Епідеміологічна ситуація в Україні і країнах Європи з настанням другої хвилі пандемії стрімко погіршується, що спонукає уряди країн до введення більш дієвих карантинних заходів. В цілому в Європі захворюваність в третій декаді жовтня зросла на 40%. Найвищі показники зростання нових випадків спостерігається у Франції (16%), Великобританії (11%), Іспанії (8%), Російській Федерації (8%), Італії (7%), Бельгії, Чехії та Польщі по 5%. Україна відноситься до групи країн з високими показниками щоденної захворюваності на рівні 7 – 9 тис. осіб.

Показники мобільності населення європейських країн відображають реакцію їх урядів на другу хвилі захворюваності. На цьому фоні спостерігалося зростання мобільності населення України протягом жовтня 2020 року, яке досягло свого максимуму під час місцевих виборів 25.10.20. Після чого мобільність в Україні повернулася до попереднього рівня 130-140% від базового показника початку року. В той же час, за рахунок введення жорстких карантинних обмежень протягом останнього тижня, в Італії, Іспанії, Франції, Німеччині та Бельгії цей показник знизився до 60%-70%, в Польщі та Румунії до 90%-100%.

Протягом останнього тижня (26.10.2020-31.10.2020) відмічається стрімка тенденція до збільшення кількості підтверджених випадків COVID-19 в Україні. Станом на ранок 31.10.2020р. зареєстрована найбільша кількість випадків за весь період епідемії - 8752 за добу. Це зростання захворюваності частково пояснюється підвищенням у 2-3 рази комунікативної активності близько 11 млн. осіб, які взяли безпосередню участь у місцевих виборах 25.10.2020 р. Активні контакти були і напередодні виборів, що повязано з підготовчими та агітаційними процесами. Збільшення кількості випадків COVID-19 в даному контексті подій цілком очікувано, тому що дотримання заходів протиепідемічної безпеки на практиці реалізовується не завжди правильно і не в повному обсязі.

Більше того, сам стрибок захворюваності на COVID-19, викликаний зазначеними місцевими виборами, очікується з 6 по 13 листопада 2020 р., враховуючи ряд моментів. Інкубаційний період в середньому триває 5-7 днів. На початок листопада 2020 року очікується зростання кількість осіб, котрі будуть мати симптоми ГРВІ. Але, як правило, більшість людей не звертається за медичною допомогою з перших днів захворювання, що не дозволяє зафіксувати усі випадки, які входили б до офіційної статистики. З 3-го, 4-го дня хвороби, коли відмічається посилення симптомів захворювання, пацієнти починають звертатися за медичною допомогою і такі випадки почнуть фіксуватися як підозри на COVID-19 з подальшим тестуванням і можливим підтвердженням випадків. Враховуючи неспроможність лабораторій видавати результати в день забору матеріалу для дослідження або наступного дня, затримка з реєстрацією випадків COVID-19 ймовірно відбудеться із запізненням на 5-7 днів.

Станом на 31.10.2020 р. всі області України не відповідають критерію завантаженості до 50% ліжок за останні 5 днів у ЗОЗ першої хвилі. В середньому в Україні цей показник становить 67,2%, що перевищує визначений критерій. Найбільший середній відсоток зайнятості ліжок на кінець жовтня 2020 року (підтверджені та підозрілі випадки разом) зафіксовано у Житомирській, Полтавській, Луганській, Одеській, Рівненській, Донецькій областях. В Житомирській області завантаженість ліжок наближається до повної, в м. Києві цей показник коливається в діапазоні 65 -75%. Від 50% до 60% завантаженість ліжок коливається у Волинській, Львівській, Дніпропетровській, Миколаївській, Тернопільській та Херсонській областях. Показник летальності в Україні тримається на рівні 2.04 %–2.36 % з тенденцією до зростання.

