FORESIGHT COVID-19

ФОРСАЙТ COVID-19: АНАЛІЗ ХВИЛЬ ЗАХВОРЮВАНОСТІ НА COVID-19, ВИКЛИКАНИХ ВАРІАНТАМИ DELTA ТА OMICRON ВІРУСУ SARS-CoV-2

Дата публікації 04.01.2022

Зміст

Вступ

1. Математичні і обчислювальні інструменти, які застосовувалися для виконання дослідження

2. Характер поширення варіантів Delta та Omicron вірусу SARS-CoV-2 в Україні і світі

2.1. Особливості поширення COVID-19, викликані варіантом Delta SARS-CoV-2

2.2. Особливості поширення та перебігу захворюваності на COVID-19, викликаної варіантом Omicron вірусу SARS-CoV-2

3. Дослідження явища поширення варіантів Delta та Omicron вірусу SARS-CoV-2 в Україні

3.1. Аналіз динаміки захворюваності в Україні, викликаної варіантом Delta вірусу SARS-CoV-2

3.2. Прогнозування динаміки розвитку нової хвилі COVID-19 в Україні, викликаної варіантом Omicron SARS-CoV-2, з використанням нейронної мережі типу «прямого перцептрона»

3.3. Дослідження поширення COVID-19 в м. Києві і областях України

Висновки

Посилання

Команда проєкту

Вступ

Наведене дослідження подальшого поширення COVID-19 виконано спільною командою науковців Світового центру даних «Геоінформатика і сталий розвиток» КПІ ім. Ігоря Сікорського та Інституту епідеміології та інфекційних хвороб ім. Л.В. Громашевського НАМН України і є продовженням серії дослідженнь:

У попередньому дослідженні [1] Форсайт COVID-19: циклічні закономірності поширення пандемії і вплив вакцинації на характер її подальшого затухання виконано прогнозування динаміки розвитку нової, четвертої хвилі COVID-19 в Україні, викликаної Delta-штамом, на 200 днів уперед, з використанням методу порівняльного аналізу і нейронної мережі типу «прямого перцептрона». Це дослідження дозволило отримати характер плину хвороби і часові відмітки її стрімкого зростання і згасання [2] з похибкою 20%, що вважається релевантним результатом для такого типу прогнозів (рис. 1).

Рис. 1. Порівняння реальних даних (синій колір) з прогнозними (червоний колір) поширення варіанту Delta вірусу SARS-CoV-2 у серпні-грудні 2021 року [1, 9]

Разом з тим, станом на кінець грудня 2021 року-початок січня 2022 року в різних регіонах світу, і зокрема в Південній Африці, США, країнах Західної Європи (Великобританії, Франції, Іспанії, Італії та інших) почав набувати стрімкого зростання варіант Omicron вірусу SARS-CoV-2. Цей новий варіант швидко поширюється у світі і зокрема у напрямку Східного регіону Європи, в тому числі і у напрямку України (рис. 2,3).

Рис. 2. Дані щодо загальної кількості підтвердженних випадків COVID-19 у світі станом на 29 грудня 2021 року [3]

Рис. 3. Дані щодо тижневої захворюваності на COVID-19 у світі за 23-29 грудня 2021 року [3]

Виникає обгрунтоване побоювання, що після завершення Новорічних і Різдв’яних свят 2022 року, які будуть супроводжуватися інтенсивним пересуванням людей, перш за все в межах європейського континенту, в Україні може розпочатися чергове зростання нових випадків хвороби, викликаних поширенням варіанту Omicron вірусу SARS-CoV-2.

Виходячи з цього, головною метою наведеного дослідження є вивчення явища поступового заміщення і витиснення варіанту Delta варіантом Omicron вірусу SARS-CoV-2, прогнозування нового підйому захворюваності, пов’язаної зі штамом Omicron, розрахунок параметрів нової хвилі коронавірусу в Україні та її регіонах.

1. Математичні і обчислювальні інструменти, які застосовувалися для виконання дослідження

Для виконання цього дослідження застосовувалася група аналітичних інструментів, зокрема технічні індикатори для роботи з даними, які ефективно використовуються в задачах відстеження основних тенденцій та виявлення «торгових сигналів» на фондових ринках [4-6], нейронна мережа типу «прямого перцептрону» [7] та інші.

В дослідженні було застосовано наступні базові індикатори:

індикатор сили тренду «IVAR»;
індикатор волатильності «АТР».

Індикатор «IVAR» дозволяє аналізувати силу наявного тренду або стверджувати про його відсутність в даних. Дія цього показника базується на фрактальних характеристиках часових рядів. Якщо значення індикатора знаходяться вище відмітки 0.5, це означає, що тенденція відсутня, причому чим ближче це значення до 1, тим більше впевненості у такому висновку. І, навпаки, значення індикатора нижче рівня 0.5 вказує на наявність тренду (не важливо якого), і чим ближче це значення до 0, тим сильніша відповідна тенденція.

Індикатор «АТР» – дозволяє оцінювати волатильність даних, що характеризує рівень їх мінливості у часі. Чим вищим є значення цього індикатора – тим вищою є ймовірність зміни існуючої тенденції.

2. Характер поширення варіантів Delta та Omicron вірусу SARS-CoV-2 в Україні і світі

2.1. Особливості поширення COVID-19, викликані варіантом Delta SARS-CoV-2

Вперше штам Delta був виявлений у зразках матеріалу від хворих в Індії, що пережила потужну і смертоносну хвилю захворювань з квітня по червень 2021 року (рис. 4).

