证明，使用地理信息系统平台有助于查明问题，查明问题存在的地方，并以更有效和连贯的方式同样支持为个人提供和维持护理。

利用脊髓灰质炎GIS平台的权衡

应用程序和平台的安全功能解决了许多关于COVID-19病例和接触者的信息敏感性和隐私方面的问题。然而，如果各国没有充分管理其访问和控制，仍然存在入侵、密码处理疏忽和黑客攻击的可能性，这可能导致信息泄露。此外，应用程序和平台部署需要用户使用手机进行数据输入和可视化;因此，需要大量的手机来实施监视和联系追踪的各个方面。

如何实施平台

通过在数据收集和可视化部分中列举和解释的过程步骤，可以轻松实现概述的解决方案。通过ODK和Power BI使用技术堆栈来收集数据并实时可视化数据，熟悉这些工具的技术用户可以很容易地复制这种方法。然而，必须注意的是，早期参与和与所有利益攸关方的会议对于确保所有权、加强协调和更好地了解现有的监视情况至关重要[31］．对所有系统来说，与应对工作的良好联系是必不可少的，因为每一个经核实的病例和接触者都有记录。为了确保通过卫生设施的报告及时报告发现的病例，设施一级的卫生工作者需要经过培训的地区一级小组的培训和支持性监督。

结论

本文概述的以卫生设施为基础的监测和有效的接触者追踪管理工具将提供有价值的信息，可在大流行期间加强国家监测系统对数据的利用。迄今为止，来自全球大流行的证据明确提出了控制COVID-19的三大挑战:其持续大流行的可能性、因其传染性而导致的高死亡率以及其破坏卫生系统的能力。同样，在缺乏疫苗和治疗方法的情况下，唯一可用的控制工具包括追踪接触者、保持社交距离和隔离。因此，非洲区域必须采取各种方法尽量减少上述挑战，并随着疫情的发展使应对措施适应每个国家的具体需要。

在某种程度上，每个国家要想领先病毒一步，在设施层面的数字接触者追踪和监测将是至关重要的。为COVID-19监测和接触者追踪而开发的应用程序和应用程序不是独立的干预措施，而是应根据疫情的规模，与社会距离措施和隔离措施一起实施。

在非洲地区，COVID-19检测能力差异很大。检测能力有限和疫情大规模爆发的国家将需要更先进的全面接触者追踪解决方案，例如本文所述的解决方案，以抑制病毒，降低传播率。然而，那些爆发规模较小的机构可以使用ODK或KoBoCollect平台的传统方法，并与区域办事处共享它们的api，以确保事件管理系统可获得所有数据。

随着各国开始放松公共卫生封锁，将有必要使用传统和先进的接触者追踪方法，以突出正在传播的地区;不仅在它们各自的国家，而且在区域一级都将需要这些数据，以便更好地了解这一流行病，并在管理风险和应对措施方面作出最佳决策。

如果在该区域广泛采用这一创新，以及现有的数据收集工具(如KoBoCollect和DHIS2)，将有助于各国有效和高效地应对大流行。使用这一工具的国家获得的其他好处包括对疫情及其应对措施的实时监测、接触者追踪的及时性和完整性以及工作人员问责。这些因素是流行病期间监测的基石。在2014年至2016年西非埃博拉疫情期间，有充分证据表明，助长疫情的一个主要因素是缺乏标准化和同步的接触者追踪。一旦通过和执行，整个受影响国家的病例明显减少，尽管当时的解决办法不像今天这样先进。

随着移动电话在整个非洲地区的高普及率，基于移动的COVID-19监测，从传统方法到自愿自我报告和远程跟踪接触者，将大大改善疑似病例和接触者的识别;这些是帮助该区域防治这一使人衰弱的疾病的重要资源。此外，使用这一工具应减轻卫生系统的负担，能够提供基本卫生服务，并最大限度地减少COVID-19和被忽视的继发性疾病造成的死亡率，这可能是由于系统被大流行压倒了。

从区域角度看，将接触者追踪和监测数据整合到一个平台，为非洲区域办事处提供了更准确的方法，以监测各国应对COVID-19的努力，同时指导公共卫生决策和COVID-19风险评估。