Bliższe spojrzenie na zgłoszone liczby koronawirusów w perspektywie

Analizy numerów spraw w odniesieniu do wielkości kraju

Zastrzeżenie: W kierunku Data Science jest publikacją Medium opartą głównie na badaniach danych i uczenia maszynowego. Nie jesteśmy pracownikami służby zdrowia ani epidemiologami, a opinii tego artykułu nie należy interpretować jako profesjonalnej porady. Aby dowiedzieć się więcej o pandemii koronawirusa, kliknij tutaj.

W ciągu zaledwie kilku miesięcy koronawirus (COVID-19) rozprzestrzenił się na cały świat, prowadząc de facto do globalnej pandemii. W wielu krajach i regionach potwierdzone przypadki wciąż rosną wykładniczo. W związku z codziennymi potwierdzonymi liczbami przypadków jestem bardzo zaniepokojony tym, jak wirus wpływa na życie ludzi, rynki i gospodarkę światową. Pochodząca z Pekinu w Chinach pamięć o wybuchu SARS w 2003 roku pozostaje świeża. Byłem jednak zdumiony, gdy dowiedziałem się, że tak wielu ludzi na Zachodzie jest tak obojętnych na surowość COVID-19: „To tylko grypa”, „dotyka tylko starszych ludzi”, „propaganda medialna”, „odporność na stada”… Te wysokości od ogółu społeczeństwa utrzymują mnie w nocy.

Być może niektórzy ludzie nie są pod wrażeniem zgłoszonej liczby przypadków i uważają, że większość zarażonych przypadków znajduje się daleko po drugiej stronie świata. Rzeczywiście zgadzam się, że te potwierdzone numery spraw są abstrakcyjne. Tutaj zrobiłem kilka wykresów, aby spojrzeć na te liczby z innej perspektywy.

Zastrzeżenia: model jest tak dobry, jak źródło danych. Wszystkie potwierdzone przypadki COVID-19 zostały dostarczone przez Centrum Badań i Inżynierii Systemów Uniwersytetu Johnsa Hopkinsa (JHU CSSE), które opracowało oficjalnie zgłoszone liczby z WHO i rządów na całym świecie. Bez wątpienia w większości krajów jest zbyt mało raportów z powodu braku testów diagnostycznych, braku przejrzystości ze strony rządów i ludzi, którzy nie zdają testu z powodu niewiedzy.

Wszystkie poniższe dane oparte są na potwierdzonych przypadkach COVID-19 na dzień 15 marca 2020 r.

Skumulowane przypadki na poziomie regionu

Najbardziej dotknięte kraje / regiony według skumulowanych potwierdzonych przypadków COVID-19

Wiele wizualizacji (takich jak ta) pokazuje tylko statystyki na poziomie krajowym. Z działki na poziomie regionu możemy oddzielić różne prowincje Chin i stanów w USA. Hubei, kiedyś epicentrum COVID-19, wraz z prawie wszystkimi innymi prowincjami w Chinach, spłaszczyło się w liczbie potwierdzonych przypadków. Iran, Korea Południowa, Włochy wraz z wieloma krajami europejskimi przekroczyły wiele Guangdong, 2. najbardziej dotkniętej prowincji chińskiej.

Dopasowanie wzrostu wykładniczego

Następnie przyjrzyjmy się, jak szybko COVID-19 rozprzestrzenia się w regionach. Dopasowane skumulowane przypadki dopasowałem funkcją wykładniczą, y = exp (a + bx). Tutaj użyłem zwykłego najmniejszego kwadratu (OLS) do określenia parametrów a i b, nachylenie b odpowiada stromości krzywej wykładniczej.

W rzeczywistości prawie nic nie następuje po wykładniczym wzroście w nieskończoność. Jednak początkowy wybuch choroby zakaźnej można modelować za pomocą funkcji wykładniczej. Dla różnych regionów dopasowałem skumulowaną liczbę potwierdzonych przypadków COVID-19 w tym początkowym okresie, określoną przez posiadanie 50 przypadków przez co najmniej 5 do 10 dni. Sortując dopasowane nachylenia (b) od funkcji wykładniczych, znalazłem uderzającą listę krajów o stopach wzrostu większych niż Hubei wokół blokady w dniu 01/23, w tym Iran, Finlandia, Portugalia, Włochy, Korea Południowa, Dania, Słowenia i Hiszpania , z których wiele doświadcza obecnie wykładniczego wzrostu (od 15 marca). Ponadto stan Nowy Jork i Waszyngton w Stanach Zjednoczonych również zajęły 15 i 19 miejsce wśród najszybciej rozwijających się regionów na świecie.

