Er hægt að reikna hvernig sjúkdómar eins og COVID-19 breiðast út?

Nafn þitt

Netfang þitt

Netfang móttakanda

Ruslpóstvörn =

Svar

Er hægt að reikna hvernig sjúkdómar eins og COVID-19 breiðast út?
Nokkrir hafa spurt Vísindavefinn spurninga um það hvenær COVID-19-faraldurinn nái hámarki sínu á Íslandi og hvernig slíkt sé reiknað út. Hér er eftirfarandi spurningu svarað:

Er hægt að reikna hvernig sjúkdómar breiðast þegar faraldur eða heimsfaraldur gengur yfir? Hvernig er það gert?

Þetta er athyglisverð spurning og gagnlegt að svara henni nú á tímum heimsfaraldurs COVID-19. Faraldra má rannsaka á marga vegu og til þess eru notuð ýmis tól faraldsfræðinnar (e. epidemiology) Faraldsfræði skoðar hversu oft sjúkdómur eða annars konar ástand á sér stað í skilgreindum samfélögum eða hópum en einnig hvað liggur þar að baki. Þrátt fyrir heitið fæst faraldsfræðin þannig við mun fleira en faraldra eina og sér.^[1]

Ein aðferð til að rannsaka faraldur, hvort sem hann geisar á heimsvísu eða innan afmarkaðra svæða, er að spá fyrir um þróun hans – mun hann fara vaxandi, dvínandi eða standa í stað? Hvaða þættir geta haft áhrif á þróun faraldursins, hægt á honum eða jafnvel stöðvað hann? Þetta má meta með spálíkönum en sú aðferðafræði er iðulega notuð í faröldrum vegna smitsjúkdóma. Spálíkönin geta spáð fyrir um alvarleika faraldurs, viðeigandi viðbúnað heilbrigðiskerfis, hugsanlegan kostnað vegna faraldurs og aðrar samfélagslegar afleiðingar. Reynt er að herma eftir gangi faraldurs með því að setja fram vissar forsendur. Þetta má gera áður en faraldur skellur á eða í faraldrinum sjálfum.^[2]

Inflúensa er sá smitsjúkdómur sem mest hefur verið rannsakaður með spám og spálíkönum, enda kemur hún bæði árlega fram í árstíðabundnum faröldrum og hefur einnig á síðustu 110 árum valdið fjórum aðskildum heimsfaröldrum. Þetta er vert að hafa í huga því nú er verið að glíma við heimsfaraldur vegna kórónuveiru (SARS-CoV-2, veiran sem veldur COVID-19) sem hefur allt aðra eiginleika en inflúensuveirur. Einnig er margt sem við vitum ekki eða skiljum ekki nægilega vel í tengslum við COVID-19. Héðan í frá verður sjúkdómurinn COVID-19 notaður sem dæmi um hvaða þætti þarf að hafa í huga við gerð spálíkana.^[3]

Fyrst þarf að skilgreina hverju skal spá fyrir: heildarfjöldi tilfella, heildarfjöldi tilfella með alvarleg veikindi, heildarfjöldi innlagna á spítala, heildarfjöldi tilfella sem þurfa að fara á gjörgæslu eða heildarfjöldi dauðsfalla vegna COVID-19. Til að spá fyrir um þessa þætti þarf að gefa sér vissar forsendur. Þær helstu eru eftirfarandi:^[4]

1. Dánarhlutfall COVID-19 (e. case fatality ratio): Hversu margir deyja af þeim sem greinast með COVID-19? Þetta er mjög breytilegt eftir aldri og áhættuþáttum einstaklinga. Helstu áætlanir gera ráð fyrir hlutfalli sem er á milli 0,5-1% yfir allt samfélagið en þetta er breytilegt.

2. Hlutfall tilfella sem leggjast inn á spítala: Þetta er aldursháð en líkurnar eru mestar hjá einstaklingum eldri en 60 ára.

3. Hlutfall tilfella sem leggjast inn á gjörgæslu: Hingað til hafa tölur um þetta verið undir 5% en þær eru einnig háðar því hvaða áhættuþættir eru til staðar.

4. Aldursdreifing tilfella og dreifing áhættuþátta: Í ljósi þess að dánarhlutfallið, hlutfall innlagðra og hlutfall þeirra sem leggst inn á gjörgæslu fara eftir þessum þáttum, skiptir miklu máli að áætla hver dreifing COVID-19 verður á milli vissra hópa. Náum við að halda COVID-19 mest innan aldurshóps sem er í minni hættu á fylgikvillum?

5. Hversu smitandi er veiran: Smithæfni er gjarnan metin með ákveðnum grunnsmitstuðli (e. basic reproduction number, R₀) – R₀ hér væri hversu margir smitast út frá einu tilfelli COVID-19 ef allir eru næmir fyrir sýkingunni og engin fyrirbyggjandi inngrip eru til staðar í samfélaginu. Stuðullinn R₀ getur verið mjög breytilegur en í byrjun COVID-19-faraldursins var hann talinn vera í kringum 2-3. Þegar ónæmi fer vaxandi í samfélagi og/eða inngrip á borð við einangrun og sóttkví eru notuð minnkar smithæfnin og þá verður til svonefndur raunsmitstuðull (e. effective reproduction number, R_E) sem er talsvert lægri.

