Kiedy pandemia COVID-19 zakończy się w USA?
Od lipca widzieliśmy dolne i górne granice pandemii COVID-19. W połowie września liczba aktywnych, zgłoszonych zakażeń wirusem COVID-19 w USA spadła do poziomu poniżej 160 na 100 000. Ale w połowie listopada przekroczyliśmy poziom 500 na 100 000 i nadal pniemy się w górę. Zmęczenie COVID-19, ponowne otwarcie szkół i firm, zimna pogoda i linie do głosowania zostały obwinione za ten wzrost.
W tym samym czasie otrzymaliśmy wiadomość, że nie jedna, ale dwie (a może trzy) szczepionki widziały ponad 90% skuteczności w testach etapu 3.
Mając to na uwadze, uaktualniliśmy prognozy COVID-19, które zrobiliśmy cztery długie miesiące temu. Oprócz posiadania czterech dodatkowych miesięcy danych, nauczyliśmy się również, że COVID-19 jest bardziej cykliczny niż liniowy: Po czasach z dobrym doświadczeniem następują czasy ze słabym doświadczeniem i odwrotnie.
Gdy przyglądamy się nowym prognozom COVID-19, dowiadujemy się, że nawet z szeroko dostępną, wysoce skuteczną szczepionką, zachowania społeczności mające na celu spowolnienie rozprzestrzeniania się pandemii – takie jak noszenie masek, utrzymywanie dystansu społecznego i unikanie zgromadzeń w pomieszczeniach – pozostaną najważniejsze przez następne sześć miesięcy.
Współczynnik nowych zakażeń
W naszym poprzednim artykule badającym różne scenariusze osiągnięcia odporności stada, zdefiniowaliśmy współczynnik nowych zakażeń (NIR) jako dzisiejsze nowe zakażenia podzielone przez nowe zakażenia z poprzednich 14 dni. Poniżej przedstawiono średnie NIR dla ostatnich siedmiu miesięcy.
Odsetek NIR COVID-19 od kwietnia 2020 do października 2020
Średnia dla całego siedmiomiesięcznego okresu od kwietnia do października wyniosła 7,6%. Jeśli wyobrazimy sobie, że NIR pozostanie cykliczny, to przyszły NIR zbliżony do średniej na poziomie 7,6% wydaje się być rozsądnym szacunkiem. Patrząc na zakres miesięcznych doświadczeń, wydaje się również rozsądne, aby wierzyć, że przyszła średnia NIR spadnie pomiędzy 6,5% a 8,5%.
NIR jest napędzany przez następujące czynniki:
- Naturalna przenoszalność choroby
- Zwyczaje społeczne danej populacji, które mogą powodować lokalne różnice w rzeczywistej przenoszalności
- Dążenia społeczności do ograniczenia przenoszenia choroby
- Odporność na chorobę w populacji od ludzi, którzy zostali zakażeni i wyzdrowieli
- Ludzie, którzy są odporni, ponieważ otrzymali skuteczną szczepionkę
.
Wszystkie te czynniki (z wyjątkiem prawdopodobnie pierwszego) zmieniają się w czasie. W naszym modelu pandemii ustaliliśmy założenie dla przyszłej bazowej NIR, a model uwzględnia przyszłe zmiany spowodowane czynnikami odpornościowymi (4) i (5), które stopniowo zmniejszą obserwowaną NIR.
Szczepionka
Dwie, być może trzy szczepionki pojawiły się w wiadomościach, przedstawiając wyniki testów etapu 3, które wykazały skuteczność powyżej 90%. Przynajmniej jedna z nich może być dostępna do stycznia. Rząd USA w ramach operacji Warp Speed obiecuje dostarczyć szczepionki do punktów dystrybucji w każdym stanie tak szybko, jak to możliwe. Dla poniższych projekcji przyjrzeliśmy się możliwej szybkości dostarczenia skutecznych szczepionek.
Szybkość dostarczenia szczepionek i uodpornienie
Szybkość dostarczenia | Odsetek populacji zaszczepionej i uodpornionej w ciągu następnych 12 miesięcy |
---|---|
Niski | 12% |
Średni | 27% |
Wysoki | 50% |
Wysoka prędkość | 78% |
Wraz z wiadomością o dwóch lub trzech szczepionkach z 90% lub wyższą skutecznością, porzucimy założenie o „Niskiej” szybkości dostarczania.
