COVID-19, мат.модель того, что нас ждет

Аватар пользователя Лптолик

Динамика смертей при бесконтрольном развитии эпидемии (человек на 100К в день)

Нас ждет длительный, более 6  месяцев процесс развития эпидемии. В самом скоротечном сценарии, при полном отсутствии каких-либо противоэпидемических мероприятий, смертность достигнет пика 20 на 100К человек в день. При этом потребность в койках в интенсивной терапии будет превышать возможности в 30 раз. Для того, чтобы не допустить нарушения работы медицины придется периодически выгонять всех на карантин в течение двух лет, если не будет создана вакцина

Вчера исследователи из Imperial College London опубликовали результаты моделирования (осторожно PDF) влияния различных противоэпидемических мер на динамику развития эпидемии на примере Великобритании. Использовалась агентная модель, разработанная ранее для моделирования развития эпидемий гриппа с параметрами адаптированными к данным полученным в Китае. 

В агентных моделях моделируется популяция индивидуумов, их взаимодействия, заражение, болезнь, распространение вируса и т.д. При этом плотность "населения", частота и плотность контактов и т.д. моделируются с учетом географии, данных переписей населения о плотности и возрастных характеристиках, распределения числа работников в фирмах и числа школьников в классах. 

Авторы рассматривали 5 основных типов противоэпидемических мероприятий: самоизоляция (больной дома, остальные как обычно), домашний карантин (вся семья сидит дома), социальное дистанцирование для стариков (люди 70 и более сидят дома), социальное дистанцирование всей популяции (дети ходят в школу, родители на работу, закрыты бары/рестораны/кино и тд), закрытие школ и университетов. Моделировалось как применение мероприятий по-одному, так и в различных комбинациях.

Результаты -- неутешительные. На картинке в тизере представлена динамика числа смертей в случае если не делать ничего для Великобритании и США, суммарное количество умерших составит 510К в Великобритании и 2.2М в США, но видно что закончится все приблизительно к августу.

 

На графике ниже показано требуемое число коек в интенсивной терапии при различных комбинациях противоэпидемических мероприятий направленных только на контроль распространения:

На графике показаны пять вариантов мероприятий. Длительность их применения отображается синим прямоугольником.

Видно, что при разумных мерах предотвращения распространения вируса, а мы в худшем случае закрываем школы и сажаем дома стариков, все равно число требуемых коек больше чем в 8 раз превышает наличное количество. И даже в самом удачном сценарии число умерших в ЮК будет 250К. 

Если закрыть всех нафиг, что делается сейчас в Италии, то можно добиться того, чтобы число серьезных случаев было меньше числа коек, но как видно из следующего графика, мы просто отложим эпидемию на ноябрь:

Агрессивная стратегия борьбы с распространением вируса. Верхняя панель дает общую динамику числа требуемых коек интенсивной терапии на 100К популяции. Нижняя панель демонстрирует динамику вблизи насыщения возможности медицинской инфраструктуры.

 

Как видно, чем успешнее мы загоняем эпидемию под лавку, тем сильнее будет откат. Для того чтобы не допустить такого развития событий авторы предлагают после первоначального периода полной социальной изоляции и закрытия школ/университетов периодически отключать их, но не доводить до экспоненциального роста числа заболевших. Динамика одного из сценариев показана на следующем графике:

Динамика числа критически больных при периодическом введении всеобщего карантина. Синяя линия -- период действия карантина. Оранжевая число занятых коек в интенсивной терапии.

Видно, что число заболевших заметно не снижается, зато число больных в реанимации находится под конторолем. В качестве сигнала для повторного введения всеобщего карантина предлагается использовать среднее за неделю число COVID-19 больных в реанимации. Авторы предупреждают, что такой режим может длиться более двух лет.

При наилучшем сценарии, дающем наименьшее число погибших (5600) страна в течение двух лет 58% времени будет находиться на карантине.  Авторы подчеркивают, что единственным способом взять эпидемию под контроль является разработка вакцины, на что потребуется от 12 до 18 месяцев.

