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システム思考でみる新型コロナウィルス感染症 ~ 政府・専門家会議が検査を増やすことができなかった「理由」と、今なすべきこと

著者

調 麻佐志 (東京工業大学)・鳥谷 真佐子(慶應義塾大学) ・小泉 周(自然科学研究機構)

概要

 2020年3月16日に世界保健機関(WHO)のテドロス事務局長は、世界的な新型コロナウィルス感染の拡大を受けて記者会見を行い、そこで各国に検査に徹底を求めました。しかし、先進諸国と比較して日本で実施されたコロナウィルスの検査数は少なく、4月3日の米大使館の自国民向け声明にもみられるように、その姿勢が疑問視されることもあります。

 なぜ検査数が絞られてしまうのでしょうか。政府の実行力だけに問題があるのではなく、新型コロナ対策を効果的に実行するにあたって、システム的な阻害要因や見落とされている課題があることも考えられます。

 このノートでは、まず、システム思考の技法(因果ループ図)を使って新型コロナウィルスにかかる状況を可視化し、新型コロナウィルス感染症が持つシステム的な特徴を確認しました。我々の因果ループ図は、「感染モデル」と「発症者対応モデル」から成り立っています。政府および専門家会議 1)は、死者数、ついで重症者数を可能な限り減らすことを目標に、「発症者対応モデル」と「感染モデル」を分離して対応しています。その過程で注意を払っているのが、おそらく医療資源の枯渇をさけることであり、これが一つの要因となり、これまで検査数を増やすことができなかったと考えられます。

 しかし、それぞれのモデルを別々に捉えた場合には一見合理的ですが、2つのモデルの界面で発生する深刻なシステム上の弱点があることがわかりました。たとえば、検査のハードルを上げてしまうと、検査を受けずに市中で活動する軽症の発症者を多く発生させ、感染機会を増大、新規感染者を増やしてしまうのです。これがあらたな感染拡大を生み出します。

 そこで因果ループ図の解析から、我々から、今なすべき2つの提案をしたいと思います。

① 感染機会の強力な削減策と保障の実施
 一刻も早く封鎖等の措置あるいはそれに相当する感染機会の強力な削減策(休校や外出自粛・禁止、イベント中止、都市封鎖など)を実施する必要があります。

② 医療資源への影響を抑えて検査が実施できる医療体制の導入と検査の徹底
 検査を拡大するために,韓国で有名なドライブスルー検査・ウォークスルー検査をネット問診などと組み合わせて実施するなど、医療資源との繋がりを最小限にした検査システムを導入することが求められます。

 つまり、現在の対策をすすめるとともに、2つのモデルの界面で発生する深刻なシステム上の問題に対して、市中で感染を拡大させる軽症者(および不顕性感染者)による感染拡大を抑える両面作戦の必要があると考えます。

はじめに

 2020年3月16日に世界保健機関(WHO)のテドロス事務局長は、世界的な新型コロナウィルス感染の拡大を受けて記者会見を行い、そこで各国に検査を徹底するように求め、「疑わしいすべてのケースを検査をすること。それがWHOのメッセージだ」と強調しました(日経新聞3月17日 2))。

 その後、多くの先進国が検査数を増やしてきたなか、日本で実施される検査数が著しく少ないことが目立っています。たとえば、現時点(2020年4月5日)で日本の人口百万人あたりの感染者数は低く25例ですが、検査数も少なく、百万人当たり309件です。感染者比率が同水準(27例/百万人)の南アフリカの人口あたりテスト数は909件/百万人と日本の3倍近く、さらに、コロナウィルスの抑え込みがうまく行っているとされる台湾に至っては15例/百万人に対しテストは1,524件/百万人も実施されている 3) のですから、その検査数の少なさは明らかでしょう。その結果として、4月3日には米大使館が日本在住米国人に行った帰国呼びかけでは、「日本政府が検査を広範には実施しないと決めたことで、罹患(りかん)した人の割合を正確に把握するのが困難になっている」(朝日新聞デジタル4月4日)とされるほどです。