Рис. 4. Динаміка нових виявлених хворих в Індії на кінець грудня [3]

У країнах Західної Європи захворюваність, викликана варіантом DeltaSARS-CoV-2, почала зростати з початку літа 2021 року, але оскільки рівень вакцинації населення там був на достатньо високому рівні – близько 60% і вище, для країн цього регіону дана хвиля пандемії не була такою потужною, як попередні.

Значно гірші наслідки від поширення цього варіанту вірусу мали місце в Україні у зв’язку з низьким рівнем щеплення населення країни станом на серпень 2021 року (нижчим за 10%). З рис. 1 бачимо, що протягом третьої декади серпня – кінця грудня 2021 року в Україні значно зросла інтенсивність епідемії COVID-19 та летальність, викликана варіантом Delta вірусу SARS-CoV-2. За антирейтингом нових випадків за добу – 27246 (30 жовтня 2021 року) Україна була одним з європейських лідерів. Як і прогнозувалося, вже в середині грудня відбувся приблизно подвійний спад нових випадків, а станом на кінець грудня 2021 року цей спад склав 4,4 рази.

На рис. 5 наведені дані щодо щоденної захворюваності на COVID-19 у світі (сірий колір, шкала ліворуч) та в Україні (синій колір, шкала праворуч).

Рис. 5.Дані щодо щоденної захворюваності на COVID-19 у світі (сірий колір, шкала ліворуч) та в Україні (синій колір, шкала праворуч) [8,9]

2.2. Особливості поширення та перебігу захворюваності на COVID-19, викликаної варіантом Omicron вірусу SARS-CoV-2

Станом на 29 грудня 2021 року в Україні виявлено 6 випадків COVID-19, викликаних варіантом Omicron вірусу SARS-CoV-2, із них 5 ідентифіковано в ДУ «Інститут епідеміології та інфекційних хвороб ім. Л.В. Громашевського НАМН України». Оскільки випадки зареєстровані в м. Києві, Київській області, Львові і Дніпрі, можна очікувати подальшого швидкого поширення цього вірусу.

Наразі невідомо, наскільки ефективно варіант Omicron може поширюватися від людини до людини. Заміна Delta на Omicron як переважаючого варіанту в Південній Африці викликає занепокоєння відносно того, що варіант Omicron може передаватися швидше, ніж Delta, але поки що остаточного висновку вчених немає. Однак аналіз змін у спайк-білку цього вірусу показує, що варіант Omicron, ймовірно, має підвищену передачу в порівнянні з оригінальним вірусом SARS-CoV-2 [10].

Це підтверджують і останні дані щодо стрімкого зростання випадків у Західній Європі і США (станом на 29 грудня: Велика Британія – 183 037, Франція – 208 099, Іспанія – 100 760, Італія – 98 030, США – 465 670 випадків) [8]. У той же час, кількість щоденних летальних випадків у цих країнах значно зменшилася (відповідно 57, 184, 78, 136 і 1777 випадків). Це дозволяє припустити, що й в Україні перебіг наступної хвилі COVID-19 щодо клінічних проявів цієї хвороби буде легшим ніж попередні. Однак треба ураховувати ризики надмірного навантаження на систему охорони здоров’я за рахунок різкого збільшення кількості пацієнтів.

Також треба наголосити на тому, що в Україні розпочалася циркуляція вірусу грипу, що підтверджують результати досліджень, проведених в ДУ «Інститут епідеміології та інфекційних хвороб ім. Л.В. Громашевського НАМН України» (ідентифіковано штами вірусу грипу H3N2 і B). Ця обставина додатково вплине як на рівні захворюваності під час наступної хвилі COVID-19, так і викличе необхідність диференціальної діагностики COVID-19 і грипу.

Тому, наведене дослідження присвячене вивченню поширення пандемії COVID-19, викликаної варіантами Deltaта Omicron вірусу SARS-CoV-2,у міжнародному вимірі та у розрізі регіонів України на часовому відрізку (кінець 2021 – початок 2022 років).

3. Дослідження явища поширення варіантів Delta та Omicron вірусу SARS-CoV-2 в Україні

3.1. Аналіз динаміки захворюваності на COVID-19, викликаної варіантом Delta вірусу SARS-CoV-2

Хвиля хвороби, викликана варіантом Delta вірусу SARS-CoV-2, почала розвиватись в Україні наприкінці серпня (рис. 6). Рівень вакцинації населення України на той момент становив близько 10%-12%, чого було не достатньо для захисту населення від тяжких наслідків хвороби, а медичну систему України - від перенавантаження.

Рис. 6. Динаміка нових виявлених хворих в Україні на кінець грудня 2021 року [9]

Летальність на пікових позначках Delta-хвилі сягала близько 860 осіб на добу, що більш ніж удвічі перевищувало рівень летальності попередньої хвилі (рис. 6а).

Рис. 6а. Динаміка добової летальності в Україні від COVID-19 на часовому відрізку [9]

Останній довгостроковий прогноз згладженої кривої рівня щоденних нових випадків (на 200 днів уперед), який команда проекту робила наприкінці вересня [1], виглядав наступним чином (рис. 7): максимальна позначка сягала 18000 -18500 випадків на добу в середині листопада 2021 року, а подвійний спад цієї хвилі припав на середину листопада – на початок грудня 2021 року.