Авторство: 
Авторская работа / переводика
Комментарий автора: 

По сравнению с предыдущими эпидемиями эта больше всего похожа на "испанку" 1918 года, т.к. и тогда и сейчас нет вакцины от этого типа вируса и надеятся можно только на популяционный иммунитет, но чтобы этого достичь переболеть должны от 60 до 80% населения, с соответствующей смертностью и нагрузкой на медицину.

PS Для сравнения с более простыми моделями типа Мальтуса-Ферхюльста. Параметров больше, вариантов сценариев для моделирования -- тоже.

Комментарии

Аватар пользователя Holy
Holy(6 лет 6 месяцев)

Карантин нужен лишь для пересекающих границу. Для приезжающих из стран с плохой эпидемиологической обстановкой, типа Европы-США, - месяц, с нормальной (Китай) - две недели. Остальная страна может спокойно жить, учится и работать. Будут развивать оффлайновый туризм. 

 

Аватар пользователя Лптолик
Лптолик(11 лет 8 месяцев)

Ну, вот модель как раз показывает, что вы неправы и ситуация чуть сложнее.

Аватар пользователя Doctor_D
Doctor_D(5 лет 6 месяцев)

Да, придется перекрыть границу для почти всех стран. Там уже проблемы не только с туризмом, но и с некоторыми другими отраслями- с логистикой тоже проблема. Школы, кстати, не работали до начала марта точно, сейчас не знаю. У многих компаний были проблемы с невозможностью приезда рабочих из Китая (и обратная ситуация с вьетнамскими работниками в Китае). Так что с учебой все не очень хорошо и с работой тоже.

Аватар пользователя Holy
Holy(6 лет 6 месяцев)

Беспилотные фуры спасут мировую логистику :)
Не выяснял подробности, но через алибабу что-то начало приезжать. Первой прорвался пакет из  Гонконга. 
Физическое перемещение людей просто нужно будет оптимизировать, на работу/учебу ездить сразу на год. 
В карантине, кстати, студент не помирает - может и дальше дистанционно учится. Работяге хуже. 

 

Аватар пользователя Лптолик
Лптолик(11 лет 8 месяцев)

А что, в Китае прекратили противоэпидемические мероприятия?

Аватар пользователя knave2000
knave2000(9 лет 3 месяца)

yes

Аватар пользователя Elena Jakusheva
Elena Jakusheva(4 года 5 месяцев)

yeslaugh

Аватар пользователя lyki4
lyki4(4 года 9 месяцев)

Сегодня был в лор больнице им. Свержемского, наблюдаюсь после операции. При мне мой хирург по телефону отменял очередного клиента на операцию, словами: "У нас все плановые операции отменены, отделение освобождают под резерв коек, будут сюда свозить заболевших. Выписали даже тех, кого уже положили"

И сегодня отправил подчинённого на больничный с температурой 37,2. Вышестоящее руководство так приказало.

Лично я считаю, что это всё про "перебдеть", но пусть так.

Скрытый комментарий Corrino (без обсуждения)
Аватар пользователя Corrino
Corrino(5 лет 4 месяца)

Где же вас "дочерей офицеров" культивируют ...  Блин, задолбали своими набросами

Аватар пользователя k517
k517(4 года 2 месяца)

Подчиненный был в Италии/Европе?

Комментарий администрации:  
*** Отключен (жидкий понос) ***
Аватар пользователя k517
k517(4 года 2 месяца)

Видимо, был, прогулялся по зараженным странам. И потом пришел на работу. Карантин не соблюдал. В вашем сообщении чувствуется неуверенность и скрытая тревога. Поскольку сотрудник, если болен, будет всячески оттягивать неизбежное и не будет связываться с врачами, то вы находитесь в страшной опасности.