 なぜ検査数が絞られてしまうのでしょうか。政府の実行力だけに問題があるのではなく、新型コロナ対策を効果的に実行するにあたって、システム的な阻害要因や見落とされている課題があることも考えられます。

 以下では、システム思考の技法(因果ループ図)を使って新型コロナウィルスにかかる状況を可視化し、新型コロナウィルス感染症が持つシステム的な特徴を確認し、なぜ政府や専門家会議がこれらまで検査数を増やすことができなかったかについて概略を説明します。その上で、今後何をすべきかについて考察します。

因果ループ図

 本題に入る前に、システム思考の技法である因果ループ図について簡単に説明しましょう。

 システム思考は,システムを構成する要素の相互関係及び変化のパターンの全体を明らかにして,それを効果的に変える方法を見つけるための概念的枠組みです 4)。その中で用いられるツールの一つである因果ループ図は、要素間の因果関係(→で表す)に注目して、システム構造の特性を明らかにし、問題解決のツボ(レバレッジポイント)を見出す手法です。その過程でとくに注目するのが、→がループを作る因果ループで、それには自己強化型(Rと表記)と平衡型(Bと表記)の2つがあります。

 たとえば、次の図1左は自己強化型ループです。食事中、私たちは食べ物を多く手に取れば、その量に応じて食べ物を口にします(同方向の関係、SameのSで表現)。その食べ物が好物であれば量に応じて旨さ体験は増す(S)でしょうし、その旨さ体験の量に応じて食欲も増す(S)と想定できます。その結果、より多くの食べ物を手にします(S)。えびせんではないですが、量のコントロールを意識しないでいると、私たちが日頃経験するように、好物は食べすぎますし、苦手なものはなかなか量を食べません。このような挙動が自己強化型ループの特徴です。

図1

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 一方、図1右は平衡型ループです。ちょっと雰囲気の悪いクラスを想像してください。生徒は勉強をすれば成績が上がり(S)、成績が上がればクラスで注目されます(S)。ところが、そのクラスでは、不幸なことに生徒は目立つといじめられることが増えてしまいます(S)。そして、いじめが増えると、当該の生徒は(いじめを避けたいがために)勉強量を減らします(逆向きの関係、OppositeのOで表現)。このような関係があるため、このクラスの生徒たちの成績はそこそこで頭打ちしてしまいます。

 つまり、Rのループでは、(食欲にも限界がありますから無限にエスカレートはしませんが)、要素の挙動は極端に走りやすく、一方、Bのループでは要素の挙動が一定のところに収まります。そのため、たとえば、先生としてクラスの生徒達を褒め勉強してもらい、成績をあげようとしてもある程度以上成績を上げることはできません。

 なお、Rだから良い、Bだから悪いということではありません。たとえば、Rが望ましいのにBである、あるいはその逆となっている場合にシステム上の問題が発生します。したがって、ループ自体、あるいはその近くに問題解決のツボ(レバレッジポイント)が見いだされることが多いのです。

 ちなみに、因果のループがRかBかを判定することは容易で、ループ内を構成する→についているOの数が偶数ならR、奇数ならBとなります。それでは新型コロナウィルスと私たちの健康問題や医療に関する因果ループ図を見てみましょう。

新型コロナウィルス対策に関する因果ループ図

 図2が、私たちの作成した新型コロナウィルスに関する因果ループ図です。残念ながら、この図が唯一の正解というわけではありません。できるだけ現状を把握しやすくなるように簡素化すべきところは簡素化し、逆にあえて冗長にして振る舞いを記述しやすくした箇所もあります。この図はそのように私たちの現状把握を支援するための図です。

図2

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 我々の因果ループ図は、主に「感染モデル」(左にある2つのループ(R1とB1))と「発症者対応モデル」(右のループ)から成り立っています。赤字で示した要素(感染機会、感染予防策、検査処理能力、検査実施基準)ですが、これらは政策によって、あるいは社会の構成員の行動によって直接変えることができる要素を表しています。私たちは、直接病と対峙する医療スタッフを例外として、原則これらの要素を変化させることを通じて(のみ)新型コロナウィルスへと対処することになります 5)。

