Sedan juli har vi sett både toppar och dalar i COVID-19-pandemin. I mitten av september sjönk de aktivt rapporterade COVID-19-infektionerna i USA till under 160 per 100 000 personer. Men i mitten av november passerade vi 500 per 100 000 och har fortsatt att stiga. Trötthet på COVID-19, återöppnande av skolor och företag, kallt väder och köer till valurnorna har alla fått skulden för ökningen.

Till samma tid fick vi nyheter om att inte ett, utan två (och kanske tre) vacciner uppvisar en effektivitet på över 90 % i testning i steg 3.

Med detta i åtanke har vi uppdaterat COVID-19-prognoserna som vi gjorde för fyra långa månader sedan. Förutom att vi har fyra ytterligare månader med data har vi också lärt oss att COVID-19 är mer cykliskt än linjärt: Tider med goda erfarenheter följs av tider med dåliga erfarenheter och vice versa.

När vi tittar på de nya COVID-19-prognoserna lär vi oss att även med ett allmänt tillgängligt, mycket effektivt vaccin kommer samhällets beteenden för att bromsa pandemins spridning – såsom att bära mask, hålla socialt avstånd och undvika sammankomster inomhus – att förbli av yttersta vikt under de kommande sex månaderna.

Nyinfektionsfrekvens

I vår tidigare artikel där vi utforskade olika scenarier för att uppnå flockimmunitet definierade vi nyinfektionsfrekvensen (NIR) som dagens nya infektioner dividerat med de nya infektionerna från de föregående 14 dagarna. Nedan visas de genomsnittliga NIR:erna för de senaste sju månaderna.

Nyinfektionsfrekvens – månadsgenomsnitt

Procentuell andel COVID-19 NIR från april 2020 till oktober 2020

Genomsnittet för hela sjumånadersperioden från april till oktober var 7,6 %. Om vi föreställer oss att NIR kommer att förbli cykliskt, verkar en framtida NIR nära genomsnittet på 7,6 % vara en rimlig uppskattning. Om man tittar på intervallet av månatliga erfarenheter verkar det också rimligt att tro att den framtida genomsnittliga NIR kommer att ligga mellan 6,5 % och 8,5 %.

NIR styrs av följande:

1. Sjukdomens naturliga överförbarhet
2. Sociala sedvänjor i en befolkning som kan leda till lokala variationer i den faktiska överförbarheten
3. Samhällets insatser för att minska överföringen av sjukdomen
4. .
5. Immunitet mot sjukdomen i befolkningen från personer som smittats och tillfrisknat
6. Personer som är immuna på grund av att de fått ett effektivt vaccin

Dessa faktorer (utom möjligen den första) förändras alla med tiden. I vår modell av pandemin fastställer vi ett antagande för den framtida bas-NIR och modellen lägger in framtida förändringar på grund av immunitetsfaktorerna (4) och (5) som gradvis kommer att minska den observerade NIR.

Vaccin

Två, möjligen tre vacciner har varit i nyheterna med utropstecken av testresultat från steg 3 som visar på en effektivitet på över 90 %. Åtminstone ett av dessa kan vara tillgängligt i januari. Den amerikanska regeringens Operation Warp Speed lovar att leverera vacciner till distributionsställen i varje delstat så snabbt som möjligt. För följande prognoser har vi tittat på den möjliga leveranshastigheten för effektiva vacciner.

Vaccinleveranshastighet och immunisering

Med nyheten om två eller tre vacciner med 90 % eller högre effekt, kommer vi att släppa antagandet om ”låg” leveranshastighet.

Med tre antaganden om nyinfektionsfrekvens och tre antaganden om vaccinleveransens hastighet har vi alltså nio scenarier för pandemins framtid. Dessa prognoser återspeglar inte den potentiella effekten av ett överväldigat hälso- och sjukvårdssystem.

Nio prognoser för pandemins framtid

I alla nio scenarierna inträffar den högsta incidensen av nya fall under andra kvartalet nästa år. Och i alla nio scenarier är pandemin över eller har avtagit till en mycket låg nivå vid fjärde kvartalet 2021.

Men det viktigaste att notera från de nio scenarierna är den extrema betydelsen av samhällets beteende, som driver skillnaderna i överföringshastighet.

De faktiska infektionerna har redan överskridit den nivå som beräknats för slutet av 2020, vilket visar att det är orealistiskt optimistiskt att använda prognosen med 6,5 % NIR i linje med den NIR som sågs i maj och augusti. En siffra på 7,5 % NIR, som liknar genomsnittet under de senaste sju månaderna, indikerar att vi skulle kunna se 10 till 20 miljoner nya infektioner utöver de cirka 14 miljoner som för närvarande rapporteras, och 130 000 till 230 000 ytterligare dödsfall utöver de 270 000 liv som redan har gått förlorade.

Men med ett samhällsbeteende som följer den senaste erfarenheten från oktober och början av november (nära 8,5 %), ser vi upp till 40 miljoner ytterligare infektioner och 600 000 till 900 000 fler dödsfall.

Å andra sidan har den snabba leveransen av vaccinet effekten att infektionerna minskar med 7 miljoner vid 7,5 % NIR och 25 miljoner vid 8,5 % NIR.

