CORONA: Ein Blick Durch die Datenbrille

Wie geht es jetzt weiter?

 

Ihr Kontakt bei diconium

Amin Dadashi
data scientist

In Krisenzeiten tragen Daten und Zahlen ganz besonders dazu bei, Einsichten zu gewinnen und Missverständnisse zu vermeiden. Das gilt auch und insbesondere für die Corona Pandemie (COVID-19). Mathematische Modelle und Daten sind verlässliche Kanäle der wissenschaftlichen Kommunikation, die uns über die Verbreitung des Coronavirus informieren können und Aufschluss darüber geben, wie wir als Individuen auf die aktuelle Krise reagieren.

COVID-19 ist auch nicht schlimmer als eine saisonale Grippe, oder?

Die Medien ignorieren absichtlich die Anzahl der genesenen Personen und überbewerten die Risiken der neuartigen Coronavirus-Infektion. Die Grippe hat eine vergleichbare Todesrate wie COVID-19. Würde man sie wie eine normale Grippe behandeln, würde sie, ohne großen Schaden zu nehmen, wieder verschwinden. Bis vor wenigen Wochen hätten diesen Aussagen sicher noch viele zugestimmt. Die Argumente sind ja auch nicht völlig aus der Luft gegriffen. Aber wenn man die wahren Umstände nicht in Relation dazu setzt, gerät man schnell in Teufels Küche - und es können Schäden entstehen, die nicht mehr zu reparieren sind. 

Glücklicherweise helfen uns Daten und Statistiken, die wirkliche Gefahr zu erkennen und zu minimieren, während Wissenschaftler weiterhin fieberhaft an der Entwicklung eines Impfstoffes arbeiten, um die Situation vollständig unter Kontrolle zu bringen. Die Zahlen, die das Coronavirus und die Grippeinfektion beschreiben, mögen auf den ersten Blick nicht merklich anders aussehen. Aber eine Epidemie verlangt von uns, ein Gleichgewicht aufrechtzuerhalten, um eine noch stärkere Beschleunigung der Durchseuchung zu vermeiden. 

Es gibt viele Faktoren, die den Schweregrad einer Epidemie beschreiben: Wie vielen Personen eine infizierte Person ausgesetzt ist, die Ansteckungsgefahr, die Gesamtzahl der infizierbaren Personen, die geographische Verteilung der Bevölkerung, die Inkubationszeit, die Zeit, die ein Infizierter benötigt, um sich vom Virus zu erholen (oder daran stirbt) und natürlich die Vielfalt der möglichen Überträger. Schauen wir uns einmal an, wie das SIR-Modell (Susceptible, Infected, Recovered), das Verbreitungsmuster von COVID-19 und der saisonalen Grippeinfektionen vorhersagt. Dabei gehen wir davon aus, dass eine Person, bei der eine Grippe diagnostiziert wird, im Durchschnitt 1,3 neue Opfer infiziert und 8 Tage lang infektiös bleibt, im Vergleich zu einem Coronavirus-Patienten, der das Virus an 2,7 Menschen abgibt und die Krankheit durchschnittlich 14 Tage lang verbreiten kann. Natürlich können die tatsächlichen Werte unter verschiedenen Umständen erheblich voneinander abweichen, aber die relativen Werte sollten im gleichen Bereich bleiben, und das reicht aus, um den Sachverhalt zu verdeutlichen.

Abb. 1 - Ausbreitung der saisonalen Grippe (links) und des Coronavirus (rechts), falls keine Vorsichtsmaßnahmen getrffen werden

Das SIR-Modell zeigt, wie schnell sich eine Epidemie, angefangen mit einer infizierten Person, in einer so großen Gesellschaft wie Deutschland mit über 80 Millionen Einwohnern ausbreitet. Wir sehen auch,  wie viel Prozent der Menschen gefährdet sind und wie lange es dauert, bis die Epidemie endet (Abbildung 1). In einem ungehinderten Zustand infiziert das Coronavirus fast 90% der Bevölkerung, das sind deutlich mehr als 65% bei der saisonalen Grippe. Das Coronavirus benötigt auch nur die Hälfte der Zeit, um alle seine Wirte zu finden. Dies macht es erheblich schwieriger, die Flut an Erkrankten in den Krankenhäusern zu bewältigen. Eine weitere unmittelbare Folge ist die Verknappung des medizinischen Inventars, da die Industrie mit der Nachfrage nicht Schritt halten kann. Genauso wie die Angst vor einer Güterverknappung, die dazu führt, dass sich Menschen in überfüllten Supermärkten oder Apotheken einer großen Ansteckungsgefahr aussetzen. Die rasche Eskalation der Situation erschwert auch die Identifizierung der Infizierten. Schätzungen zufolge sterben jährlich zwischen 291.000 und 646.000 Menschen weltweit an saisonalen grippebedingten Atemwegserkrankungen*. Diese Zahlen zeigen auch das potenzielle Risiko einer Infektion mit dem Coronavirus. Doch vielleicht können wir noch das Schlimmste verhindern.  

