Herausforderung Covid-19

Der Coronavirus SARS-CoV-2 bringt Herausforderungen mit sich. Ich würde hier gerne einige davon aufzeigen, um damit ein Nachdenken und eine Diskussion für mögliche Lösungen anzustoßen!

Im ersten Teil gehe ich mithilfe von ein paar Zahlen und Annahmen darauf ein, wieso ich glaube, dass der Virus uns noch einige Zeit (mehrere Jahre?) beschäftigen wird. Im zweiten Teil liste ich Herausforderungen auf.

In den Medien ist zurzeit häufig die folgende Grafik zu sehen. Die Kernaussage: Wir müssen die Ausbreitung verlangsamen, um den Hochpunkt der Kurve unter die Kapazität des Gesundheitssystems zu bekommen. Der Hochpunkt entspricht dem Maximum an Menschen, die zeitgleich infiziert sind. Dieses Maximum an Fällen muss vom Gesundheitssystem gestemmt werden können. Falls nicht, befinden wir uns in einem Stadium der medizinischen Unterversorgung und müssen mit entsprechenden Konsequenzen rechnen. Dieser Appell der Verlangsamung der Ausbreitung ist völlig richtig und momentan sehr wichtig. Wenn ich die Grafik aus der Sicht eines Data Scientist betrachte, vermisse ich allerdings Zahlen an den Achsen! Im Folgenden ein Versuch.

Im Folgenden möchte ich versuchen, ein paar sinnvolle Zahlen an die Achsen zu schreiben. Dies beruht auf Schätzungen und Annahmen und ist eher suggestiv. Dennoch führe ich die Berechnungen durch, da ich glaube, dass diese Berechnungen helfen über die aktuelle Problematik nachzudenken.

Fangen wir mit der Kapazität des Gesundheitssystems an. Nehmen wir als Kapazitätsengpass die Anzahl der Betten auf Intensivstationen. Hierfür gäbe es auch andere Möglichkeiten, z.B. medizinisches Personal, Beatmungsgeräte, etc. Ich nehme hier die Betten, weil entsprechende Zahlen verfügbar sind und die Rechnung einfach ist. Insgesamt gibt es deutschlandweit 28.000 Betten auf Intensivstationen. Die derzeitige Auslastung beträgt 79% und somit sind 21% der Betten frei [1][2]. Damit stehen zurzeit 28.000 x 0.21 = 5.880 Betten zur Verfügung. Nehmen wir das also als Kapazität des Gesundheitssystems an.

Wie hoch ist nun die Anzahl an infizierten Personen? Schätzungen gehen davon aus, dass auf lange Sicht 60%-70% der deutschen Bevölkerung mit dem Virus infiziert sein werden [1]. In diesem Stadium spricht man von sogenannter Herdenimmunität und das Virus kann sich nicht mehr schnell in der Bevölkerung ausbreiten. Fahren wir also mit 60% fort. Die Bevölkerung in Deutschland beträgt aktuell 83.000.000 Menschen. Das bedeutet 83.000.000 x 0.6 = 49.800.000 infizierte Menschen. Nun müssen wir herausfinden wieviele davon wiederum eine Behandlung auf Intensivstation benötigen. Im Folgenden gehe ich davon aus, dass 1% aller Infizierten eine Behandlung auf Intensivstationen benötigen. Diese Zahl liegt unter der vom Chinese Control Center for Desease and Prevention berichteten Zahl von 5% [4]. Diese Studie betrachtet aber nur die bestätigten Fälle und hat nicht die Dunkelziffer eingerechnet. Da bei einer unbekannten Zahl an Menschen keine oder nur milde Symptome auftreten, sind diese nicht eingerechnet. Wie komme ich aber nun zu 1%?