Av dessa prognoser framgår det att samhällets beteende är nästan dubbelt så viktigt som vaccinets leveranshastighet.

Transmissionsvägar

Fyra transmissionsvägar

Samhällets beteende förblir mycket viktigt

När en infekterad person utsöndrar aktivt virus i kan det resultera i

1. effektiv överföring med ny infektion,
2. Ineffektiv överföring på grund av andra orsaker,
3. Ineffektiv överföring på grund av lindrande beteenden eller
4. Effektiv överföring men till en person som är immun på grund av att han eller hon har smittats och tillfrisknat eller vaccinerats.

Under de tidiga stadierna av en pandemi, när en infekterad person utsöndrar aktivt virus, sker antingen en effektiv eller ineffektiv överföring. Vid den tidpunkten kan människor i samhället ha liten eller ingen medvetenhet om virusets existens. När viruset blir känt börjar människor vanligtvis anta sina egna beteenden för att minska smittspridningen, och så småningom kommer folkhälsoföreträdare och andra i offentliga positioner att börja främja specifika åtgärder för att minska smittspridningen, som med tiden kommer att förändras allteftersom de mest effektiva åtgärderna blir kända. Sådana åtgärder kommer att leda till ineffektiva överföringar.

När sjukdomen fortskrider i befolkningen kommer en del av de annars effektiva överföringarna inte att resultera i nya infektioner eftersom personen i den mottagande delen är immun. Till en början kommer detta att bero på att vissa människor har återhämtat sig från tidigare infektioner och utvecklat immunitet på ett naturligt sätt. För närvarande är det inte troligt att detta kommer att vara en betydande faktor i USA, inte ens när man dagligen rapporterar om infektioner. Tidigare rapporterade infektioner i USA var mindre än 3 % av befolkningen i slutet av oktober. Slutligen, när ett vaccin finns tillgängligt kommer det att innebära att fler människor kommer att vara immuna.

För att titta på detta grafiskt börjar vi med en hypotetisk situation där det inte finns några framtida lindrande beteenden och inget framtida vaccin, och NIR ligger mycket högt på 12 %. I detta orealistiskt värsta scenario skulle det bara finnas inverkan av immunitet från tidigare infektioner. Den pandemin skulle följa ett mönster som diagrammet nedan.

Blockerad överföring av infektion utan immunisering, vid 12 % NIR

Om det inte sker någon immunisering blir infektion och återhämtning den ledande orsaken till blockerad överföring och når en platå i mars.

Vi kan jämföra detta med en av prognoserna i mitten av vår uppsättning av nio vid 7,5 % NIR.

Blockerad smittöverföring med medelhög vaccinationsfrekvens, vid 7.5% NIR

Med en medelhög vaccinationsfrekvens blir lindrande beteenden som masker det primära medlet för att blockera överföring av smitta fram till oktober, då immunisering och beteenden är nästan lika stora.

Och för vår sista jämförelse tittar vi på 8,5% NIR och vaccination i warpfart.

Blockerad överföring av infektion med warp speed immunisering, vid 8,5 % NIR

Med en warp speed vaccinationsfrekvens kommer nya infektioner att plana ut i maj, men lindrande beteenden kan upphöra i juli.

Du kan se av denna illustration att även med warp speed vaccinationshastighet är beteende den ledande faktorn under de kommande sex månaderna tills antalet vaccinerade personer börjar bli en viktig faktor för att blockera överföringar.

Varje prognos jämförs

I våra prognoser från juli visade vi hur 6 %, 8 % och 10 % NIR påverkar pandemins förlopp. Med den faktiska NIR sedan dess som visas ovan kan man se att NIR på 10 % inte alls låg nära det framväxande sjukdomsförloppet. Men det faktiska sjukdomsförloppet låg mellan prognosen om 6 % NIR och prognosen om 8 % NIR från juli.

Faktuella jämfört med prognostiserade totala COVID-19-fall

Faktuella fall av COVID-19 tenderade att närma sig de 6 % NIR som prognostiserades i juli 2020

Vi kallade detta tillvägagångssätt för att modellera pandemin för en bootstrap-metod. I detta tillvägagångssätt projiceras de dagliga nya infektionerna; NIR är den observerade andelen av de dagliga nya infektionerna som har inträffat tidigare jämfört med de aktiva infektionerna. Detta leder till en realistisk prognos om samhällets beteende i framtiden är jämförbart med samhällets beteende i det förflutna. Dessutom kan denna modell återspegla förändringar i den framtida observerade NIR som beror på framtida tillväxt av den del av befolkningen som är immun. Nedan följer ett exempel på denna effekt för scenariot 8,5 % NIR, immunisering i warpfart.

Scenario med snabb immunisering

Häng kvar

Den goda nyheten om vaccinerna är definitivt en anledning till att fira, men enligt alla realistiska scenarion för det faktiska införandet av vacciner i U.USA:s befolkning kommer det att dröja upp till sex månader innan vaccinerna har en betydande inverkan på pandemins förlopp. Under den tiden är det av avgörande betydelse att vi alla fortsätter med de begränsande metoder som har införts runt om i landet. Återgång till det normala kommer att ske först när de nya fallen av COVID-19 har minskat till en nivå nära noll när det gäller infektioner.

Författare

Huvud för Willis Re ERM Advisory