Наведене дослідження присвячено аналізу особливостей зростання другої хвилі COVID-19 під час сезону грипу та ГРВІ 2020-2021 років, за умов зростання інтенсивності комунікацій приблизно 11 млн. людей, які мали безпосереднє відношення до місцевих виборів 25.10.2020 р. та до підготовчих і агітаційних процесів напередодні виборів. Для порівняння виконується аналіз поширення хвороби в трьох групах країн: західної, центральної та східної Європи. Застосовується множина нейромережевих методів та метод подібності в математичному моделюванні для прогнозування епідемічних явищ в першій половині листопада 2020 року.

2. Стан мобільності населення України у порівнянні з іншими країнами Європи

Показники мобільності населення європейських країн відображають реакцію їх урядів на другу хвилі захворюваності. На цьому фоні спостерігалося зростання мобільності населення України протягом жовтня 2020 року, яке досягло свого максимуму під час місцевих виборів 25.10.2020. Після чого мобільність в Україні повернулася до попереднього рівня 130-140% від базового показника початку року. В той же час, за рахунок введення жорстких карантинних обмежень протягом останнього тижня, в Італії, Іспанії, Франції, Німеччині та Бельгії цей показник знизився до 60%-70%, в Польщі та Румунії до 90%-100%. Як і під час першої хвилі поширення хвороби Швеція не вводить жорсткі карантинні обмеження. Тим не менше, показники мобільності в цій країні нижчі за українські (рис. 1).

Рис. 1. Динаміка мобільності населення в Україні та країнах Європи під час поширення COVID-19

3. Особливості сезону грипу та ГРВІ 2020-2021 рр. під час епідемії COVID-19 в Україні

Настання традиційного сезону грипу та ГРВІ 2020-2021 рр. суттєво ускладнює ситуацію з поширенням COVID-19. Поточний сезон грипу та ГРВІ на часовому відрізку з 40-го (28.09.- 04.10.2020 р.) по 43-й тиждень включно (19.10.-25.10.2020 р.) за інтенсивним показником захворюваності (https://phc.org.ua) співставний з динамікою захворюваності попередніх сезонів (2018-2019 рр. та 2019-2020 рр.) (рис.2). Разом з тим, очікуваним було б зменшення загальної кількості зареєстрованих випадків грипу та ГРВІ. Це пов'язано з багаторічною циркуляцією збудників грипу та ГРВІ, наявністю певного рівня популяційного імунітету до них та важливим моментом є впровадження протиепідемічних заходів до початку сезону грипу та ГРВІ, пов’язаних з поширенням COVID-19, оскільки ці інфекції мають однаковий механізм передачі збудника.

Довідково

Рутинний епідеміологічний нагляд за грипом та ГРВІ здійснюється в усіх адміністративних регіонах України, а дозорний - у 6-ти областях України відповідно до географічного поділу (північ – м. Київ, схід – м. Суми та м. Харків, південь – м. Одеса, захід – м. Львів, центр – м. Кропивницький), який забезпечуються 7-ма закладами первинної медико-санітарної допомоги та 11-ма стаціонарними закладами охорони здоров’я.

Рис. 2. Динаміка захворюваності на грип та ГРВІ сезону 2020-2021 рр.

Згідно з даними Європейського центру профілактики та контролю захворювань станом на 43-й тиждень 2020 р. захворюваність на грип у 24 країнах-сусідах України знаходиться на міжсезонному рівні, лише в 3 країнах: Азербайджані, Бельгії та Словаччині фіксується низька інтенсивність.

За даними ДУ «Центр громадського здоровя МОЗ України», на 43-й тиждень 2020 р., у більшості регіонів України, перевищення епідемічного порогу захворюваності на грип та ГРВІ відсутнє, або знаходиться на низькому рівні, за виключенням Донецької області (середній рівень) (рис. 3).

Рис. 3. Регіони України за інтенсивністю захворювання га грип та ГРВІ з перевищенням епідемічних порогів, 43 тиждень 2020 р.

