Napovedovanje poteka pandemije z modelom SEIR

Submitted by andy on Thu, 08/13/2020 - 22:55

Sodelavec Laboratorija za vseprisotne sisteme na UL FRI prof. dr. Janez Žibert se je vključil v aktivnosti za napovedovanje epidemije COVID-19 na nacionalni ravni in je med drugim sodeloval s strokovno skupino pod vodstvom dr. Bojane Beović.

Pri napovedovanju poteka epidemije je uporabil model SIR/SEIR, v katerega je dodatno vključil modeliranje obolelih, ki se zdravijo bolnišnično  ali na intenzivni negi ter dodal možnost ocenjevanja reporodukcijskega števila R s prileganjem modela trenutnim podatkom o epidemiji v Sloveniji. Podatke za model pridobiva s spletnega portala COVID-19-sledilnik.org.

Modeli SEIR sodijo med modele populacijskih skupin, ki so zelo uveljavljeni v epidemoiološki stroki. Pri teh modelih razdelimo populacijo, ki je podvržena bolezni, na podskupine in z diferencialnimi enačbami definiramo hitrost prehajanja posameznikov med podskupinami. Najbolj preprost epidemiološki model te skupine je model tipa SIR, kjer definiramo podskupine izpostavljenih bolezni (ang. Susceptible), okuženih (ang. Infected) in ozdravljenih (ang. Recovered) ter prehode med skupinami s parametri hitrosti prehajanja med skupinami.

Dr. Žibert je zgradil dve verziji modelov. V determinističnem modelu so definirane stopnje prehoda med skupinami s konstantnimi parametri, pridobljenimi iz literature oziroma ocenjenimi iz epidemiološke situacije, v stohastičnem modelu pa je prehode definiral s porazdelitvenimi funkcijami in nato izvedel simulacije s postopki Monte Carlo oziroma Gillespiejevim algoritmom. Na ta način se dobi več možnih potekov dinamike epidemije, med katerimi se izbere statistično ustrezne. Končno napoved se tvori s kombinacijo obeh modelov, saj se na ta način pričakuje bolj natančne napovedi. S temi modeli lahko napovedujemo gibanje bolnišničnih obravnav, obravnav na intenzivnih oddelkih in napovedovanju kumulativnega števila smrti, ki so ključni parametri obvladovanja epidemije v zdravstvenem sistemu.

Rezultati modelov so objavljeni na spletni strani COVID-19 Slovenija in v novici na spletni strani FRI.