Комментарий администрации:  
*** Отключен (жидкий понос) ***
Аватар пользователя Elena Jakusheva
Elena Jakusheva(4 года 5 месяцев)

ППЦ, уже графики на все заготовили..))) Вместо того, чтобы методику лечения разрабатывать и толковых медиков в нужном количестве и качестве мобилизовать - графики рисуют.. Дожили..:))) Вернее - дотолерастились.. 

Авторы подчеркивают, что единственным способом взять эпидемию под контроль является разработка вакцины, на что потребуется от 12 до 18 месяцев.

Графики её разработки все 12 месяцев рисовать будут? Я так понимаю в Европе сейчас очень востребованы художники ? Да уж - куда там отсталым Китайцам? Им в голову не пришло графики рисовать - "дикари" - сразу лечить кинулись, без всякой "подготовки к процессу!:))

Аватар пользователя Doctor_D
Doctor_D(5 лет 6 месяцев)

Лечение разрабатывают, но до появления его в доступном виде- хорошо, если год пройдет (процедура проверки, даже в сокращённом вариант- не быстрая). С вакциной- ещё немного дольше.

Толковых медиков мобилизовать неоткуда. Нет нигде резерва медработников. Единственное, что можно- маневрировать ресурсами, как сделал Китай в Ухане, отправив туда несколько десятков тысяч врачей и медсестер из регионов, менее затронутых вирусом. Но, в той же Италии (и в Британии и т.д.) неоткуда взять "лишних" докторов.

Такие дела.

Аватар пользователя Vit999
Vit999(8 лет 3 месяца)

По сравнению с предыдущими эпидемиями эта больше всего похожа на "испанку" 1918 года ...

А что думаете по поводу этого высказывания:

The pandemic mostly killed young adults. In 1918–1919, 99% of pandemic influenza deaths in the U.S. occurred in people under 65, and nearly half in young adults 20 to 40 years old.

Аватар пользователя Лптолик
Лптолик(11 лет 8 месяцев)

Ваша правда, но сравнивают не возрастное распределение смертности, а динамику в отсутствии медикаментозных методов лечения. И для свиного и для птичьего грипа вакцину делали для уже известного вируса с существующей вакциной. Кроме того были эффективные противовирусные препараты, тот же Таммифлю. Для COVID-19 этого нет. Грубо говоря, мед. система должна вспоминать методы работы вековой давности, когда медикаментозных методов лечения заболеваний практически не было.

И статью ребята написали именно потому, что Борис Джонсон сказал: все равно 70% заболеет, так фигли париться-то. Пусть болеют.... Вот народ и показывает "фигли париться": 30-ти кратное превышение потребности над возможностью в NHS.

Аватар пользователя Сержант Билко
Сержант Билко(7 лет 6 месяцев)

Аватар пользователя Okname
Okname(8 лет 3 недели)

Есть такая теория, что вирус при каждой последующей передаче (заражении) становится чутка слабее, так как в его (вируса) задачу не входит цель убить носителя, в которого он внедрился, а имеется цель внедрится и жить долго и счастливо.

Исходя из этой теории, одна из задач карантина состоит еще и в том, чтобы не только сократить количество возможных контактов, но и  максимально удлинить "цепочки передач" вируса от носителя к носителю.

Если эта теория работает, то указанная матмодель не сильно рабочая...

Комментарий администрации:  
*** Уличен в дешевых манипуляциях ***
Аватар пользователя Лптолик
Лптолик(11 лет 8 месяцев)

Теоретически -- идея имеет право на жизнь, более того для COVID-19 подтверждено существование двух серотипов, первый из которых "дикий" получивший возможность перескочить с летучих мышей на человека, более агрессивный. НО! Как и всякая популяционная идея эта включает смерть большого числа индивидов.

Механизм ослабления вируса в том, что он мутирует. При этом "злой" вирус, вызывающий смерть носителя, как правило распространяется хуже и быстро вымывается из популяции. Карантинные меры этот процесс как раз останавливают. Выравнивание популяции вируса и носителя происходит волнообразно в течение нескольких последовательных вспышек. С COVID-19 человечество как раз пытается этого избежать. Сравните 550К умерших при бесконтрольном развитии эпидемии и 5,6К при контролируемом карантине.