Бачимо, що в Сумській області спостерігається низький рівень перевищення епідемічного порогу на 18,6%, а в Івано-Франківській області - на 10,8%. В Донецькій області зареєстровано середній рівень перевищення епідемічного порогу на 42,9% при досить невисокому рівні захворюваності на COVID-19 (463,3 на 100 тис. населення) в порівнянні із середнім по Україні (916,2 на 100 тис. населення станом на 25.10.2020 р.). Слід зазначити, що цей регіон з початку сезону був зоною перевищення епідемічного порогу захворюваності на грип та ГРВІ на 16,0% (зона з низьким рівнем) при рівні захворюваності на COVID-19 – 235,0 випадків на 100 тис. населення, в порівнянні з середнім показником по Україні – 604,5 на 100 тис. населення станом на 04.10.2020р.

Привертає увагу той факт, що в Донецькій області рівень охоплення тестуваннями на COVID-19 з 40-го по 43-й тиждень 2020 р. Зріс з 66,4 до 98,5 на 100 тис. населення, але є одним з найнижчих показників в Україні. Цим можна пояснити таку велику кількість реєстрації випадків грипу та ГРВІ в Донецькій області в порівнянні з іншими регонами, за умов, коли не проводиться належним чином лабораторна діагностика для визначення збудника захворювання із симптомами ГРВІ, враховуючи пандемію COVID-19.

Для цьогорічного сезону найуразливішою віковою групою виявилися особи старші 17 років – до 65%, а в попередніх сезонах особи до 17 років складали до 69% від усіх зареєстрованих випадків грипу та ГРВІ. Частка госпіталізованих випадків грипу та ГРВІ від початку сезону і до кінця 43-го тижня коливається в діапазоні 1,4%-1,5%, що менше майже в 2 рази у порівнянні з сезоном 2019-2020 рр., коли відсоток госпіталізованих випадків становив 2,4-2,7%.

Разом з тим, має місце суттєва відмінність щодо вікового складу госпіталізованих. Так, у минулорічному сезоні найбільша кількість госпіталізованих була серед дітей віком 0-4 роки. У цьому сезоні до вікової групи 0-4 роки додалася група 30-65 років госпіталізованих пацієнтів із грипом та ГРВІ.

Слід відмітити, що серед всіх офіційно зареєстрованих випадків COVID-19 станом на 25.10.2020р. превалює вікова група 30-69 років, яка складає 73,9%. Поясненням такої ситуації може бути недостатня діагностованість випадків COVID-19, коли пацієнти з легким або середньої важкості перебігом захворюваності офіційно реєструються з діагнозом ГРВІ та грип.

Жодного лабораторно підтвердженого випадку грипу та ГРВІ іншої етіології (аденовірусу, риновірусу, парагрипу та ін.) станом на 25.10.2020 р. в Україні не зареєстровано. Така низька спроможність щодо лабораторного підтвердження етіології ГРВІ та грипу на сьогодні спостерігається не тільки в Україні, але і в країнах Європейського Союзу, що пояснюється послабленням епіднагляду за ГРВІ та грипом у зв’язку з пандемією COVІD-19. Так, за 43-й тиждень 2020 р. не було зареєстровано жодного лабораторно підтвердженого випадку грипу серед госпіталізованих з діагнозом грип, згідно з даними Європейського центру профілактики та контролю захворювань.

Специфічна імунопрофілактика - вакцинація може вагомо вплинути на рівень захворюваності на грип, а також на наслідки, котрі пов’язані з цим захворюванням, враховуючи великий ризик одночасно захворіти і на COVID-19. За попередніми підрахунками МОЗ станом на 2016 р. близько 2 млн. осіб відносяться до груп ризику за станом здоров’я. Цих людей потрібно захищати від грипу шляхом вакцинації, як це практикується роками в багатьох розвинутих країнах світу.

Кількість вакцинованих осіб проти грипу станом на 43-й тиждень 2020 р. становить 11605, що в 5 разів менше порівняно з сезоном 2019-2020 рр. за той самий період. Головною причиною цього є не кількість бажаючих провакцинуватися, а низька доступність цієї вакцинації, у зв’язку з обмеженою кількістю наявних доз вакцин до використання.