6. Hvernig smitast veiran: SARS-CoV-2 dreifist milli manna fyrst og fremst með dropa- og snertismiti. Dropasmit er þegar veira nær að smita út frá dropum frá okkur sem falla vegna þyngdarkrafts. Þetta er ólíkt úðasmiti en þá dreifist veira með örfínum dropum sem falla ekki niður en svífa í loftinu. Ekkert bendir til þess að COVID-19 smitist með úða nema við mjög sérstakar aðstæður. Einnig ber að hafa í huga hvar smit eiga sér helst stað. COVID-19 dreifist sérstaklega vel milli einstaklinga sem eru í nánum samskiptum (aðallega fjölskyldur og vinnustaðir) en síður almennt í samfélaginu. Enn frekar virðast börn smita mun minna frá sér en fullorðnir.

7. Hver er meðgöngutími COVID-19 og tími til alvarlegri veikinda: Meðgöngutími COVID-19 er talinn vera í kringum 5-6 dagar en getur verið frá 2 upp í 14 daga. Einnig er sérstætt með COVID-19 að þeir sem verða alvarlega veikir fá versnandi einkenni um það bil 6-10 dögum eftir upphaf einkenna. Þessu þarf að gera ráð fyrir við gerð spálíkans.

8. Hversu lengi liggur fólk inni á spítala/gjörgæsludeild og hversu lengi eru þeir sem veikjast að jafna sig: Þegar við ætlum síðan að meta fjölda virkra tilfella hverju sinni og álag á heilbrigðiskerfið þurfum við að áætla sérstaklega þessi atriði. Við höfum ekki haldbærar upplýsingar um þetta fyrir Ísland en rannsókn í Bretlandi sýndi að meðallegutími yfir allt væri í kringum 10,4 dagar. Almennt séð eru einstaklingar með vægari einkenni 2 vikur að jafna sig en þeir sem fá alvarlegri einkenni jafna sig yfirleitt á 3-6 vikum.

9. Hvaða inngripum er beitt: Þetta er lykilatriði – þegar inngrip á borð við sóttkví útsettra einstaklinga, einangrun tilfella, samkomubönn og áhersla á einangrun viðkvæmra hópa er beitt í samfélagi minnkar smithæfni veirunnar. Þetta minnkar dreifingu veirunnar og getur haft markverð áhrif á spálíkanið.

10. Hversu margir eru einkennalausir eða greinast ekki: Þetta er stór spurning og eitthvað sem enn er óljóst. Mögulega eru það aðeins um 1-10% einstaklinga með COVID-19 sem greinast formlega.

Með ofangreindum forsendum má beita flóknari tölfræðilegri úrvinnslu til að spá fyrir um þróun COVID-19-tilfella, þar með talið á Íslandi. Hins vegar erum við á miklum óvissutímum og lág íbúatala hér á landi getur haft áhrif á óvissu spálíkana. Þannig geta breytingar milli daga haft mikil áhrif á líkön og skekkt myndina enn frekar. Þess vegna þarf einnig að hafa viðbragðsáætlun fyrir hvernig bregðast skal við breytingum, sem um leið munu slípa til spálíkanið enn frekar.

Þrátt fyrir óvissuna sem spálíkönum fylgir er gerð þeirra mikilvægur liður í undirbúningi og viðbúnaði á faraldurstímum. Meðal annars hefur hópur vísindamanna frá Háskóla Íslands, Embætti landlæknis og Landspítalanum gert spálíkan til að meta álag á heilbrigðiskerfið.^[5] Vonandi getur vitneskjan í þessu svari hjálpað almenningi til að túlka það líkan og fleiri sambærileg spálíkön í faraldsfræði.

Tilvísanir:

1. ^ Sjá heimild 2.
2. ^ Sjá heimild 1.
3. ^ Sjá heimild 3.
4. ^ Sjá heimild 4 og 5.
5. ^ Sjá heimild 6.

Heimildir:

1. Gambhir, M. o.fl. (2015). Infectious Disease Modeling Methods as Tools for Informing Response to Novel Influenza Viruses of Unknown Pandemic Potential Clinical infectious diseases : an official publication of the Infectious Diseases Society of America, 60 Suppl 1 (Suppl 1), S11–S19. (Sótt 30.03.2020).
2. Coggon, D. o.fl. Chapter 1. What is epidemiology? Epidemiology for the uninitiated. The BMJ. (Sótt 30.03.2020).
3. Boianelli, A. o.fl. (2015). Modeling Influenza Virus Infection: A Roadmap for Influenza Research. Viruses, 7(10), 5274–5304. (Sótt 30.03.2020).
4. Magal, P. og Webb G. (2020). Predicting the number of reported and unreported cases for the COVID-19 epidemic in South Korea, Italy, France and Germany. medRxiv. Birt á vefnum 24, 2020 mars. (Sótt 30.03.2020).
5. Ferguson, N. o.fl. (2020). Report 9: Impact of non-pharmaceutical interventions (NPIs) to reduce COVID19 mortality and healthcare demand. Imperial College COVID-19 Response Team. (Sótt 30.03.2020).
6. Spálíkan fyrir fjölda tilfella og álag á heilbrigðisþjónustu. Covid-19 á Íslandi. Háskóli Íslands. (Sótt 30.03.2020).

Myndir:

• The Continuum of Pandemic Phases - 508 | Pandemic Influenza (Flu) | CDC. Íslenskur texti settur inn af ritstjórn Vísindavefsins. (Sótt 28.02.2020).
• Situation update worldwide - European Centre for Disease Prevention and Control. (Sótt 30.03.2020).
• Spálíkan fyrir fjölda tilfella og álag á heilbrigðisþjónustu. Covid-19 á Íslandi. Háskóli Íslands. (Sótt 30.03.2020).

...