Gehen wir dafür von einer Sterberate von 0.5% aus. Hier schwanken die Schätzungen auch stark und 0.5% ist am optimistischen Rand angesiedelt [3]. Ausgehend von Messungen des Chinese Control Center for Disease and Prevention [4] liegt die Erfolgsrate auf der Intensivstation bei etwa 50%.  Damit gelange ich zu der vorsichtigen Schätzung, dass 1% aller infizierten eine Behandlung auf Intensivstation benötigen. Dies entspricht 49.800.000 x 0.01 = 498.000 Menschen auf Intensivstation. Zur Erinnerung: In Deutschland gibt es aktuell 5.880 freie Betten auf Intensivstationen. Wenn also alle Covid-19 Erkrankungen zum gleichen Zeitpunkt auftreten, wäre die medizinische Versorgung zweifelsfrei nicht gewährleistet.

Wieviel Zeit brauchen wir aber, um diese 498.000 Menschen auf Intensivstationen mit 5.880 zur Verfügung stehenden Betten zu behandeln? Die Regeneration dauert im intensiven Fall 3-6 Wochen [1]. Gehen wir also wieder optimistisch von 3 Wochen auf Intensivstation aus. Dann benötigen wir also 498.000 * 3 = 1.494.000 Wochen in Betten auf Intensivstationen. Demgegenüber stehen wie eben berechnet 5.880 Betten. Das bedeutet jedes der zur Verfügung stehenden Betten ist 1.494.000 “Bettenwochen” / 5.880 Betten = 254 Wochen bzw. knapp 5 Jahre mit Covid-19 Patienten belegt! Nach dieser Rechnung muss bei derzeitiger Kapazität die Ausbreitung also auf 5 Jahre verlangsamt werden!

Ich habe hier übrigens angenommen, dass die Intensivfälle sich gleichmäßig über die 5 Jahre verteilen. Haben wir es allerdings mit einer Glocken-Kurve zu tun, wie oben im Bild, wird die Kapazität nur zu einem Zeitpunkt ausgenutzt (nämlich beim Maximum der infizierten Personen). Zu den anderen Zeitpunkten ist die Auslastung unter der Kapazität und dementsprechend würde sich die Zeit verlängern. In diesem Sinne sind die 5 Jahre also erneut optimistisch gerechnet.

Die Berechnungen sind aber grob und basieren auf der Annahme, dass die Kapazitäten und die Behandlung nicht verbessert werden. Weiterhin wird potenziell ein Impfstoff gefunden. Daher ist es falsch anzunehmen, dass wir tatsächlich 5 Jahre mit diesen aktuellen Einschränkungen wie geschlossene Schulen, Universitäten, Sportveranstaltungen, etc. leben müssen.  Ein Blick nach Südkorea und China kann uns einen Hinweis geben, wie es weitergehen könnte. Diese Staaten verzeichnen mittlerweile nur noch wenige Neuerkrankungen. Das bedeutet aber nicht, dass China und Südkorea zum Normalzustand zurückgekehrt sind. Der Erfolg wird in Südkorea den weit verfügbaren Tests zugeschrieben. Das macht es möglich Erkrankungen früh zu erkennen und damit die Zeit, in der Ansteckungen stattfinden können, zu verkürzen. Gleichzeitig hat Südkorea weniger Schließungen von Einrichtungen vorgenommen. Nichtsdestotrotz befinden sich noch 29.000 Menschen in Quarantäne und einige Einrichtungen sind noch geschlossen. Ebenso bleibt vorerst eine Überwachung von infizierten Personen über das Smartphone [5].

In China beobachten wir ebenso einen starken Rückgang der Neuinfizierungen. Die Region Wuhan hat am 23. Januar die Grenzen dicht gemacht. Knapp zwei Monate später sind die meisten Maßnahmen wieder aufgehoben. Eine 14-tägige Quarantäne für Ankommende am Flughafen wurde neu verordnet [6]. Ebenso bleiben noch stärkere Überwachungsmaßnahmen. Dazu zählt das Aufzeichnen der Reisehistorie über das Smartphone. Gegebenenfalls werden anschließend Zutritte verwehrt oder Quarantäne vorgeschrieben [7].