Відповідно до даних МОЗ України для вакцинації проти грипу в сезоні 2020-2021 рр. повинно бути поставлено 665000 доз вакцин. На жаль, цієї кількості не вистачить щоб покрити потреби навіть груп ризику за епідемічними показами (медичні працівники, військовослужбовці, працівники МВС, вчителі та ін.), не кажучи про групи ризику за станом здоров’я.

Отже, враховуючи введення протиепідемічних заходів у зв’язку з поширенням COVID-19, рівень захворюваності на грип та ГРВІ в поточному сезоні мав би бути нижчим у порівнянні з сезонами інших років. В той же час, спостерігається тенденція до підвищення рівнів захворюваності на грип та ГРВІ і вже на початку сезону з’явилися регіони з перевищенням рівнів епідемічного порогу (Донецька обл., Івано-Франківська обл., Сумська обл.).

Зміна вікового складу захворюваності на грип та ГРВІ в поточному сезоні в бік осіб старших 17 років (до 65%) та збільшення кількості госпіталізації з діагнозами грип та ГРВІ саме працездатної вікової групи (30-65 років) з великою ймовірністю вказує на маскування випадків COVID-19 під діагнози грип та ГРВІ при низькому охоплені діагностичним тестуванням як на COVID-19, так і на інші респіраторні віруси, в тому числі віруси грипу.

Наразі в країні відсутня можливість максимально захистити населення від грипу та ГРВІ. Ці хвороби кожного сезону випробовують на дієвість систему охорони здоров’я під час швидкого наростання кількості хворих, що звертаються за медичною допомогою. Вакцинація проти грипу на сьогодні є в 5 разів нижчою у порівнянні з минулим сезоном і визначається мізерною кількістю провакцинованих людей (11605). Для пересічних громадян гострою залишається проблема доступності до вакцин через аптечну мережу.

4. Аналіз територіальної нерівномірності поширення COVID-19 на території України та інших країн Європи

Пандемічна ситуація в Україні і країнах Європи з настанням другої хвилі стрімко погіршується, що спонукає уряди країн до введення більш дієвих карантинних заходів. В цілому в Європі захворюваність в третій декаді жовтня зросла на 40%. Найбільша кількість нових випадків спостерігається у Франції (16%), Великобританії (11%), Іспанії (8%), Російській Федерації (8%), Італії (7%), Бельгії, Чехії та Польщі по 5%. Україна відноситься до групи країн з високими показниками щоденної захворюваності на рівні 7 – 8 тис. осіб (рис. 4).

Рис. 4. Поділ країн Європи за кількістю щоденно інфікованих COVID-19 станом на третю декаду жовтня 2020 року

Порівняльна динаміка для групи пострадянських країн (Росія, Україна, Білорусь, Молдова, Казахстан) показує, що ситуація в Росії продовжує значно погіршуватися, а характер поширення хвороби все більше наближається до експоненціального. В Україні також спостерігається значне зростання захворюваності на фоні інших країн регіону. Казахстан та Білорусь показують низькі темпи захворюваності. В Молдові абсолютні темпи зростання порівняно невеликі, хоча відносні показники вказують на погіршення епідеміологічної ситуації (рис. 5).

Рис. 5. Динаміка захворюваності для групи пострадянських країн

В групі країн Центральної і Східної Європи – Польщі, Румунії, Словаччині, Угорщині, Болгарії, антилідером регіону останнім часом стала Польща, в якій захворюваність зросла дуже швидко і досягла 18 тис. випадків за добу. Друге місце за зростанням динаміки нових випадків обіймає Румунія. Тенденції до зростання кількості нових випадків спостерігаються також в інших країнах регіону (рис. 6).

Рис. 6. Динаміка захворюваності в країнах Центральної і Східної Європи

В найбільших країнах Західної Європи – Італії, Франції, Іспанії, Великобританії, Німеччині, після нормалізації в літній період, з початком осіннього періоду почалось стрімке зростання кількості нових випадків. Найбільше зростання спостерігається у Франції, Іспанії та Великобританії. Протягом жовтня також почалось різке зростання кількості нових випадків в Італії та Німеччині (рис. 7).