Рис. 7. Прогноз згладженої кривої рівня щоденних нових випадків COVID-19 в Україні на 200 днів уперед, починаючи з 19 вересня 2021 року [1]

Згідно з офіційною статистичною інформацією [9] найвищий рівень згладженої за тиждень кривої нових випадків COVID-19, викликаних варіантом Delta, в Україні припав на 27.10.2021-2.11.2021 і сягнув позначки – 23333 осіб. Усього у ті дні хворіло біля 509 тис. осіб.

Коли рівень повністю вакцинованих осіб досяг 20.2% (15.11.2021р.), хвиля захворюваності пішла на спад, а наприкінці грудня 2021 року середнє значення за тиждень захворюваності знизилась до 4.5 тис. випадків на добу. Вже станом на 31.12.2021 року в країні було повністю вакциновано 2 дозами 31,2% громадян, хворіли 102892 особи.

Наразі з рис. 6 видно, що хвиля захворюваності, викликана Delta-штамом та значення коефіцієнту волатильності спадають, що дає надію на продовження спадної тенденції протягом зимових свят і досягнення свого мінімуму протягом першої декади січня 2022 року на рівні 3-5 тисяч нових інфікованих осіб за добу. Індикатор сили тренду «IVAR» знаходиться ненабагато нижче критичної позначки 0.5 зі значенням 0.46, що може означати затухання сили спадної тенденції на цьому відрізку часу.

3.2. Прогнозування динаміки розвитку нової хвилі COVID-19 в Україні, викликаної варіантом Omicron SARS-CoV-2, з використанням нейронної мережі типу «прямого перцептрона»

Як зазначено в розділі 2.2 цього дослідження, на даний момент США, країни Західної Європи, Велика Британія демонструють дуже високу кількість щоденних нових випадків, викликаних варіантом OmicronSARS-CoV-2, що був уперше виявлений у Південній Африці. Вчені стверджують, що новому варіанту вірусу притаманна вища контагіозність, але менш важке протікання хвороби ніж при Delta - штамі. Також новий штам вражає навіть людей, що недавно перехворіли і мали б мати стійкий природний імунітет, а також людей, що пройшли повний курс вакцинації.

Зокрема для Південної Африки, де хвиля, викликана варіантом Omicron, почала вже відступати (хоча була найбільш потужною за весь період пандепідемії), рівень згладженої летальності за тиждень не набував високих позначок (рис. 8, 9).

Рис. 8. Розвиток епідемії COVID-19 у Південній Африці [8]

Рис. 9. Крива тижневих згладжених значень добової летальності від COVID-19, повязаної з варіантом Omicron SARS-CoV-2, у Південній Африці [8]

Українські епідеміологи передбачають, що в Україні хвиля, викликана варіантом Omicron, може розпочатися вже у середині січня і набути свого апогею у лютому 2022 року.

Для перевірки цієї гіпотези виконаємо довгостроковий прогноз (на 100 днів уперед) на основі використання нейронної мережі типу «прямого перцептрона» [7]. При виконанні прогнозу на вхід нейронної мережі подавалися відрізки даних довжиною 100 значень, а до прихованого шару включалися 10 нейронів. За таких умов нейронна мережа була здатна адекватно обробляти більшу кількість вхідних даних.

Розбивши наявні 624 відрізки даних на вибірки для навчання та тестування нейронної мережі, на тестовій множині було отримано похибку МАРЕ = 4.82%. Результати виконаного довгострокового прогнозу наведено на Рис. 10. Бачимо, що спадаюча хвиля захворюваності, викликаної Delta-штамом може досягти свого мінімуму протягом першої декади січня 2022 року на рівні 3-5 тисяч нових інфікованих осіб за добу.

А вже починаючи з середини січня може розпочатися зростання наступної хвилі захворюваності, викликаної варіантом Omicron SARS-CoV-2. Ця хвиля за показниками може бути близькою до попередньої. Вона ймовірно досягне свого максимуму в середині лютого 2022 року на рівні 23-25 тисяч інфікованих осіб за добу. Її поступовий спад прогнозується в березні-квітні 2022 року.

Рис. 10. Прогноз захворюваності на COVID-19 в Україні на 100 днів вперед з використанням нейронної мережі типу «прямого перцептрона»

Відповідно до даних [8], новий варіант вірусу Omicron SARS-CoV-2 викликає більшу кількість заражень у порівнянні з Delta-штамом, проте значна кількість захворювань проходить у більш легкій, а іноді і в безсимптомній формі.

Оскільки система тестування і рівень повної вакцинації в Україні значно відрізняються від відповідних систем, наприклад, у Великій Британії, не можна стверджувати, що статистика і перебіг наступної хвилі захворювання на COVID-19, викликаної варіантом Omicron вірусу SARS-CoV-2, в Україні будуть схожими на Західно-Європейські показники.

В названих країнах населення отримує від держави безкоштовні експрес-тести і досить відповідально ставиться до само-тестування перед відвіданням публічних місць та контактами з літніми людьми, що сприяє виявленню значної кількості безсимптомних випадків, які поповнюють статистику.