Meine Einschätzung ist daher, dass der Virus uns längere Zeit beschäftigen wird. Die Schließungen werden in einigen Wochen wieder aufgehoben werden können. Andere Maßnahmen werden allerdings längerfristig bleiben. Ebenso werden uns manche Probleme nur kurzfristig begleiten, andere eher langfristig. Dies führt mich zu den Herausforderungen. Meine Hoffnung ist es damit einen Anstoß zu Diskussionen, Kreativität und neuen Lösungen zu geben.

Neue Herausforderungen

  • Social Distancing: Versammlungen von großen Menschenmengen sind abgesagt. Dies macht viele Events (Messen, Konferenzen, Konzerte oder auch Hochzeiten) im bisherigen Stil nicht möglich. Auf kurze Sicht sind Leute isoliert in ihren Wohnungen. Besonders betroffen: Senioren, die alleine sind und gegebenenfalls Menschen mit Depressionen. Wie kann die Isolation angenehmer gestaltet werden? Wie können Menschen digital zusammenkommen? Können wir die #NachbarschaftsChallenge größer denken?
 
  • Beerdigungen: Wie kann man in Zeiten von Social Distancing (Verbote von Menschenmengen größer 100 Personen, Ausgangsverbot in mehreren Ländern) eine Beerdigung angemessen abhalten?
 
  • Medizinsche Engpässe: Covid-19 Testverfahren, Beatmungsgeräte: siehe zum Beispiel [8], N95 Masken: Können wir diese vielleicht recyclen? Oder selbst herstellen?, medizinisches Personal: Wie können wir das Personal entlasten? Können wir schnell neues Personal ausbilden?
 
  • Wie kann die Zeit in Isolation sinnvoll genutzt werden? Aktuell besonders betroffen sind Schüler und Studenten. In Madrid wird auf den Balkonen musiziert. Könnten hier Influencer zu täglichen Challenges aufrufen? “Ein Buch an einem Tag”, “10 Anrufe an Freunde und Familie”, “100 Liegestützen”, etc. Oder einer Gamifizierung von sinnvollen Tätigkeiten? Newton hat übrigens im Jahr 1666 die Quarantäne für die Entdeckung der Gesetze der Schwerkraft genutzt.
 
  • Welche Business Modelle gibt es für Restaurants, Hotels, Bars und Clubs? Erste Hotels werden bereits zu Krankenhäusern umgerüstet und Lieferando bietet kontaktlose Lieferung an.
 
  • Wie sollen Reisen mit Bus und Bahn in den nächsten Monaten aussehen? Wie können die Reisen sicher und auch komfortabel gestaltet werden, ohne wieder auf den Individualverkehr umzusteigen?
 
  • Je besser die Daten über die SARS-CoV-2 Ausbreitung sind, desto gezielter kann reagiert werden. Wie kann der Datenschutz damit vereinbart werden?
 
 

 

Quellen:

[1] https://www.welt.de/wirtschaft/article206486163/Coronavirus-Die-gefaehrliche-Knappheit-in-der-Intensivmedizin.html

[2] http://www.2019ncov.tatjanafesterling.de/portfolio.html

[3] https://medium.com/@tomaspueyo/coronavirus-act-today-or-people-will-die-f4d3d9cd99ca

[4] Wu, Zunyou, and Jennifer M. McGoogan. “Characteristics of and important lessons from the coronavirus disease 2019 (COVID-19) outbreak in China: summary of a report of 72 314 cases from the Chinese Center for Disease Control and Prevention.” Jama(2020).

[5] https://www.bbc.com/news/world-asia-51733145

[6] https://foreignpolicy.com/2020/03/11/china-new-normal-coronavirus-pandemic-quarantine-ai-fen-propaganda/

[7] https://www.tagesschau.de/ausland/coronavirus-apps-101.html

[8] https://hackaday.com/2020/03/12/ultimate-medical-hackathon-how-fast-can-we-design-and-deploy-an-open-source-ventilator/

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