Рис. 7. Динаміка захворюваності в групі країн Західної Європи

За кількістю нових випадків на 100 тис. населення за останні 14 днів Україна погіршила свої позиції серед країн Європи (до 228), хоча за цим показником, ще продовжує входити до групи країн з помірним рівнем. Найвищий рівень захворюваності на 100 тис. населення за останні 14 днів зафіксовано в Андоррі, Бельгії, Чехії, Люксембурзі, Франції, Вірменії (рис. 8).

Рис. 8. Кількість випадків на 100 тис. населення в країнах Європи протягом останніх 14 днів

За показником зміни у відсотках кількості нових випадків за останні 7 днів у порівнянні з попередніми 7-ми днями в більшості країн Європи, включаючи Україну, спостерігається збільшення кількості нових випадків. Зростання до рівня 300% мають Італія, Швейцарія, Австрія, Румунія, Норвегія, Греція. Певне зниження кількості нових випадків за цим показником фіксується в Фінляндії, Ірландії та Ісландії (рис. 9).

Рис. 9. Зміна у відсотках кількості нових випадків за останні 7 днів у порівнянні з попередніми 7 днями

Кількість летальних випадків в Європі від COVID-19 за абсолютними показниками має тенденцію до зростання. Найбільше летальних випадків фіксується в Росії та Великобританії (до 300 випадків на добу). Швидко зростає летальність у Франції, Іспанії, Італії та Польщі. Україна разом з Німеччиною, Чехією, Румунією та Туреччиною увійшла до групи країн з середньою летальністю (рис. 10).

Рис. 10. Щоденна кількість летальних випадків від COVID-19 станом на кінець жовтня 2020 року

Росія продовжує швидко погіршувати показник летальності, який на кінець жовтня 2020 року досяг 25000 осіб. Кількість летальних випадків в Україні зростає пропорційно до кількості інфікованих на COVID-19 (рис. 11).

Рис. 11. Динаміка летальних випадків в групі пострадянських країн

В країнах Центральної Європи на перше місце за кількістю летальних випадків вийшла Румунія, яку стрімко наздоганяє Польша. В інших країнах регіону кількість летальних випадків зростає низькими темпами і залишається контрольованою (рис. 12).

Рис. 12.Динаміка летальних випадків за країнами Центральної Європи

В країнах Західної Європи зростання кількості летальних випадків, у порівнянні зі зростанням загального рівня захворюваності, має низькі темпи приросту. Найбільш складна ситуація спостерігається у Великобританії, а найбільш контрольована – в Німеччині (рис. 13).

Рис. 13.Динаміка летальних випадків в групі країн Західної Європи

13 жовтня Рада ЄС затвердила рекомендації про скоординований підхід до обмеження вільного пересування по території Євросоюзу. Рекомендації передбачають поділ на зелену, помаранчеву, червону та сіру зони відповідно до епідеміологічної ситуації у країнах регіону. Щотижня держави-члени ЄС повинні надавати Європейському центру профілактики та контролю захворювань (ECDC) дані за наступними трьома критеріями:

кількість нових зареєстрованих випадків на 100 тисяч населення за останні 14 днів;
кількість тестів на 100 тисяч населення, проведених за останній тиждень;
відсоток позитивних тестів, проведених за останній тиждень.

На основі цих даних ECDC щотижнево публікуватиме карту країн-членів ЄС з розбивкою по регіонах, аби допомогти державам-членам приймати рішення щодо зазначених обмежень. Регіони буде поділено на 4 зони:

зелену, якщо показник нових випадків за 14 днів нижчий від 25, а відсоток позитивних результатів тестів нижчий за 4%;
помаранчеву, якщо показник нових випадків за 14 днів нижчий від 50, але відсоток позитивних результатів тестів складає 4% або вище, або, якщо показник нових випадків за 14 днів становить від 25 до 150, а відсоток позитивних результатів тестів нижчий за 4%;
червону, якщо показник нових випадків за 14 днів становить 50 або вище, а рівень позитивності тестування складає 4% або вище, або якщо показник нових випадків за 14 днів перевищує 150.
сіру, якщо інформації недостатньо або показник тестування нижчий за 300.