3.3. Дослідження поширення COVID-19 в м. Києві і областях України

В цьому розділі виконаємо аналіз динаміки нових виявлених хворих та коефіцієнта вразливості населення до хвороби у м. Києві та областях України. Під коефіцієнтом вразливості KA(n) за добу nбудемо розуміти відношення кількості людей, які померли за добу, до суми кількості померлих і осіб, що одужали за цю ж добу.

KA(n):= R1(n) / (R1(n) + R2(n)),

де R1(n) - це кількість людей, які померли за добу n, а R2(n) - це кількість людей, які одужали за добу n.

3.3.1. Місто Київ

У м. Києві з середини листопада спостерігався незначний спадний тренд добового приросту нових випадків COVID-19. Проте значення волатильності знаходяться на високому рівні, а значення індикатора сили тренду ненабагато нижче за критичну позначку 0.5, що свідчить про недостатню силу спадної тенденції.

Рис. 11. Аналіз динаміки нових виявлених хворих у м. Києві станом на кінець грудня 2021 року

Рис. 11а. Аналіз динаміки коефіцієнта вразливості до хвороби за добу у м. Києві станом на кінець грудня 2021 року

На відміну від більшості областей України остання хвиля у м. Києві була менш потужною за попередні, можливо на цей факт вплинуло те, що відсоток вакцинованого населення в місті є найвищим в Україні.

Рівень госпіталізацій у Києві складає 26 осіб на 100 тис. населення і спадає протягом трьох останніх днів. Завантаженість ліжок з киснем знаходиться на рівні 25%.

3.3.2. Вінницька область

Рис. 12. Аналіз динаміки нових виявлених хворих у Вінницькій області станом на кінець грудня 2021 року

Рис. 12а. Аналіз динаміки коефіцієнта вразливості до хвороби за добу у Вінницькій області станом на кінець грудня 2021 року

З середини листопада кількість виявлених хворих спадає, як і значення волатильності даної кривої. Індикатор сили тренду свідчить про впевненість спадної тенденції, його позначки близькі до 0.25, а отже скоріше за все кількість нових випадків найближчим часом продовжить спадати.

Рівень госпіталізацій в області складає 42 осіб на 100 тис. населення і спадає протягом трьох останніх днів. Завантаженість ліжок з киснем знаходиться на рівні 30%.

1.3.3. Волинська область

Рис. 13. Аналіз динаміки нових виявлених хворих у Волинській області станом на кінець грудня 2021 року

Рис. 13а. Аналіз динаміки коефіцієнта вразливості до хвороби за добу у Волинській області станом на кінець грудня 2021 року

Достатньо впевнена спадна тенденція спостерігається з кінця листопада, рівень волатильності зменшується, а сила тенденції вказує на її продовження в найближчий час.

Зараз Волинська область залишається у червоній зоні через відсутність спадання показників динаміки госпіталізацій, але з 24 грудня показники вказують на покращення ситуації.

Рівень госпіталізацій у області складає 35 осіб на 100 тис. населення і спадає протягом трьох останніх днів. Завантаженість ліжок з киснем знаходиться на рівні 24%.

3.3.4. Дніпропетровська область

Рис. 14. Аналіз динаміки нових виявлених хворих у Дніпропетровській області станом на кінець грудня 2021 року

Рис. 14а. Аналіз динаміки коефіцієнта вразливості до хвороби за добу у Дніпропетровській області станом на кінець грудня 2021 року

Стійке зниження останньої хвилі COVID-19, викликаної Delta-штамом відбувається в Дніпропетровській області. Показник сили тренду менший за значення 0.2.

На пікових позначках на початку листопада у області реєструвалось до 2500 нових випадків на добу, що було одним із найвищих показників серед областей України.

Станом на початок січня 2022 року рівень госпіталізацій у області складає 26 осіб на 100 тис. населення і спадає протягом останніх днів. Завантаженість ліжок з киснем знаходиться на рівні 19%.

3.3.5. Донецька область

Рис. 15. Аналіз динаміки нових виявлених хворих у Донецькій області станом на кінець грудня 2021 року

Рис. 15а. Аналіз динаміки коефіцієнта вразливості до хвороби за добу у Донецькій області станом на кінець грудня 2021 року

У Донецькій області захворюваність спадає з початку листопада 2021 року, проте волатильність залишається відносно високою, а індикатор сили тренду вказує на достатньо впевнену спадну тенденцію.

Зараз рівень госпіталізацій у області складає 24 осіб на 100 тис. населення і спадає протягом трьох останніх днів. Завантаженість ліжок з киснем знаходиться на рівні 24%.

3.3.6. Житомирська область

Рис. 16. Аналіз динаміки нових виявлених хворих у Житомирській області станом на кінець грудня 2021 року

Рис. 16а. Аналіз динаміки коефіцієнта вразливості до хвороби за добу у Житомирській області станом на кінець грудня 2021 року

Хвиля захворюваності, викликана Delta-штамом у Житомирській областімає суттєвий спад, волатильність знаходиться на низьких позначках, тренд має спадну тенденцію.

Рівень госпіталізацій у області складає 31 осіб на 100 тис. населення і знижується протягом останніх днів. Завантаженість ліжок з киснем знаходиться на рівні 22%.