・感染モデル

 まず、図の左にある2つのループ(R1とB1)が新型コロナウィルスの感染拡大の疫学的な特性を表します。すなわち、「クラスタ対策」が困難になるほど市中感染が拡がると、(軽症で感染の自覚がない場合を含む)無症状者との接触により新規感染者が発生し、その中の無症状者が次の感染者を増やす(以下繰り返す)というように、R1の自己強化型ループが機能しはじめ、感染者数が爆発的に増えていきます 6)。医療関係者への感染の可能性も高くなり,医療資源を圧迫することになります。

 このR1をコントロールするには感染力を小さくすることが求められます。すなわち、感染機会を人為的に減らすために休校や外出自粛・禁止、イベント中止、都市封鎖などを実施するか、感染予防策を徹底する、たとえば、マスク着用、アルコール消毒、室内換気などを励行するなどの対策が必要です。実際、これらは国内外で様々な形で実施されています。ただ、残念ながら、これまでの各国の状況を見る限り、感染予防策の徹底・強化と多少感染機会を減らすだけでは回り始めた歯車を戻すことはほぼ不可能なようで、先に爆発的な拡大に向かった各国は例外なく都市ないしは国全体の封鎖という対策を強いられています。
 
 一方、B1の平衡型ループは感染拡大が収束する「メカニズム」でもあり、ワクチン等が開発されなくとも、(回復後に再感染が生じないなら)回復者、すなわち免疫獲得者が増えれば 7) 新規感染者の発生が抑えられ、拡大は緩やかに収束していきます。

 大まかに言うと、全人口に占める免疫獲得者の割合が少ない状況、たとえば現時点ではR1がシステムの挙動を支配しています。しかも、システムの特性により、また感染から発症等の顕在化まで1〜2週間の遅延(ラグ)があるため、R1が作動し始めれば爆発的な感染拡大は不可避です。一方、免疫獲得者の割合が多くなればB1がシステムの挙動を支配するようになり、感染者の拡大は緩やかになっていき、私たちの対応が徐々に容易になると期待できます 8)。

・発症者対応モデル

 詳細についての説明を省きますが、「感染モデル」の右側が、発症者(厳密に言うならば感染が疑われるケース)にどう対応していくかを模式的に表しています。すなわち、感染が疑われる場合には検査を行い、症状に応じて治療あるいは経過観察を行っていく、そのプロセスを表しています。

 B2のループは、検査数は検査能力に応じてしか動かせないという重要ながらも当たり前の関係を表します 9)。一方、それ以外 10) の2つの自己強化型ループ(R2、R3)は発症者対応に関する重要な問題を示しています。すなわち、医療資源が足りなくなると、新型コロナ患者に限らず重症者や死者を増やし、しかも中等症者が重症者化し、重症者が死に至るケースが増えます。そのことはさらに医療資源を削りますので、最悪の循環が発生する可能性があるのです。医療資源には限界がありますから、結果的に医療現場は機能不全に近づき、またそのような事態に陥れば医療従事者内での新型コロナ感染も増え、最悪の場合地域レベルで医療体制が崩壊することすら考えられます。つまり、2つの自己強化型ループが発動し、医療資源を食い尽くすことが最悪のシナリオです。そして、4月2日に医師会は限界が近いことを訴えており、この大変危険な事態は迫っています。

政府・専門家会議の戦略

 ここまで説明した2つのモデルを前提として、政府・専門家会議がこの事態にどのように対応しようとしているのか、理解を試みましょう。

 政府および専門家会議は、当然ながら死者数、ついで重症者数を可能な限り減らすことを目標に、「発症者対応モデル」と「感染モデル」を分離して対応しています。その過程で注意を払っているのが、おそらく医療資源の枯渇をさけることです 11)。

 医療資源を削る主因は、おそらく中等症者・重症者数・死亡数なのですが、これを直接コントロールすることはできません。しかし、限界はありますが、間接的にはすでに触れたように根本に戻って感染者の発生を抑えるという方法があります。