Станом на 29 жовтня 2020 р. до червоної зони потрапила більшість країн Європейського Союзу. До помаранчевої зона входять Греція, Латвія та частково Норвегія і Фінляндія. До зеленої зони потрапили окремі райони Норвегії та Фінляндії. Франція, Великобританія, Австрія та Словаччина віднесені до сірої зони, оскільки в цих країнах рівень тестування був не перевищував 300 тестів на 100 тис. населення (рис. 14).

Рис. 14.Поділ країн ЄС на зони відповідно до епідеміологічної ситуації станом на 29.10.2020

5. Аналіз поширення епідемії COVID-19 і госпіталізації хворих в розрізі регіонів України

До головних критеріїв послаблення протиепідемічних заходів Міністерства охорони здоров’я відносяться:

охоплення населення тестуванням;
кількість нових випадків на 100 тис. населення за останні 14 днів;
завантаженість ліжок за останні 5 днів.

Відповідно до зазначених критеріїв епідеміологічна ситуація в регіонах України стрімко погіршується як за кількістю нових хворих, так і географією поширення.

Станом на кінець третьої декади жовтня 2020 року у всіх регіонах України перевищено критерій в 40 нових випадків на 100 тис. населення за останні 14 днів. Станом на 31.10.2020 в середньому для України цей показник складає 246,4 випадки. Понад 400 випадків фіксується в Чернівецькій та Хмельницькій області. Понад 300 – у Житомирській, Тернопільській, Харківській, Рівненьскій та Сумській областях. Понад 200 випадків фіксується в 11 регіонах України. Найменша кількість випадків – 107,9 зафіксована в Кіровоградській області (рис. 15).

Рис. 15. Кількість нових випадків COVID-19 в Україні на 100 тис. населення за останні 14 днів

Станом на 31.10.2020 р. всі області України не відповідають критерію завантаженості до 50% ліжок за останні 5 днів у ЗОЗ першої хвилі. В середньому в Україні цей показник становить 67,2%, що перевищує визначений критерій. Найбільший середній відсоток зайнятості ліжок на кінець першої декади вересня 2020 року (підтверджені та підозрілі випадки разом) зафіксовано у Житомирській, Полтавській, Луганській, Одеській, Рівненській, Донецькій областях. В Житомирській області завантаженість ліжок наближається до повної, в м. Києві цей показник коливається в діапазоні 65 -75%. Від 50% до 60% завантаженість ліжок коливається у Волинській, Львівській, Дніпропетровській, Миколаївській, Тернопільській та Херсонській областях (рис. 16).

Рис. 16. Динаміка зміни показника завантаженості ліжок в ЗОЗ першої хвилі за останні 5 днів

Станом на кінець жовтня 2020 року у всіх регіонах України кількість тестувань коливалася на рівні 162 на 100 тис. населення (цей показник для України є майже вдвоє нижчим у порівнянні з країнами Західної Європи, рис. 14). Найвищим цей показник був у м. Києві, Сумській, Волинській, Херсонській, Рівненській областях. Порівняно низьким рівень тестування є у Івано-Франківській, Кіровоградській та Одеській областях (рис. 17).

Рис. 17. Кількість тестувань на 100 тис. населення

Незважаючи на зменшення відносної кількості летальних випадків по відношенню до загальної кількості хворих, абсолютна кількість випадків в Україні має тенденцію до зростання та досягає позначки у 150 летальних випадків на день. Найбільший відсоток летальних випадків фіксується у Кіровоградській, Львівській, Закарпатській, Дніпропетровській та Київській областях.