3.3.7. Закарпатська область

Рис. 17. Аналіз динаміки нових виявлених хворих в Закарпатській області станом на кінець грудня 2021 року

Рис. 17а. Аналіз динаміки коефіцієнта вразливості до хвороби за добу у Закарпатській області станом на кінець грудня 2021 року

Для Закарпатської області хвиля, викликана Delta-штамом не стала такою руйнівною, як весіння хвиля епідемії. Максимальні позначки добової захворюваності знаходяться на рівні минулорічної осінньої хвилі. Станом на кінець грудня 2021 року спостерігається спадна тенденція.

Проте за рівнем госпіталізацій та завантаженості ліжок з киснем область демонструє гірші показники ніж у Дніпропетровській та Донецькій областях. Рівень госпіталізацій у області складає 40 осіб на 100 тис. населення і знижується протягом останніх днів. Завантаженість ліжок з киснем знаходиться на рівні 40%.

3.3.8. Запорізька область

Рис. 18. Аналіз динаміки нових виявлених хворих в Запорізькій області станом на кінець грудня 2021 року

Рис. 18а. Аналіз динаміки коефіцієнта вразливості до хвороби за добу у Запорізькій області станом на кінець грудня 2021 року

Хоча графік добової захворюваності демонструє впевнений спадний тренд, Запорізька область станом на 24 грудня залишається у червоній зоні карантину.

Рівень госпіталізацій у області складає 19 осіб на 100 тис. населення і спадає протягом декількох останніх днів. Завантаженість ліжок з киснем знаходиться на рівні 14%. Динаміка рівня госпіталізацій швидко знижується і скоро область може перейти у жовту карантинну зону.

3.3.9. Івано-Франківська область

Рис. 19. Аналіз динаміки нових виявлених хворих в Івано-Франківській області станом на кінець грудня 2021 року

Рис. 19а. Аналіз динаміки коефіцієнта вразливості до хвороби за добу у Івано-Франківській області станом на кінець грудня 2021 року

Добовий показник нових виявлених хворих у Івано-Франківській області знижується з 12 листопада, волатильність знаходиться на низьких позначках, має місце спадна тенденція.

Показники рівня госпіталізації та завантаженості ліжок з киснем залишаються достатньо високими. Рівень госпіталізацій у області складає 44 осіб на 100 тис. населення і має тенденцію до зниження. Завантаженість ліжок з киснем знаходиться на рівні 40%.

3.3.10. Київська область

Рис. 20. Аналіз динаміки нових виявлених хворих в Київській області станом на кінець грудня 2021 року

Рис. 20а. Аналіз динаміки коефіцієнта вразливості до хвороби за добу у Київській області станом на кінець грудня 2021 року

Остання хвиля епідемії навіть на пікових позначках залишалася нижчою за попередні і на даному етапі демонструє впевнене спадання.

Рівень госпіталізацій у області складає 25 осіб на 100 тис. населення і знижується протягом трьох останніх днів. Завантаженість ліжок з киснем знаходиться на рівні 33%.

3.3.11. Кіровоградська область

Рис. 21. Аналіз динаміки нових виявлених хворих в Кіровоградській області станом на кінець грудня 2021 року

Рис. 21а. Аналіз динаміки коефіцієнта вразливості до хвороби за добу у Кіровоградській області станом на кінець грудня 2021 року

У області хвиля захворюваності, викликана Delta-штамом також має тенденцію до суттєваго спаду, волатильність є низькою.

Рівень госпіталізацій у області складає 27 осіб на 100 тис. населення і спадає протягом останніх днів. Завантаженість ліжок з киснем знаходиться на рівні 35%.

3.3.12. Луганська область

Рис. 22. Аналіз динаміки нових виявлених хворих в Луганській області станом на кінець лютого 2021 року

Рис. 22а. Аналіз динаміки коефіцієнта вразливості до хвороби за добу у Луганській області станом на кінець грудня 2021 року

Остання хвиля епідемії, викликаної Delta-штамом у області виявилась значно потужнішою від попередніх. Пікові позначки удвічі вищі від минулої осінньої та весняної хвиль.

Показники захворюваності у області демонструють впевнене спадання з третьої декади жовтня, станом на кінець грудня показники волатильності є майже нульовими, а спадна тенденція впевненою.

Рівень госпіталізацій у області складає 24 осіб на 100 тис. населення і знижується протягом останніх днів. Завантаженість ліжок з киснем знаходиться на рівні 15%.

3.3.13. Львівська область

Рис. 23. Аналіз динаміки нових виявлених хворих у Львівській області станом на кінець грудня 2021 року

Рис. 23а. Аналіз динаміки коефіцієнта вразливості до хвороби за добу у Львівській області станом на кінець грудня 2021 року

Як і у переважній більшості західних областей України, хвиля, викликана Delta-штамом виявилася менш потужною за попередню з точки зору виявлення нових випадків.

Наразі Львівська область демонструє впевнений спадний тренд з низькими значеннями волатильності, а індикатор сили тренду вказує на те, що даний тренд з високою ймовірністю продовжиться найближчим часом.

Рівень госпіталізацій у області складає 25 осіб на 100 тис. населення і останнім часом знижується. Завантаженість ліжок з киснем знаходиться на рівні 23%.

3.3.14. Миколаївська область

Рис. 24. Аналіз динаміки нових виявлених хворих в Миколаївській області станом на кінець грудня 2021 року

Рис. 24а. Аналіз динаміки коефіцієнта вразливості до хвороби за добу у Миколаївській області станом на кінець грудня 2021 року

Миколаївська область демонструє стрімкий тренд на зниження добових виявлених випадків, значення волатильності також зменшуються.

