Um olhar mais atento aos números relatados de Coronavírus em perspectivas

Análises dos números de casos em relação ao tamanho dos países

Exoneração de responsabilidade: Towards Data Science é uma publicação Medium baseada principalmente no estudo da ciência de dados e do aprendizado de máquina. Não somos profissionais de saúde ou epidemiologistas, e as opiniões deste artigo não devem ser interpretadas como conselhos profissionais. Para saber mais sobre a pandemia de coronavírus, clique aqui.

Em apenas alguns meses, o coronavírus (COVID-19) se espalhou por todo o mundo, levando a uma pandemia global de fato. Em muitos países e regiões, os casos confirmados ainda estão crescendo exponencialmente. Seguindo os números de casos confirmados relatados diariamente, estou muito preocupado com a forma como o vírus está afetando a vida das pessoas, os mercados e a economia global. Originalmente de Pequim, na China, a memória sobre o surto de SARS em 2003 permanece fresca. No entanto, fiquei surpreso ao descobrir que tantas pessoas no Ocidente são tão indiferentes à gravidade do COVID-19: "É apenas uma gripe", "afeta apenas idosos", "propaganda na mídia", "imunidade a rebanhos" ... Essas altitudes do público em geral me mantêm acordado à noite.

Talvez algumas pessoas não estejam impressionadas com o número relatado de casos e pensem que a maioria dos casos infectados está longe do outro lado do mundo. Concordo que olhar para esses números de casos confirmados é abstrato. Aqui fiz alguns enredos para colocar esses números em perspectiva.

Advertências: o modelo é tão bom quanto a fonte dos dados. Todos os casos confirmados de COVID-19 são fornecidos pelo Centro Universitário de Ciência e Engenharia de Sistemas Johns Hopkins (JHU CSSE), que compilou números oficialmente relatados pela OMS e governos em todo o mundo. Sem dúvida, há poucos relatos da maioria dos países devido à falta de testes de diagnóstico, falta de transparência por parte dos governos e pessoas que não fazem o teste por ignorância.

Todos os números abaixo são baseados em casos confirmados de COVID-19 em 15 de março de 2020.

Casos acumulados em nível de região

Principais países / regiões afetados por casos confirmados cumulados de COVID-19

Muitas visualizações (como essa) mostram apenas estatísticas no nível do país. A partir da trama em nível de região, podemos separar diferentes províncias da China e estados nos EUA. Hubei, outrora o epicentro do COVID-19, juntamente com quase todas as outras províncias da China, diminuiu o número de casos confirmados. Irã, Coréia do Sul, Itália, juntamente com muitos países europeus, ultrapassaram muitos Guangdong, a segunda província chinesa mais atingida.

Ajustando o crescimento exponencial

A seguir, veremos a rapidez com que o COVID-19 se espalhou nas regiões. Eu ajustei os casos confirmados cumulativos com uma função exponencial, y = exp (a + bx). Aqui, usei o mínimo quadrado ordinário (OLS) para determinar os parâmetros aeb, a inclinação b corresponde à inclinação da curva exponencial.

Na realidade, quase nada segue o crescimento exponencial indefinidamente. No entanto, o surto inicial de uma doença infecciosa pode ser modelado com uma função exponencial. Para diferentes regiões, ajustei o número acumulado de casos confirmados de COVID-19 durante esse período inicial, definido por ter 50 casos por pelo menos 5 a 10 dias. Classificando as inclinações ajustadas (b) das funções exponenciais, encontrei uma lista impressionante de países com taxas de crescimento maiores que Hubei em torno do bloqueio de 23/01, incluindo Irã, Finlândia, Portugal, Itália, Coréia do Sul, Dinamarca, Eslovênia e Espanha , muitos dos quais estão passando por um crescimento exponencial agora (a partir de 15 de março). Além disso, o estado de Nova York e Washington, nos EUA, também ficou em 15 e 19 entre as regiões de mais rápida expansão no mundo.

Regiões / países que se espalham mais rapidamente. A legenda indica b na função exponencial e o período da data usado para ajustar a curva de crescimento.

Por outro lado, também podemos descobrir as regiões e os países com a propagação mais lenta do COVID-19. Os 20 primeiros estão quase exclusivamente na Ásia, muitos dos quais são províncias remotas e menos populosas da China, como Ningxia, Mongólia Interior e Xinjiang. É importante notar que os casos de COVID-19 existem em Cingapura e no Japão desde meados de fevereiro, mas se espalham muito mais lentamente, provavelmente devido à implementação precoce e eficaz do distanciamento social.

Regiões / países que se espalham mais lentamente.

Normalizar para população

Uma maneira de colocar o número de pessoas infectadas em perspectiva é normalizá-lo em relação ao tamanho da população da região ou país. Abaixo, traço as 20 principais regiões / países com a maior porcentagem da população infectada com COVID-19. San Marino, um microestado enclavado cercado pela Itália, ficou em 1º na densidade de COVID-19 por população. Outros países de baixa população, como a Islândia, também estão no topo da lista.

Normalizar para área

Outra maneira de entender o número de pessoas infectadas é normalizar em relação à área da região / país para derivar a densidade dos casos em termos geográficos. Mais uma vez, San Marino está no topo da lista por causa da pequena área. Muitas cidades e estados também estão entre os principais: Macau, Cingapura e Washington DC.

Normalizar para capacidade hospitalar

Uma maneira mais impactante de colocar em perspectiva o número de casos COVID-19 é quantificar sua carga para hospitais nas regiões. Isso pode ser feito normalizando-se em relação à capacidade do hospital, medida pelo número estimado de leitos hospitalares.

Os atuais pacientes infectados com COVID-19 são suficientes para ocupar 72% dos leitos hospitalares em San Marino, que possui apenas um hospital. Outros países com carga muito alta incluem Islândia, Irã, Itália e Catar, com pacientes com COVID-19 ocupando mais de 10% dos leitos hospitalares. Observe que esse pressupõe o melhor cenário em que os pacientes são distribuídos proporcionalmente pelos hospitais para que não cheguem ao mesmo hospital.

Deve-se considerar também o número de leitos na UTI e o número de ventiladores mecânicos disponíveis, essenciais para salvar os pacientes com sintomas graves. De acordo com a American Hospital Association, os leitos no CDI representam ~ 5% de todos os leitos hospitalares nos EUA. Supondo que todos esses pacientes precisariam ficar na UTI, os ~ 10% leitos hospitalares se tornam uma capacidade assustadora de ~ 200% na UTI.

Carga hospitalar atualizada com base em casos confirmados até 21 de março

Consegui estimar leitos hospitalares para estados nos EUA usando dados daqui. Como você pode ver na trama, os casos confirmados em San Marino já excederam o número de leitos hospitalares. A carga hospitalar da Itália saltou para ~ 23%. Três estados nos EUA, Nova York, Washington e Nova Jersey também se classificaram entre os 20 primeiros, com 16%, 12% e 4% de todos os leitos hospitalares potencialmente ocupados por casos confirmados de COVID-19, supondo que todos exijam hospitalização.

Códigos:

https://github.com/wangz10/covid_19_analyses