 そのような中で、唯一可能なのが、検査実施基準(検査のハードル)を上げて検査数を抑え、入院者数を減らすことで医療資源の削減を避けるという戦略です 12)。なぜ、このような戦略を取る必要が生じたかといえば以下で説明するシステムの特性が原因ではあるのですが、そのシステムの特性(の一部)を決めるのは、意外なことに新型コロナウィルス感染症が指定感染症に定められたことが原因です(2020年1月28日)。すなわち、指定感染症となることで、原則として陽性となった感染者は入院させなければならなくなり、検査数を増やすほど、「不要」な無症状者・軽症者の入院が増えてしまいます(この問題が解決に向かうとすれば4月2日に出された厚労省の通知 13) からであり、今後はシステムの特性が変わることも期待できます)。

 一方、検査のハードルを上げて検査数を抑制すれば、陽性判明者や入院者数は一定程度に抑えられます。しかも、検査処理能力を高める必要がないので、結果的に医療資源を削る経路をもう一つ減らせます。少なくとも理屈の上は、検査のハードルを上げたとしても中等症者・重症者は検査対象となりますから、中等症者・重症者等への対応に大きな変化はありません。特効薬などの目覚ましい治療法がない以上、軽症者を入院させても医療資源を消費するだけで、重症者や死者を減らすことにはあまりつながらないと考えているのかもしれません。だから、ある意味で巧妙に軽症者を医療システムから排除して医療資源を守ろうという戦略をとってきたと評価することもできます。おそらく、検査数を絞って見かけ上発症者を少なく見せようなどといった意図はなく、これはある種の「合理的」な戦略と言えなくはないでしょう。その上で、「感染モデル」については、すでに触れたように、別途、感染機会を減らし、あるいは感染力を下げるような施策を実行し、あるいは市民にそのための努力を要請し、全体としての対策が構成されていました。

 この戦略は、それぞれのモデルを別々に捉えた場合には一見合理的ですが、2つのモデルの界面で発生する深刻なシステム上の弱点があります。すなわち、検査のハードルを上げてしまうと、検査を受けずに市中で活動する軽症の発症者を多く発生させることになります。これらの軽症者は、症状が自覚できていない不顕性感染者とともに感染機会を増大させ、新規感染者を増やします。つまり、R1のループにさらなる「燃料」をつぎ込み、感染拡大をさらに加速化し、また感染の収束をも遅らせてしまいます。WHOなどが全世界に向けて言う「検査の重要性」はモニタリングの重要性の指摘であるとともに、この部分に対する指摘でもあります。

 つまり、現在の対策をすすめるとともに、2つのモデルの界面で発生する深刻なシステム上の問題に対して、市中で感染を拡大させる軽症者(および不顕性感染者)による感染拡大を抑える両面作戦の必要もあるのです。

新型コロナウィルスへの今後の対策

 因果ループ図から判断して、この事態が収束するには、B1のループが支配的になって感染が抑制される必要があります。そこに至るまでに、悲劇的な過半の人口が感染する経路を辿らないためにも、ワクチンの開発に成功すること、あるいはせめて特効薬が開発されることが必要です。その重要性は、どこの国でも、どのような立場でも理解されているのでこれ以上解説は不要でしょう。

 その上で、私たちが今後取るべき対策は、感染モデルに直接影響を与える対策と発症者対応にかかる対策の2つがあります。

・感染機会の強力な削減策と保障の実施

 感染モデルに関しては、すでに述べたように、現状では目に見えない感染ルートからの感染が多数となりR1ループがシステムの挙動を支配するようになっています。しかも、感染から発症等をへる感染の顕在化まで1〜2週間の遅延(ラグ)があるので、この状況において爆発的な感染の拡大は少なくとも東京都において不可避です。この回り始めた歯車を戻すことはほぼ不可能ですので、とこかで先に爆発的な拡大に向かった諸国と同じように都市ないしは国全体の封鎖という対策をとらなければならないのです。したがって、様子見を行うことに全く意義を見出すことはできません。一刻も早く封鎖等の措置あるいはそれに相当する感染機会の強力な削減策(休校や外出自粛・禁止、イベント中止、都市封鎖など)を実施する必要があります。