Рівень госпіталізацій у області складає 37 осіб на 100 тис. населення і знижується протягом трьох останніх днів. Завантаженість ліжок з киснем знаходиться на рівні 34%.

3.3.15. Одеська область

Рис. 25. Аналіз динаміки нових виявлених хворих в Одеській області станом на кінець грудня 2021 року

Рис. 25а. Аналіз динаміки коефіцієнта вразливості до хвороби за добу у Одеській області станом на кінець грудня 2021 року

Одеська область також є однією з найбільш уражених Delta-штамом серед усіх регіонів України, проте наразі ситуація почала стабілізуватися.

Волатильність протягом кількох останніх днів є низькою, тенденція на спадання нових випадків схильна до продовження.

Рівень госпіталізацій у області станом на 24 грудня складає 22 особи на 100 тис. населення і знижується протягом трьох останніх днів. Завантаженість ліжок з киснем знаходиться на рівні 20%.

3.3.16. Полтавська область

Рис. 26. Аналіз динаміки нових виявлених хворих у Полтавській області станом на кінець грудня 2021 року

Рис. 26а. Аналіз динаміки коефіцієнта вразливості до хвороби за добу у Полтавській області станом на кінець грудня 2021 року

Остання хвиля, викликана Delta-штамом у Полтавській області була практично удвічі потужнішою за попередню. Проте з першої декади листопада кількість нових випадків почала знижуватися. Волатильність все ще зберігається на достатньо великих позначках, а показник сили тренду близький до 0.4, що свідчить про не надто сильниу і впевнену спадну тенденцію.

Показник рівня госпіталізацій у області станом на 24 грудня складає 30 осіб на 100 тис. населення і знижується протягом трьох останніх днів. Завантаженість ліжок з киснем знаходиться на рівні 24%.

3.3.17. Рівненська область

Рис. 27. Аналіз динаміки нових виявлених хворих в Рівненській області станом на кінець грудня 2021 року

Рис. 27а. Аналіз динаміки коефіцієнта вразливості до хвороби за добу у Рівненській області станом на кінець грудня 2021 року

Рівненська область демонструє впевнений тренд на завершення поточної хвилі епідемії, викликаної Delta-штамом, рівень волатильності низький.

Показник рівня госпіталізацій у області станом на 24 грудня складає 26 осіб на 100 тис. населення і останнім часом знижується. Завантаженість ліжок з киснем знаходиться на рівні 23%.

3.3.18. Сумська область

Рис. 28. Аналіз динаміки нових виявлених хворих в Сумській області станом на кінець грудня 2021 року

Рис. 28а. Аналіз динаміки коефіцієнта вразливості до хвороби за добу у Сумській області станом на кінець грудня 2021 року

У Сумській області стрімкий спад нових випадків COVID-19 відбувся після 30 жовтня 2021 року, волатильність знижується, а індикатор сили тренду вказує на стрімкий спад хвилі, викликаної Delta-штамом.

Показник рівня госпіталізацій у області станом на 24 грудня складає 34 особи на 100 тис. населення і знижується протягом трьох останніх днів. Завантаженість ліжок з киснем знаходиться на рівні 24%.

3.3.19. Тернопільська область

Рис. 29. Аналіз динаміки нових виявлених хворих в Тернопільській області станом на кінець грудня 2021 року

Рис. 29а. Аналіз динаміки коефіцієнта вразливості до хвороби за добу у Тернопільській області станом на кінець грудня 2021 року

У Тернопільській області показники захворюваності трималися на пікових значеннях з середини жовтня до початку листопада 2021 року, після чого стали стрімко знижуватись. Наразі показники волатильності є відносно низькими, тренд демонструє достатньо впевнену тенденцію до спадання.

Рівень госпіталізацій у області складає 30 осіб на 100 тис. населення і знижується протягом трьох останніх днів. Завантаженість ліжок з киснем знаходиться на рівні 32%.

3.3.20. Харківська область

Рис. 30. Аналіз динаміки нових виявлених хворих в Харківській області станом на кінець грудня 2021 року

Рис. 30а. Аналіз динаміки коефіцієнта вразливості до хвороби за добу у Харківській області станом на кінець грудня 2021 року

Харківська область демонструвала пікові значення рівня добової захворюваності з початку жовтня до початку листопада 2021 року. Наразі волатильність процесу є низькою, наявний впевнений тренд на спадання.

Рівень госпіталізацій у області складає 31 особу на 100 тис. населення і останнім часом знижується. Завантаженість ліжок з киснем знаходиться на рівні 25%.

3.3.21. Херсонська область

Рис. 31. Аналіз динаміки нових виявлених хворих в Херсонській області станом на кінець грудня 2021 року

Рис. 31а. Аналіз динаміки коефіцієнта вразливості до хвороби за добу у Херсонській області станом на кінець грудня 2021 року

Для Херсонської області хвиля, викликана Delta-штамом виявилась майже втричі потужнішою за дві попередні хвилі. Можливо тому, що через низькі показники захворюваності протягом 2020 року та першої половини 2021 року населення не набуло колективного імунітету. Пікові показники спостерігалися у третій декаді жовтня 2021 року після чого розпочався стрімкий спад.

Наразі продовжується впевнена тенденція до зниження поточної хвилі епідемії.