Wenn unser Schicksal von Daten bestimmt wird

Daten lügen nicht - wenn man sie sorgfältig interpretiert. Solange es kein wirkliches Modell der COVID-19-Epidemie gibt, gibt es auch nichts vorauszusagen. Wir wissen nicht, wie schnell sich das Virus  ausbreitet, was das endgültige Ausmaß des Ausbruchs wäre oder wann die Epedemie wieder abebben würde. Wir können jedoch aus den gegenwärtigen Infektionsherden lernen und eine aussage über die nahe Zukunft der nächsten infizierten Regionen treffen.

Abb. 2 - Anzahl der infizierten Personen, normiert durch die Bevölkerungsgröße in Italien (IT), Frankreich (FR), Spanien (SP), Deutschland (GR) und den USA an dem Tag, an dem ein bestimmtes Stichwort im Zeitraum vom 15. Februar bis 7. März 2020 am Häufigsten gesucht wurde.

Abbildung 2 haben wir den Google-Trenddaten für den Zeitraum vom 15. Februar bis 7. März 2020 entnommen. Sie zeigt das allgemeine Verhalten der Menschen in den fünf am stärksten betroffenen Ländern. Die Größe der Kreise ist relativ zur Anzahl der infizierten Personen zum entsprechenden Zeitpunkt, an dem das spezifische Schlüsselwort sein lokales Maximum erreicht hat. Das Diagramm oben rechts zeigt beispielsweise, dass die Deutschen den Drang verspürten, Wissen über das Coronavirus zu erlangen, als sie bereits mehr infizierte Fälle hatten als die Italiener. Dasselbe gilt für den Begriff "Desinfektionsmittel", was wahrscheinlich bedeutet, dass sich die Italiener im gleichen Stadium der Infektionsausbreitung noch mehr über die Folgen und die Vorsichtsmaßnahmen bewusst waren. 

Abb. 3 - Das Datum, an dem die Zahl der Infizierten 400 überschritten hat.

Die Betrachtung der Daten, an denen die Zahl der Infizierten 400 überschritten hat (Abbildung 3), ist ein weiteres Zeichen, das zeigt, dass die Italiener relativ schneller reagiert haben als die anderen vier Länder. Bedeutet diese Information, dass wir in Deutschland in Bezug auf die neue Coronavirus-Epidemie nur wenige Tage hinter Italien liegen? Wie wir bereits am 17. März wissen, ist das, was vor 10 Tagen vorhersehbar war, bereits geschehen. Die Coronavirus-Pandemie in Deutschland mit fast 8000 infizierten Fällen am 17. März schien am 7. März mit 800 Fällen ziemlich unter Kontrolle zu sein, im Vergleich zu Italien mit 6000 Fällen.

In der Zeit der Krise kann jede Aktion zählen und alle relevanten Daten können eine wertvolle Erkenntnisquelle und ein Schlüssel zum Überleben sein, wenn sie rechtzeitig und klug eingesetzt werden. 

Wie geht es jetzt weiter? 

Awareness ist die Tür zur Immunität, und die Daten sind ihr Schlüssel. Modelle zeigen uns, dass die Begegnung mit weniger Menschen und die Einhaltung der Regeln der sozialen Distanzierung einen erheblichen Einfluss auf das SIR-Modell haben. Wenn wir in die Supermärkte eilen, ist die Versorgung mit Toilettenpapier vielleicht für einen Monat garantiert - aber es steigt auch die Ansteckungsgefahr für mehr Menschen. Mehr Zeit zu gewinnen, ist die einzige Möglichkeit, die Krise zu überwinden. Wir müssen die Gefahr aussitzen, bis ein Heilmittel gefunden ist. Es spielt keine Rolle, wo Sie leben, wie alt Sie sind oder wie gesund Sie sich fühlen - Sie könnten trotzdem infiziert werden und, fast noch schlimmer, das Virus verbreiten. #flattenthecurve

Referenz:

* Seasonal flu death estimate increases worldwide. CDC Newsroom. https://www.cdc.gov/media/releases/2017/p1213-flu-death-estimate.html. Published 2017. Accessed March 17, 2020.

Wie geht es jetzt weiter?

 

Ihr Kontakt bei diconium

Amin Dadashi
data scientist