 

Аватар пользователя int.pu
int.pu(9 лет 1 месяц)

Пока вакцины нет стоит ориентироваться на худший сценарий - два три года жопы.

Но надеяться, конечно, на лучшее...

Комментарий администрации:  
*** отключен (дезинформация о спецоперации, набросы) ***
Аватар пользователя Uruh65.
Uruh65.(5 лет 3 месяца)

Вирус  SARS-CoV-2, очень заразен, по официальным данным смертность составляет 2% из ЗАРЕГИСТРИРОВАННЫХ случаев, период от заражения до развития пневмонии составляет около двух недель. То есть  человек ходит и заражает окружающих. 

Вопрос, где десятки тысяч погибших в Китае, которые должны были заразиться инфекцией до введения карантина?

Думаю, ключевое слово, зарегистрированных. Большая часть людей, спокойно перенесла его, а анализы проводились только у больных получившим осложнение в виде воспаления легких и при смертельных исходах.

Аватар пользователя Очень такой
Очень такой(4 года 3 месяца)

Странные официальные данные...

По настоящим официальным данным в Китае на настоящий момент зарегистрировано 81 058 зараженных. Умерло (не погибло, а умерло) 3 230 человек. Это уже составляет 4%. Часть еще не выздоровела..

Вопрос, где десятки тысяч погибших в Китае, которые должны были заразиться инфекцией до введения карантина?

Умерших. Быстро ввели. На этом сайте https://en.m.wikipedia.org/wiki/Timeline_of_the_2019%E2%80%9320_coronavirus_pandemic можно было видеть полную ежедневную статистику. 

Аватар пользователя Doctor_D
Doctor_D(5 лет 6 месяцев)

В Китае вовремя ввели жёсткий карантин, остановивший распространение заболевания.

Заразен инфицированный не весь инкубационный период, слава богу, а пару дней в конце и после появления симптомов.

Кстати, откуда у вас информация о 

Большая часть людей, спокойно перенесла его, а анализы проводились только у больных получившим осложнение в виде воспаления легких и при смертельных исходах.

 

Сами придумали?  

Аватар пользователя Rinat Sergeev
Rinat Sergeev(7 лет 4 месяца)

Жесть.
Но, в принципе, об этом сейчас в ЕС и говорят - что победить невозможно, придется просто переболеть.
А карантины нужны чтобы частоту больных к койкоместам поближе подогнать.

США все еще надеются победить, но тоже без оптимизма.
А вот Китай с Кореей, похоже, справляются... И у России пока шанс есть.

Скрытый комментарий Повелитель Ботов (без обсуждения)
Аватар пользователя Повелитель Ботов

Перспективный чат детектед! Сим повелеваю - внести запись в реестр самых обсуждаемых за последние 4 часа.

Комментарий администрации:  
*** Это легальный, годный бот ***
Аватар пользователя Escander
Escander(5 лет 6 месяцев)

 Известные английские учёные... что за понос для мозгов? Где в самой статье инфа о методике моделирования? Где входящие данные? 

Модель построена на стратегии: ничего не делаем кроме изоляции стариков что-бы набрать массовый иммунитет (когда переболеет 60-70% электората)?

Аватар пользователя Cat-Advocate
Cat-Advocate(10 лет 4 месяца)

вы слишком требовательны к британским учоным, для оных главное - вякнуть и пугануть плебс, а там - трава не растиdevil

Аватар пользователя Лптолик
Лптолик(11 лет 8 месяцев)

Навозну кучу разрывая,

Петух нашел Жемчужное зерно

И говорит: «Куда оно?

Какая вещь пустая!

Не глупо ль, что его высоко так ценят?

А я бы, право, был гораздо боле рад

Зерну ячменному, оно не столь хоть видно. Да сытно».

Невежи судят точно так:

В чем толку не поймут, то всё у них пустяк».

