大数据驱动明尼苏达州'的COVID-19响应。看看引擎盖下。

指向在屏幕上的一个图表的一个人。
州长Tim Walz提供了该州的最新情况'2020年4月8日在圣保罗举行的新闻发布会上,响应COVID-19的下一步措施。 Walz正在使用明尼苏达州卫生署和明尼苏达大学的模型来预测COVID-19对健康的影响。但是由于数据不确定,该模型无法预测那么多的未来。
Glen Stubbe |通过AP文件的星际论坛报

更新时间:2020年4月17日上午8:55发表于:2020年4月16日下午7:30

州长蒂姆·沃尔兹(Tim Walz)和其他国家领导人正在根据COVID-19做出回应 部分在计算机模型上 由明尼苏达州卫生署和明尼苏达大学公共卫生学院合作建立。它是世界各地的卫生机构和学者开发的多种计算机模型之一,可以预测大流行的过程。

这些模型预测了对ICU病床的需求以及可能死于该病的人数。由于对COVID-19知之甚少,因此他们使用估计来预测它的传播速度和致命程度。

沃尔兹和其他国家领导人 然后权衡这些预测与其他因素 ,例如就地庇护令的社会和经济影响,以确定需要或建议采取哪些应对措施。

明尼苏达州的COVID-19模型无法制造 有关疾病影响的预测。它使 预测:针对变量的每种组合(从个人传染的时间长到典型的住院时间长短),根据状态保持的时间长短,在许多不同的情况下重复进行 在家政策 和社会疏远做法。

对于这些场景,结合了成千上万的模拟和变量,研究人员确定了一个“基准”,即基于他们认为有可能的输入的模拟。

研究人员在周四的MPR新闻中分享了数千个模拟中的100个数据,这是从两种特定情况中随机选择的50个模拟。这些模拟是在4月8日进行的,即Walz将明尼苏达州的在家中待命日期延长到5月初,并且会定期更新以提供新信息。

可视化模拟

此图表显示了其中50种模拟的示例,其中发生了三件事:明尼苏达州在5月初结束了全屋服务;在5月下旬转向普遍的社会隔离;并鼓励弱势成年人在一年中剩余的大部分时间里待在家里。模型背后的研究人员 称为“方案4A”。

在这些条件下的所有模拟结果均显示,该疾病导致的每日死亡人数在夏季或秋季初至高峰,但在高峰时间和严重程度方面存在很大差异。

来自明尼苏达州的50种不同模拟's 新冠肺炎 model
来自明尼苏达州的50种不同模拟's 新冠肺炎 model.
戴维·H·蒙哥马利| MPR新闻

要了解这些模拟所预测的影响范围,请考虑以下三个方面:下图中的黑线显示了基线模拟,这是基于研究人员认为特别合理的输入得出的。绿线和蓝线显示了两个极端,不太可能发生的模拟,研究人员认为合理的情况下,输入变量位于外部边缘。

在以蓝线表示的一种极端模拟下,COVID-19严重打击了明尼苏达州,数千人在7月4日之后丧生。

在另一条极端模拟中(以绿线表示),明尼苏达州避免了9月份爆发时的任何严重爆发,当时该高峰处于相对温和的高峰。

两种模拟是由方程的不同输入创建的-关于疾病可能表现的不同假设。

在以蓝线表示的第一种情况下,COVID-19被认为更具传染性,与后者相比具有更高的传播可能性。相比之下,用绿线代表的模拟病患不到11天,普通ICU患者需要重症监护超过16天,这对病人们的危害更大。

由于这些差异,第一种情况涉及的感染要多得多,并且患者需要加重ICU病床的时间。这就减少了需要其他重症监护病床的患者的重症监护床的供应,这是灾难性后果的良方。

被认为比极端情景更可能发生的基线模拟介于两者之间:这表明7月下旬达到峰值,与最极端模拟相比,该峰值的每日死亡人数减少了约500。

明尼苏达州的三种不同模拟's 新冠肺炎 model
明尼苏达州的三种不同模拟's 新冠肺炎 model.
戴维·H·蒙哥马利| MPR新闻

这三种情况突显了我们对COVID-19的不了解如何使这种疾病难以预测。流行病学家对这种疾病的传染性和致命性做出了猜测,但不确定,因为它很新。这意味着,即使是预测其将如何影响明尼苏达州的最佳尝试,也存在很大的不确定性。

比较方案

该模型的预测不仅取决于疾病的未知数。他们还考虑到有关人们如何通过呆在家里,与社会保持距离或照常营业的方式对COVID-19的反应。

除了方案4A,研究人员还模拟了许多其他方案,从明尼苏达州不对COVID-19采取任何措施的情况,到在家中待命时间短,但有较长时间的轻微社会疏远的情况。

模拟预测死亡人数以及对ICU病床的需求,ICU病床是反应的关键组成部分。 新冠肺炎病情严重的人需要ICU病床,但得不到病床,死于疾病的可能性要高得多-在模型参数中,可能性要高100倍。