Згідно з рішенням Державної комісії з питань техногенно-екологічної безпеки та надзвичайних ситуацій від 30 жовтня 2020 року № 40, оновлено поділ України на карантинні зони, який набирає чинності з 02 листопада 2020 року.

До зеленої зони потрапили лише Скадовський та Горностаївський райони Херсонської області.

До жовтої зони увійшли інші райони Херсонської області за виключенням Нижньосірогозького.

До помаранчевої та червоної зон потрапили всі інші адміністративні одиниці в Україні.

До червоної зони віднесено:

міста Володимир-Волинський, Ковель та Нововолинськ, Іваничівський, Ківерцівський та Турійський район Волинської області;
Слов'янський район Донецької області;
міста Житомир, Бердичів, Коростень, Малин та Новоград-Волинськ, Андрушівський, Бердичівський, Ємільчинський, Житомирський, Коростишівський, Лугинський, Любарський, Народицький, Овруцький, Попільнянський, Романівський, Черняхівський та Чуднівський райони Житомирської області;
міста Ужгород та Берегове, Великоберезнянський, Перечинський та Ужгородський райони Закарпатської області;
Пологівський район Запорізької області;
місто Івано-Франківськ та Тисменицький район Івано-Франківської області;
міста Бориспіль, Васильків, Обухів, Переяслав, Фастів та Обухівський райони Київської області;
Марківський та Троїцький райони Луганської області;
Пустомитівський та Сокальський райони Львівської області;
місто Миколаїв Миколаївської області;
міста Біляївка, Ізмаїл та Теплодар, Балтський, Березівський, Іванівський, Лиманський, Овідіопольський, Подільський, Савранський, Саратський та Татарбунарський райони Одеської області;
місто Полтава Полтавської області;
міста Рівне, та Острог, Демидівський, Зарічненський, Здолбунівський, Костопільський, Млинівський та Острозький райони Рівненської області;
міста Суми та Лебедин, Сумський район Сумської області;
міста Бережани, Кременець та Чортків, Гусятинський, Заліщицький, Козівський, Монастириський, Підволочиський, Підгаєцький, Тернопільський та Шумський райони Тернопільської області;
місто Харків, Богодухівський та Золочівський райони Харківської області;
міста Хмельницький, Кам’янець-Подільський, Нетішин, Славута та Шепетівка, у Білогірський, Віньковецький, Волочиський, Городоцький, Дунаєвецький, Кам’янець-Подільський, Летичівський, Славутський, Старосинявський, Теофіпольський та Ярмолинецький райони Хмельницької області;
міста Ватутіне, Золотоноша, Канів та Сміла, Монастирищенський та Тальнівський райони Черкаської області;
міста Чернівці та Новодністровськ, Вижницький, Застнівський, Кіцманський та Хотинський райони Чернівецької області;
місто Чернігів та Варвинський район Чернігівської області (рис. 18).

Рис. 18. Поділ території України на карантинні зони

6. Регіональні профілі України в контексті поширення епідемії COVID-19

У цьому розділі представлено дослідження поширення епідемії COVID-19 у розрізі регіонів України. Виходячи з суттєвої неоднорідності та нестаціонарності процесів поширення коронавірусу, їх стохастичної природи та високої волатильності, наявності так званих «важких хвостів» розподілів процесів поширення COVID-19, для виявлення стійких трендів було використано методи технічного аналізу часових рядів на основі базових п’яти індикаторів: «zigzag», «supertrend», «ivar», «АТР» та «коефіцієнт Хюрста», які застосовуються для відстеження основних тенденцій та виявлення «торгових сигналів» на фондових ринках [1-3]. Ставилося завдання виявлення та аналізу тренду кількості нових інфікованих хворих в областях України, м. Києві та країні в цілому з врахуванням волатильності досліджуваного процесу.