Więc przy trzech założeniach dotyczących liczby nowych infekcji i trzech założeniach dotyczących szybkości dostarczania szczepionek, mamy dziewięć scenariuszy przyszłości pandemii. Te prognozy nie odzwierciedlają potencjalnego wpływu przytłoczonego systemu opieki zdrowotnej.
Dziewięć projekcji dla przyszłości pandemii
Kumulacja | Nowe przypadki |
Nowe przypadki |
|||
---|---|---|---|---|---|
Przeniesienie | Szczepionka | Przypadki -… Dec 31 |
1. kwartał |
2. kwartał |
3. kwartał |
6.50% | Średni | 12.1 M | 1,6 M | 0,3 M | 0 |
6,50% | Wysoki | 12,1 M | 1.5 M | 0,2 M | 0 |
6,50% | Warp speed | 12,1 M | 1.4 M | 0,1 M | 0 |
Totalna liczba zgonów | 300 K | ||||
7.50% | Średni | 14,8 M | 10,2 M | 6.0 M | 1,1 M |
7,50% | Wysoki | 14,8 M | 9,7 M | 4.3 M | 0,3 M |
7,50% | Prędkość warp | 14,8 M | 8,6 M | 1.5 M | 0 |
Całkowita liczba zgonów | 400 K – 500 K |
||||
8.50% | Średni | 20,2 M | 46,0 M | 22,8 M | 1.3 M |
8,50% | Wysokie | 20,2 M | 43,4 M | 17,4 M | 0.4 M |
8,50% | Prędkość warp | 20,2 M | 38,0 M | 7.1 M | 0 |
Ogółem zgonów | 900 – 1,2M |
We wszystkich dziewięciu scenariuszach największa liczba nowych zachorowań występuje w drugim kwartale przyszłego roku. I we wszystkich dziewięciu scenariuszach pandemia kończy się lub ustępuje do bardzo niskiego poziomu do IV kwartału 2021 roku.
Ale najważniejszą rzeczą, jaką należy zauważyć w dziewięciu scenariuszach, jest ogromne znaczenie zachowania społeczności, które napędza różnice w szybkości transmisji.
Rzeczywiste infekcje już przekroczyły poziom przewidywany na koniec 2020 roku, co pokazuje, że użycie prognozy 6,5% NIR wyrównanej z NIR widzianym w maju i sierpniu jest nierealistycznie optymistyczne. Liczba 7,5% NIR, podobna do średniej z ostatnich siedmiu miesięcy, wskazuje, że moglibyśmy zobaczyć 10 do 20 milionów nowych infekcji powyżej około 14 milionów obecnie zgłoszonych, a 130 000 do 230 000 dodatkowych zgonów poza 270 000 już utraconych istnień.
Ale z zachowaniem społeczności, które podąża za niedawnym doświadczeniem w październiku i na początku listopada (blisko 8,5%), widzimy do 40 milionów dodatkowych infekcji i 600 000 do 900 000 więcej zgonów.
Z drugiej strony, szybkość dostarczenia szczepionki ma wpływ na zmniejszenie infekcji o 7 milionów przy 7,5% NIR i 25 milionów przy 8,5% NIR.
Z tych prognoz wynika, że zachowanie społeczności jest prawie dwa razy ważniejsze niż szybkość dostarczenia szczepionki.
Drogi przenoszenia
Zachowanie społeczności pozostaje bardzo ważne
Gdy zakażona osoba rozsiewa aktywny wirus w może spowodować
- skuteczne przenoszenie z nowym zakażeniem,
- Skuteczne przeniesienie z powodu innych przyczyn,
- Skuteczne przeniesienie z powodu zachowań łagodzących lub
- Skuteczne przeniesienie, ale na osobę, która jest odporna z powodu zakażenia i wyzdrowienia lub zaszczepienia.
Podczas wczesnych etapów pandemii, kiedy zakażona osoba rozsiewa aktywny wirus, następuje albo skuteczna albo nieskuteczna transmisja. W tym momencie, ludzie w społeczności mogą mieć niewielką lub żadną świadomość istnienia wirusa. Gdy wirus stanie się znany, ludzie zazwyczaj zaczną przyjmować własne zachowania łagodzące, a w końcu urzędnicy zdrowia publicznego i inne osoby pełniące funkcje publiczne zaczną promować określone środki łagodzące, które z czasem będą się zmieniać w miarę poznawania najbardziej skutecznych środków łagodzących. Takie łagodzenie doprowadzi do nieskutecznych transmisji.