Рівень госпіталізацій у області складає 27 осіб на 100 тис. населення і має тенденцію до зниження. Завантаженість ліжок з киснем знаходиться на рівні 16%.

3.3.22. Хмельницька область

Рис. 32. Аналіз динаміки нових виявлених хворих в Хмельницькій області станом на кінець грудня 2021 року

Рис. 32а. Аналіз динаміки коефіцієнта вразливості до хвороби за добу у Хмельницькій області станом на кінець грудня 2021 року

У Хмельницькій області хвиля епідемії, викликана Delta-штамом сягала рівня попередньої хвилі, щоправда з удвічі меншими показниками волатильності. Наразі спостерігається достатньо впевнена тенденція на спадання кількості нових виявлених випадків.

Рівень госпіталізацій у області складає 43 особи на 100 тис. населення і знижується протягом останніх днів. Завантаженість ліжок з киснем знаходиться на рівні 32%.

3.3.23. Черкаська область

Рис. 33. Аналіз динаміки нових виявлених хворих в Черкаській області станом на кінець грудня 2021 року

Рис. 33а. Аналіз динаміки коефіцієнта вразливості до хвороби за добу у Черкаській області станом на кінець грудня 2021 року

У Черкаській області захворюваність повільними темпами спадає з початку листопада 2021 року. Через достатньо високі значення волатильності тенденція на спадання не така впевнена, як у переважній більшості областей України.

Рівень госпіталізацій у області складає 26 осіб на 100 тис. населення і знижується протягом трьох останніх днів. Завантаженість ліжок з киснем знаходиться на рівні 29%.

3.3.24. Чернівецька область

Рис. 34. Аналіз динаміки нових виявлених хворих в Чернівецькій області станом на кінець грудня 2021 року

Рис. 34а. Аналіз динаміки коефіцієнта вразливості до хвороби за добу у Чернівецькій області станом на кінець грудня 2021 року

З початку листопада спостерігається стрімкий і впевнений тренд на зниження хвилі захворюваності, волатильність процесу знаходиться на низькому рівні.

Рівень госпіталізацій у області складає 39 осіб на 100 тис. населення і останнім часом знижується. Завантаженість ліжок з киснем знаходиться на рівні 26%.

3.3.25. Чернігівська область

Рис. 35. Аналіз динаміки нових виявлених хворих в Чернігівській області станом на кінець грудня 2021 року

Рис. 35а. Аналіз динаміки коефіцієнта вразливості до хвороби за добу у Чернігівській області станом на кінець грудня 2021 року

Пікові позначки останньої хвилі коронавірусу, викликаної Delta-штамом у Чернігівській області мали місце наприкінці жовтня 2021 року. Наразі ситуація стала стабільною. Спостерігаються низькі значення волатильності та впевнений тренд на спадання.

Рівень госпіталізацій в області найвищий по Україні і складає 47 осіб на 100 тис. населення, але останнім часом знижується. Завантаженість ліжок з киснем знаходиться на рівні 26%.

Таким чином, з використанням технічних індикаторів сили тренду і волатильності виконано дослідження характеру перебігу захворюваності, викликаної Delta-штамом для м. Києва та усіх областей України. Виявлено, що найменш впевненою виглядає спадна тенденція у м. Києві. Волатильність процесу в столиці України залишається на достатньо високому рівні, а сила спадного тренду – низька. Зазначене явище пояснюється більшою щільністю населення, більшим обсягом діагностики COVID-19, більш вираженою інтенсивністю міграційних процесів, початком циркуляції варіанта Omicron вірусу SARS-CoV-2. У решті областей України хвиля викликана, варіантом Delta вірусу SARS-CoV-2 стабільною спадає.

Динаміка у часі коефіцієнта вразливості до хвороби протягом усіх хвиль пандемії для кожної області України та м. Києва зберігається на рівні 0.1-0.2 залежно від регіону, що в поєднанні із зростанням абсолютної та пікової кількості хворих, під час кожної із наступних хвиль поширення хвороби, несе певні загрози з огляду на можливе перенавантаження системи охорони здоров’я України.

