Een zeer nauwkeurige voorspellingstool, gemaakt door wiskundigen van Case Western Reserve University en de University of Akron, wordt door gezondheidsfunctionarissen van Cuyahoga County gebruikt om de verspreiding van het virus dat COVID-19 veroorzaakt in het noordoosten van Ohio te meten.

"Onze voorspellingen van het aantal nieuwe dagelijkse besmettingen zijn vrij nauwkeurig voor twee tot drie weken vooruit, en al een paar maanden " zei Daniela Calvetti, de James Wood Williamson hoogleraar wiskunde, Toegepaste wiskunde en statistiek bij Case Western Reserve. "Dit nauwkeurigheidsniveau heeft instellingen geholpen bij het plannen van de opkomst - en de laatste tijd de neergang - in gevallen in plaats van erop te reageren wanneer ze zich voordoen."

Calvetti is een datawetenschapper uit een informele groep onderzoekers van de twee instellingen die het model hebben ontwikkeld. Hun eerste bevindingen werden medio juni voor het eerst openbaar gemaakt tijdens een persconferentie met de Cuyahoga County Board of Health, die de gegevens blijft gebruiken voor zijn prognoses, zei groepslid Johnie Rose, een andere Case Western Reserve-wetenschapper die een aantal jaren met de Board of Health heeft gewerkt aan andere dataprojecten.

Voor nu, de groep verstrekt regelmatig prognoses aan de Raad van Volksgezondheid en andere instellingen zoals ziekenhuizen, maar Calvetti en Rose zeiden dat ze van plan zijn om ze uiteindelijk online te plaatsen voor publieke weergave. Calvetti heeft op haar eigen site enkele dia's geplaatst die het onderzoek illustreren.

"Mensen zijn op dit moment hongerig naar deze cijfers om hun personeelsbeslissingen in ziekenhuizen of andere kritieke diensten te informeren, " zei Roos, een arts voor preventieve geneeskunde en volksgezondheid en epidemioloog van het Center for Community Health Integration aan de Case Western Reserve School of Medicine.

"Maar het grote publiek zou deze informatie misschien graag willen zien om beslissingen te helpen nemen - en om de realtime, het werkelijke belang van sociale afstand of het dragen van maskers of het beperken van reizen om de verspreiding van het virus te vertragen, " hij zei.

Datawetenschappers werken samen

De groep begon begin april samen te werken aan verschillende COVID-19-onderzoeksprojecten, kort na de bevestiging van een pandemie verspreidden wetenschappers en anderen zich naar verschillende thuisblijvers, zei Calvetti.

De krant, gepubliceerd in het tijdschrift Grenzen in de natuurkunde , beschrijft de onderliggende wiskundige theorieën en berekeningen van het model.

Onder de auteurs waren Calvetti, Roos en Erkki Somersalo, een wiskundeprofessor bij Case Western Reserve; en Alex Hoover, een assistent-professor toegepaste wiskunde aan de Universiteit van Akron.

De paper schetste een model dat verantwoordelijk was voor de overdracht van het virus door geïnfecteerde maar asymptomatische individuen en voor woon-werkpatronen om verschillen in de verspreiding van het virus in landelijke en stedelijke omgevingen in te vullen.

Hun model gebruikt volkstellings- en mobiliteitsgegevens (geen persoonlijke informatie) om het woon-werkverkeer te modelleren, en "de geografische dynamiek van de besmetting laat een rol zien van belangrijke snelwegen van grotere steden naar omliggende voorstedelijke en landelijke gebieden, ' zei Calvetti.

Hoover zei dat toen de regio stilviel, hij begon na te denken over hoe grootstedelijke gebieden verbonden zijn door snelwegen en hoe ze functioneerden als een netwerk om de ziekte te verspreiden.

"Hoewel een groot deel van ons bedrijf werd stilgelegd, essentiële arbeiders nog aan het werk waren, en als ze in de ene provincie wonen en in de andere werken, dan was er nog een kans om de ziekte verder te verspreiden, " hij zei, eraan toevoegend dat het model aantoonde dat de "ziekte de dichtbevolkte stedelijke provincies in het begin hard trof, alvorens de snelwegen naar kleinere landelijke provincies te volgen."

Wat is het volgende?

R0, of R-niets, is een getal dat gezondheidsorganisaties gebruiken om te voorspellen of een uitbraak zich zal verspreiden. Simpel gezegd, R0 is het gemiddelde aantal mensen in een niet-geïnfecteerde populatie die een nieuwe ziekte zal krijgen van een enkele geïnfecteerde persoon.

Dus, als de R0 groter is dan 1, de infectie zal zich waarschijnlijk blijven verspreiden, en als het kleiner is dan 1, de uitbraak zal waarschijnlijk afnemen.

Calvetti en Rose noemden beiden een Ro-getal onder de 1 in Cuyahoga County als voorspeller dat het aantal besmettingen verder zal afnemen. Maar die voorspelling moet niet worden gelezen als toestemming om te ontspannen, zei Cavetti.

"Tot er een vaccin is, zelfgenoegzaamheid heeft nergens plaats, ongeacht de bevolkingsdichtheid of projecties, "zei ze. "Omdat, als mensen verhuizen, dat geldt ook voor het virus, en zodra het (opnieuw) dichtbevolkte gebieden bereikt, kan het een tweede uitbraak veroorzaken."