Najszybciej rozprzestrzeniające się regiony / kraje. Legenda wskazuje bw funkcji wykładniczej i okres daty użyty do dopasowania krzywej wzrostu.

Z drugiej strony możemy również odkryć regiony i kraje o najwolniejszym rozprzestrzenianiu się COVID-19. Top 20 znajduje się prawie wyłącznie w Azji, z których wiele to odległe i mniej zaludnione prowincje w Chinach, takie jak Ningxia, Mongolia Wewnętrzna i Sinciang. Warto zauważyć, że przypadki COVID-19 występują w Singapurze i Japonii od połowy lutego, ale rozprzestrzeniają się znacznie wolniej, prawdopodobnie ze względu na wczesne i skuteczne wdrożenie dystansu społecznego.

Najwolniej rozprzestrzeniające się regiony / kraje.

Normalizuj do populacji

Jednym ze sposobów, aby spojrzeć na liczbę zarażonych osób, jest znormalizowanie ich w stosunku do wielkości populacji regionu lub kraju. Poniżej przedstawiam 20 najlepszych regionów / krajów o największym odsetku populacji zakażonych COVID-19. San Marino, enklawowany mikrostat otoczony Włochami, zajął 1. miejsce pod względem gęstości COVID-19 pod względem liczby ludności. Na liście znajdują się również inne kraje o niskiej liczbie ludności, takie jak Islandia.

Normalizuj do obszaru

Innym sposobem na zrozumienie liczby zarażonych osób jest normalizacja w stosunku do obszaru regionu / kraju, aby uzyskać gęstość przypadków pod względem geograficznym. Ponownie, San Marino znajduje się na szczycie listy ze względu na niewielki obszar. Wiele miast i stanów miejskich również należy do czołówki: Makau, Singapur i Waszyngton.

Normalizuj do pojemności szpitala

Bardziej wpływowym sposobem przedstawienia liczby przypadków COVID-19 w perspektywie jest oszacowanie ich obciążenia dla szpitali w regionach. Można tego dokonać poprzez normalizację w stosunku do pojemności szpitala, mierzonej szacunkową liczbą łóżek szpitalnych.

Obecni pacjenci zakażeni COVID-19 są wystarczający, aby zająć 72% łóżek szpitalnych w San Marino, które ma tylko jeden szpital. Inne kraje o bardzo dużym obciążeniu to Islandia, Iran, Włochy i Katar, a pacjenci z COVID-19 zajmują 10% łóżek szpitalnych. Należy pamiętać, że jest to najlepszy scenariusz, w którym pacjenci są proporcjonalnie rozmieszczeni wokół szpitali, aby nie zalać szpitala.

Należy również wziąć pod uwagę liczbę łóżek na OIOM-ie oraz liczbę dostępnych wentylatorów mechanicznych, które są niezbędne do ratowania pacjentów z ciężkimi objawami. Według American Hospital Association łóżka w ICD stanowią ~ 5% wszystkich łóżek szpitalnych w USA. Zakładając, że wszyscy ci pacjenci będą potrzebować pobytu na OIOM-ie, ~ 10% łóżek szpitalnych stanie się przerażającym ~ 200% pojemnością na OIOM-ie.

Zaktualizowano obciążenie szpitala na podstawie potwierdzonych przypadków do 21 marca

Udało mi się oszacować łóżka szpitalne dla stanów w USA, korzystając z danych z tego miejsca. Jak widać na wykresie, potwierdzone przypadki w San Marino przekroczyły już liczbę łóżek szpitalnych. Obciążenie szpitalne Włochami wzrosło do ~ 23%. Trzy stany w USA, Nowym Jorku, Waszyngtonie i New Jersey również znalazły się w pierwszej dwudziestce, z 16%, 12% i 4% wszystkich łóżek szpitalnych potencjalnie zajmowanych przez potwierdzone przypadki COVID-19, przy założeniu, że wszystkie wymagają hospitalizacji.

Kody:

https://github.com/wangz10/covid_19_analyses