Висновки

Станом на кінець грудня 2021 року-початок січня 2022 року в різних регіонах світу почала набувати стрімкого зростання захворюваність на COVID-19, пов’язана з варіантом Omicron вірусу SARS-CoV-2. Цей вірус швидко поширюється у світі і зокрема у напрямку Східного регіону Європи, в тому числі і у напрямку України. Виходячи з цього, головною метою наведеного дослідження стало вивчення явища поступового заміщення і витиснення варіанту Delta варіантом Omicron вірусу SARS-CoV-2, прогнозування нового підйому захворюваності, обумовленого цим вірусом, розрахунок параметрів нової хвилі коронавірусу в Україні та її регіонах.
Враховуючи останні дані щодо стрімкого зростання випадків у Західній Європі і США (станом на 29 грудня 2021 року: Велика Британія – 183 037, Франція – 208 099, Іспанія – 100 760, Італія – 98 030, США – 465 670 випадків), можна припустити більш швидку передачу вірусу Omicron у порівнянні з Delta. У той же час, кількість щоденних летальних випадків у цих країнах значно зменшилася (відповідно 57, 184, 78, 136 і 1777 випадків). Це дозволяє припустити, що й в Україні перебіг наступної хвилі COVID-19, викликаної варіантом Omicron, щодо клінічних проявів цієї хвороби буде легшим ніж попередні.
Найвищий рівень згладженої за тиждень кривої нових випадків COVID-19, викликаних варіантом Delta, в Україні припав на 27.10.2021-2.11.2021 і сягнув позначки – 23333 осіб. Усього у ті дні хворіло біля 509 тис. осіб. Коли рівень повністю вакцинованих осіб досяг 20.2% (15.11.2021р.), хвиля захворюваності пішла на спад, а наприкінці грудня 2021 року середнє значення за тиждень захворюваності знизилась до 4.5 тис. випадків на добу. Вже станом на 31.12.2021 року в країні було повністю вакциновано 2 дозами 31,2% громадян, хворіли 102892 особи. Наразі хвиля захворюваності, викликана варіантом Delta, та значення коефіцієнту волатильності спадають, що дає надію на продовження спадної тенденції протягом зимових свят і досягнення свого мінімуму протягом першої декади січня 2022 року на рівні 3-5 тисяч нових інфікованих осіб за добу.
З використанням технічних індикаторів сили тренду і волатильності виконано дослідження характеру перебігу захворюваності, викликаної варіантом Delta вірусу SARS-CoV-2 в Україні. Виявлено, що волатильність процесу в м. Києві, у порівнянні з іншими регіонами України, залишається на достатньо високому рівні, а сила спадного тренду – низька. Зазначене явище пояснюється більшим обсягом діагностики COVID-19, більшою щільністю населення, більш вираженою інтенсивністю міграційних процесів, що сприяють підвищенню передачі збудника інфекції, початком циркуляції варіанта Omicron вірусу SARS-CoV-2. У решті областей України хвиля, викликана варіантом Delta вірусу SARS-CoV-2, стабільно спадає.
Динаміка у часі коефіцієнта вразливості до хвороби протягом усіх хвиль пандемії для кожної області України та м. Києва зберігається на рівні 0.1-0.2 залежно від регіону, що в поєднанні із зростанням абсолютної та пікової кількості хворих, під час кожної із наступних хвиль поширення хвороби, несе певні загрози з огляду на кількість летальних наслідків та можливе перенавантаження системи охорони здоров’я України.
В Україні розпочалася циркуляція варіанту Omicron вірусу SARS-CoV-2 та вірусу грипу H3N2 і B. Це вплине як на рівні захворюваності під час наступної хвилі, так і викличе необхідність диференціальної діагностики COVID-19 і грипу. Для перевірки цієї гіпотези виконано довгостроковий прогноз (на 100 днів уперед) на основі використання нейронної мережі типу «прямого перцептрона». Результати прогнозу з похибкою МАРЕ = 4.82% вказують на те, що протягом другої декади січня 2022 року може розпочатися зростання наступної хвилі захворюваності, викликаної варіантом Omicron SARS-CoV-2. Ця хвиля ймовірно досягне свого максимуму в середині лютого 2022 року на рівні 23-25 тисяч інфікованих осіб за добу. Її поступовий спад прогнозується в березні-квітні 2022 року. Однак треба ураховувати той факт, що рівні офіційної захворюваності будуть у значній мірі залежати від обсягу лабораторної діагностики, а тривалість хвилі – від обсягу протиепідемічних заходів.

Посилання

Форсайт COVID-19: Циклічні закономірності поширення пандемії COVID-19 і вплив вакцинації на характер її подальшого затухання в Україні та світі, World Data Center for Geoinformatics and Sustainable Development
Operational monitoring of the COVID-19 situation by the National Health Service of Ukraine (dashboard).
World Health Organization.
Peter Navarro, When the Market Moves, Will You Be Ready? McGraw-Hill Education, 2003.
Attilio Meucci, Risk and Asset Allocation. (Springer Finance) 1st ed. 2005. Corr. 3rd printing, 2009
Marcos Lopez de Prado, Advances in Financial Machine Learning. John Wiley & Sons, Inc, 2018.
Саймон Хайкин Нейронные сети: полный курс = Neural Networks: A Comprehensive Foundation. — 2-е изд. — М.: «Вильямс», 2006. — С. 1104. — ISBN 0-13-273350-1.
Worldometers.
Minfin.com.ua.
Science Brief: Omicron (B.1.1.529) Variant. Centers for Disease Control and Prevention.

Науковий керівник проєкту: М.З. Згуровський.

Команда проєкту:

Світовий центр даних «Геоінформатика і сталий розвиток» КПІ ім. Ігоря Сікорського	Інститут епідеміології та інфекційних хвороб ім. Л.В. Громашевського НАМН України
А.О. Болдак, С.В. Гапон, Н.В. Горбань, К.В. Єфремов, П.О. Касьянов, О.П. Купенко, М.М. Перестюк, І.О. Пишнограєв	В. І. Задорожна, Н.П. Винник


© World Data Center for Geoinformatics and Sustainable Development	© ДУ «Інститут епідеміології та інфекційних хвороб ім. Л.В. Громашевського НАМН України»
January 04, 2022

WORLD DATA CENTER

FORESIGHT COVID-19

ФОРСАЙТ COVID-19: АНАЛІЗ ХВИЛЬ ЗАХВОРЮВАНОСТІ НА COVID-19, ВИКЛИКАНИХ ВАРІАНТАМИ DELTA ТА OMICRON ВІРУСУ SARS-CoV-2

Need some data?

Who are we?

Contact information