W miarę postępu choroby w populacji, niektóre z inaczej skutecznych transmisji nie spowodują nowych infekcji, ponieważ osoba będąca odbiorcą jest odporna. Na początku będzie to spowodowane tym, że niektórzy ludzie wyleczyli się z wcześniejszych infekcji i rozwinęli odporność w sposób naturalny. W chwili obecnej w USA, nawet przy codziennym zgłaszaniu zakażeń, nie jest prawdopodobne, aby był to znaczący czynnik. Pod koniec października liczba wcześniej zgłoszonych zakażeń w Stanach Zjednoczonych wynosiła mniej niż 3% populacji. W końcu, kiedy szczepionka będzie dostępna, będzie to oznaczać, że więcej ludzi będzie odpornych.
Jeśli nie ma immunizacji, wtedy infekcja i powrót do zdrowia stają się wiodącym powodem zablokowanej transmisji i osiąga plateau w marcu.
Możemy porównać to z jedną z projekcji w środku naszego zestawu dziewięciu przy 7.5% NIR.
Przy średnim współczynniku szczepień, zachowania łagodzące takie jak maski stają się głównym środkiem blokującym przenoszenie infekcji do października, kiedy uodpornienie i zachowania są prawie równe.
A dla naszego ostatniego porównania, patrzymy na 8.5% NIR i szczepienia z prędkością warp.
Z tempem szczepień warp speed, nowe infekcje osiągną plateau w maju, ale zachowania łagodzące mogą zakończyć się w lipcu.
Z tej ilustracji widać, że nawet przy warp speed tempie szczepień, zachowanie jest wiodącym czynnikiem przez następne sześć miesięcy, aż liczba zaszczepionych ludzi zacznie być głównym czynnikiem w blokowaniu transmisji.
Porównanie projekcji
W naszych lipcowych projekcjach pokazaliśmy wpływ 6%, 8% i 10% NIR na przebieg pandemii. Biorąc pod uwagę rzeczywiste NIR od tego czasu pokazane powyżej, można zauważyć, że 10% NIR wcale nie było bliskie wyłaniającemu się przebiegowi choroby. Ale rzeczywisty przebieg choroby mieścił się między 6% NIR a 8% NIR przewidywanym w lipcu.
Aktualne przypadki COVID-19 wykazywały tendencję bliżej 6% NIR przewidywanego w lipcu 2020
Nazwaliśmy to podejście do modelowania pandemii podejściem bootstrapowym. W tym podejściu codzienne nowe infekcje są prognozowane; NIR jest obserwowanym wskaźnikiem codziennych nowych infekcji, które wystąpiły w przeszłości w porównaniu z aktywnymi infekcjami. Doprowadzi to do realistycznej prognozy, jeśli zachowanie społeczności w przyszłości będzie porównywalne z zachowaniem społeczności w przeszłości. Dodatkowo, model ten może odzwierciedlać zmiany w przyszłym obserwowanym NIR, które wynikają z przyszłego wzrostu części populacji, która jest odporna. Poniżej znajduje się przykład tego efektu dla scenariusza 8,5% NIR, immunizacji z prędkością warp.
Scenariusz immunizacji z prędkością warp
Założony nowy wskaźnik zakażeń |
Obserwowany nowy wskaźnik zakażeń |
||
---|---|---|---|
2020 | październik | 8.5% | 7.95% |
2020 | listopad | 8,5% | 8.46% |
2020 | grudzień | 8,5% | 8,30% |
2021 | styczeń | 8.5% | 7,92% |
2020 | Luty | 8,5% | 7,29% |
2020 | Marzec | 8,5% | 6.45% |
2020 | Kwiecień | 8,5% | 5,52% |
2021 | Maj | 8.5% | 4,64% |
2021 | czerwiec | 8,5% | 3.81% |
2021 | Lipiec | 8,5% | 3,01% |
2021 | Sierpień | 8.5% | 2,19% |
2021 | Wrzesień | 8.5% | 1,38% |
2021 | październik | 8,5% | 0,58% |
Hang in there
Dobre wieści na temat szczepionek są zdecydowanie powodem do świętowania, ale w każdym realistycznym scenariuszu rzeczywistego przyjęcia przez ludność Stanów Zjednoczonych.Zanim szczepionki będą miały znaczący wpływ na przebieg pandemii, minie do sześciu miesięcy. W tym czasie jest niezwykle ważne, abyśmy wszyscy kontynuowali praktyki łagodzące, które zostały wprowadzone w całym kraju. Powrót do normalności nastąpi dopiero wtedy, gdy liczba nowych przypadków COVID-19 zostanie zredukowana do poziomu bliskiego zeru.
Autor
.