 ところが、感染機会の削減策は、対象となった市民の不利益を必ず招いてしまいます。そのため、市民の協力がどうしても必要であり、保障があってはじめて十分な協力を得られます。たとえば、図3のような因果ループ図を想定すれば、保障なければ対策が実効性と持ち得ないことは明らかです。すなわち、新型コロナの危険性が増せば増すほど、飲食業等では来客数が減り、また店主も休業しようという気になりやすいことは間違いありません。しかし、一方でそこには平衡型ループがあるため、店主の経済状況が苦しくなればやむを得ず開店せざるを得なくなるので、感染症対策として休業・閉店の要請を徹底することが難しいのです。適切な保障があれば、このループを断ち切ることができます。

図3

画像3

 念の為、付け加えるならば、経済的な保障自体は基本的人権により要請される当然の権利であり、新コロナ対策として有効であろうがなかろうが必ず実施すべき事柄です。

・医療資源への影響を抑えて検査が実施できる医療体制の導入と検査の徹底

 現在、新コロナウィルス対策が比較的うまく行っているとされる国や地域では、都市封鎖等の政策をとるとともに、検査が徹底して実施されています。しかし、すでに述べましたが因果ループ図からも明らかなように、日本全体として検査のハードルを下げて検査数を拡大することができない状態にありました。すなわち、医療資源の枯渇ないし「医療崩壊」を避けることが重視されていて、現状の検査数拡大が医療資源の消費にストレートにつながるシステムを前にして、検査数を増やすことができなかったのです。しかし、遅まきながら発令した厚労省の通知により無症状者や軽症者の院外での隔離が実質的にも可能となり、対応する動きが活発化しました。それにより、検査数を増やしても今までほど入院患者や院内隔離対象者を増やすことなく、医療資源に影響を与えない体制が構築できる条件が整っています。あとは、実行するのみです。

 加えて、現状、PCR検査の本体は民間も含め検査機関で実施するため医療資源を割くことは無いのですが、事前の対応や検体をとる作業などに医療資源が割かれています。また、検査を希望するのは感染の疑いがある方ですから、たとえば待合室での二次感染や検査に従事する医療関係者の感染の可能性も高まり、究極的には医療資源を削る結果に結びつくことも十分にありえます。したがって、ドライブスルー検査・ウォークスルー検査をネット問診などと組み合わせて実施するなど、医療資源との繋がりを最小限にした検査システムを導入することが合わせて必要です。

2020年4月5日作成・公開
2020年4月6日修正

脚注

1) 新型コロナウイルス感染症対策専門家会議
2) https://www.nikkei.com/article/DGXMZO56873950X10C20A3000000/
3) https://www.worldometers.info/coronavirus/#countries
4) “学習する組織−システム思考で未来を創造する”、 ピーター M センゲ(著), 枝廣 淳子, 小田 理一郎, 中小路 佳代子(翻訳)
5) 大幅なケームチェンジへとつながるワクチンや特効薬の開発については、いつ実現するか現段階では不明かつ少なくとも1年近くかかると見込まれるので図には含めていません。
6)  正確にいうならば、基本再生産数が1を超えるときのみ爆発的な増加が起こります。
7) 免疫獲得に関する明確なエビデンスはまだありません。
8) ワクチンは、つまり感染を経ずして免疫を獲得するための方法です。
9) いわゆる「神奈川モデル」に倣って軽症者と重症者の間に中等症者というカテゴリを想定しました。
10) 実は、この図内には表示していない要素数が多い因果ループがいくつもあります。しかし、ノートでは主要と判断されるものに言及を限りました。
11) 医療システムが対応できるレベルを超えて患者が発生するという事態をおそらく意味するオーバーシュートという耳慣れない言葉が多用されることはその傍証です。
12) さすがに検査処理能力を下げて検査数を減らすのはナンセンスです。
13) 軽症者や無症状の人については必ずしも入院勧告の対象とせず、都道府県が指定する施設等で療養できるとする通知。

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自然科学研究機構特任教授。慶應義塾大学医学部卒業、医師、医学博士。ハーバード大学医学部マサッチュ―セッツ総合病院研究員を経て、自然科学研究機構。脳神経科学、現在は、機構本部の統括URA。2019年から、JST-RISTEX 小泉プロジェクトの成果の情報発信もすすめていきます。

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