Аватар пользователя Лптолик
Лптолик(11 лет 8 месяцев)

Вы статью точно прочитали? Там рассматривается ПЯТЬ вариантов противоэпидемических мероприятий и несколько их комбинаций.

Модель построена на описании того как вирус распространяется в популяции. А одним из сценариев развития событий является в том числе и "ничего не делаем" и исследуются последствия. Пока нет эффективного медикаментозного лечения заболевания других вариантов все равно нет.

Аватар пользователя Escander
Escander(5 лет 6 месяцев)

 Вы понимаете что несёте чушь про матмодели тому кто учился работе с ними? В тексте нет ничего про сами модели совершенно, но якобы рассмотрено 5 сценариев (считай условий среды на которых проводили расчёт), якобы потом-что нет никакой инфы про сами модели и т.п.. Мат.модели чаще всего используются итерационные и они строятся не на описаниях а на системах диф.ур,

Аватар пользователя Лптолик
Лптолик(11 лет 8 месяцев)

Если вас ничему кроме дифуров не учили, это не значит, что дифурами исчерпывается моделирование. Во многих случаях основные предположения заложенные в концепцию дифуров не выполняются (например, бесконечно малые изменения значений переменных не возможны в социальных системах: человек либо заболел либо нет). Кроме того, в биологических и социальных системах, даже если сформулировать модель в терминах дифуров, зачастую не выполняются условия теоремы Коши

Поэтому с 20х годов прошлого века народ разрабатывает модели описывающие поведение индивидов и позволяющие изучать на этом основании поведение системы целиком. Начните с модели Изинга, описывающей возникновение ферромагнитных доменов. Дальше можете двигаться либо по физическим задачам в сторону моделей Potts'а, либо в сторону математики: клеточные автоматы и агентное моделирование.

В данной модели учтены пространственные характеристики распределения плотноти популяции агентов, вероятности взаимодействи агентов и вероятности распространения заболевания при взаимодействии. Физики давно используют Монте-Карло для моделирования частичный моделей (описывающих поведение частиц). Эпидемиологи тоже в эту сторону пошли, т.к. большое количество доступной статистики по демографии и ГИС делают такие модели пригодными для моделирования локальных характеристик процесса, а также для исследования последствий тех или иных интервенций точечно, в конкретном месте. Что делает модели незаменимым инструментом принятия решений. 

Дисклеймер: ссылки на Википедию не потому, что считаю ее истиной в последней инстанции, а потому что дает мат. определение и приемлемую начальную точку для исследования области по ссылкам и учебникам.

Аватар пользователя Escander
Escander(5 лет 6 месяцев)

 Ага, хорошо тебя поддел! Настолько, что слова "чаще всего" уже не по глазам! 

Тем не менее не спрыгивай с темы, утверждение о том что я ничего кроме дифуров не знаю - твоё ошибочное утверждение, я этого не писал, кроме того тема использованной мат.модели так и не раскрыта. Я помню свой первый вопрос и он таки без ответа.

PS и не надо мне цитат, копни чуть глубже - потребуются глубокие знание которые за короткое время ты не получишь.

Аватар пользователя Лптолик
Лптолик(11 лет 8 месяцев)

Вы по ссылке ходили? Там все расписано. Берем и читаем. Саму статью. Плюс ссылки №5 и №6 от 2006 и 2008 годов об использовании подхода к моделированию гриппа (ссылка №6 бесплатная, №5 можно через sci-hub вытащить). Если вас учили мат.моделированию это не составит вам никакого труда. Минут на 40 работы.

Аватар пользователя Децибал
Децибал(8 лет 11 месяцев)

В России хотя-бы медицина нормальная, так что у нас всё шансы не допустить пандемию. Тем более все границы закрыты. 

Аватар пользователя Децибал
Децибал(8 лет 11 месяцев)

Где-то прочитал, что китайцы вакцину уже придумали, вот что я точно не буду делать - так это вакцинироваться китайской вакциной! 

Страницы