研究人员本周向《 MPR新闻》提供的数据考虑了两种情况:情况4A和情况2,明尼苏达州于4月10日终止其全屋服务订单。这两种情况都是在Walz延长该州的全屋服务之前开发的订购至5月4日。

两种方案都经过1000种不同的模拟,下面显示了50种,概述了对重症监护病床的每日需求。

场景2的橙色仿真显示,与在家中待命时间较长和社交距离较长的仿真相比,该疾病袭击明尼苏达州的速度更快,难度更大。每种研究中都强调了基线模拟(研究人员认为最有可能在这种情况下)。

明尼苏达州两种不同场景的模拟's 新冠肺炎 model
明尼苏达州两种不同场景的模拟's 新冠肺炎 model.
戴维·H·蒙哥马利| MPR新闻

明尼苏达州一直在努力扩大其ICU的能力,以便能够在疾病高峰期对其进行处理。截至4月16日,官员们估计该州在72小时内可以拥有2625张ICU病床,这是它现在拥有的病床以及几天之内可以满足需求的病床的总和。

该模型产生的几乎所有模拟结果都表明,明尼苏达州的爆发需要的病床超过了2,625张ICU病床。提供给MPR新闻的100条模拟中只有2条处于该阈值以下。

大多数仿真显示,现在的ICU需求比明尼苏达州更大
大多数模拟显示,现在的ICU需求比明尼苏达州更大。
戴维·H·蒙哥马利| MPR新闻

明尼苏达大学/卫生署的模拟在同行中脱颖而出,其主要原因之一是:他们预测,即使在最佳情况下,很多人也会死于这种疾病。

方案4A的基准模拟(在5月内保持全职状态并在当月底之前保持社会隔离)仍预测,到爆发结束之时,明尼苏达州将有25,000人死亡。

这比大多数其他模型所预测的死亡率要高得多。例如:白宫COVID-19工作组成员Anthony Fauci博士, 上周预测 整个国家的总死亡人数将比他先前的预测“高出60,000”100,000至200,000。”

但是,如果在明尼苏达州有25,000人死于COVID-19,而该州的死亡人数与其在美国人口中所占的比例成正比,那么该国的死亡人数将是145万。这比福西最新的预测高出一个数量级。

明尼苏达州累计死亡人数'的COVID-19模型仿真
明尼苏达州累计死亡人数'的COVID-19模型仿真。
戴维·H·蒙哥马利| MPR新闻

同样,华盛顿大学健康指标与评估研究所4月13日发布的模型 预测到8月4日在明尼苏达州将有656例COVID-19死亡 —比明尼苏达州模型考虑的时间范围更短,但比该模型还低了一个数量级。明尼苏达州模型预测夏季会达到高峰,而目前的IHME模型中明尼苏达州的病例在4月下旬或5月初达到顶峰。

伦敦帝国理工学院的COVID-19小组制作了一个模型,该模型可以预测与明尼苏达州相同的潜在COVID-19死亡率。 根据“最有效的缓解策略”预测,美国约有120万人死亡,如果不采取任何措施,则有220万人死亡.

每种疾病模型都有不同的假设并使用不同的方法,并且所有人都试图简化和预测一个复杂且不断变化的情况,其中还存在许多未知因素。明尼苏达州的研究人员说,他们相信他们的模型最适合该州。

“我们对模型和结构感到满意。该病与我们目前所了解的疾病非常吻合,”该州的卫生经济学家斯特凡·吉尔德迈斯特(Stefan Gildemeister)说,他说他认为特别是华盛顿大学的模型包括“一些令人难以置信的乐观假设。”

研究人员会在可获得新信息时定期更新其仿真。

例如,该模型的早期版本于3月生产,主要基于来自中国的数据。新版本合并了明尼苏达州和西欧的早期数据。

该模型的未来版本将包含其他数据,并且可能会相应更改。

研究人员说他们正在计划 在四月下旬的某个时候发布其模型的代码。


新冠肺炎 in 明尼苏达州

数周以来,卫生官员一直在不断提高对新型冠状病毒在美国传播的警觉。该疾病通过呼吸道飞沫,咳嗽和打喷嚏传播,类似于流感的传播方式。

政府和医疗领导者敦促人们经常洗手,避免接触面部,掩盖咳嗽,消毒表面并避免大量人群,所有这些都是为了遏制病毒的迅速传播。

明尼苏达州已暂时关闭学校,而管理人员正在努力确定下一步行动,并要求暂时关闭餐馆,酒吧和咖啡店以及剧院,健身房,瑜伽馆和其他地方的所有就餐服务人们聚集在一起。

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