Довідково

1. Вибір індикатору «supertrend» обумовлено тим, що він є ефективним інструментом технічного аналізу для виявлення тренду на високоволатильних даних. Коли на вихідній кривій має місце зростаюча тенденція, значення індикатора «supertrend» знаходяться нижче за неї, відповідно, під час спадного тренду – значення цього показника знаходяться вище графіка вихідних даних. Перетин кривих індикатора і даних може означати закінчення, злам попередньої тенденції. Частий перетин цих кривих вказує на те, що явна тенденція у даних відсутня. Як і більшість технічних індикаторів, «supertrend» реагує на зміну тренду даних з певним запізненням, проте на думку команди проєкту, ця властивість індикатора є суттєвою при відповіді на запитання «Чи залишився у минулому пік захворюваності?», і може бути розцінена як “обережність” відповідного висновку.

З огляду на чітку наявність тижневих сезонних ефектів в кількості зареєстрованих нових випадків захворювання, що безпосередньо впливають на рівень волатильності цих даних, було запропоновано адаптивний варіант індикатору «supertrend». Для отримання більш чіткої картини перебігу епідемічного процесу бажано, щоб ефекти тижневої сезонності нівелювались, та щоб індикатор «supertrend» реагував лише на суттєві коливання у графіку даних.

2. Індикатор «zigzag» поєднує найбільш значущі локальні екстремуми на графіку даних і не чутливий до дрібних коливань. Цей індикатор зручно використовувати для аналізу попередніх коливань даних.

3. Технічний індикатор «ivar» (індикатор сили тренду) дозволяє аналізувати силу наявного тренду або стверджувати про його відсутність в даних. Дія цього показника базується на фрактальних характеристиках часових рядів. Правила його використання наступні: 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 до 0, тим сильніша відповідна тенденція.

4. Індикатор «АТР» дозволяє вимірювати волатильність, або рівень мінливості даних у часі. Один із принципів використання «АТР» формулюється так: чим вище значення даного індикатора – тим вищою є ймовірність зміни існуючої тенденції.

5. «Коефіцієнт Хюрста» виступає однією з ключових фрактальних характеристик часових рядів [4-6]. Цей показник часто застосовують при аналізі природніх процесів, а в економіці – для технічного аналізу фінансових ринків. Послідовності, для яких «коефіцієнт Хюрста» приймає значення більше за 0.5 вважаються перзистентними – вони переважно зберігають наявну тенденцію, тобто зростання у минулому з більшою імовірністю приведе до зростання у майбутньому, і навпаки. Якщо значення коефіцієнта Хюрста дорівнює 0.5 - це означає, що явної тенденції (тренду) не спостерігається. Менші за 0.5 значення свідчать про антиперзистентність ряду, коли існуюча тенденція у майбутньому з більшою ймовірністю зміниться на протилежну.

Беручи за основу цей показник і розраховуючи його на ковзному вікні із 30-ма значеннями ряду щоденно нових хворих можна отримати додаткову інформацію про наявність або відсутність тенденції в даних та відповідь на запитання: «що є більш ймовірним – збереження існуючої тенденції, чи зміна її на протилежну?».

Оскільки побудова коефіцієнта Хюрста базується на розрахунку відношення розмаху приростів значень часового ряду до їх середньо-квадратичного відхилення, то зростання значень індикатора «АТР» в загальному випадку може приводити до зменшення коефіцієнта Хюрста для епідемічного процесу. Зокрема, у ситуації, коли за високих значень волатильності процесу, його коефіцієнт Хюрста залишається більшим за 0.5, передчасно розраховувати на зміну існуючої тенденції.

Наведемо результати досліджень.

Україна загалом (окрім тимчасово окупованих територій)

Рисунок 19. Аналіз динаміки нових виявлених хворих в Україні на кінець жовтня

З огляду на поведінку індикатора «supertrend» на рис. 19, із середини липня і понині спостерігається впевнений тренд на зростання кількості нових виявлених хворих. Значення індикатора сили тренду «ivar», що наприкінці вересня знаходились над критичною позначкою 0.5, і свідчило про відсутність вираженого тренду, у жовтні стабільно є меншими за 0.5 і показують, що тенденція на зростання кількості щоденних нових випадків COVID-19 продовжує набирати силу. Значення індикатору волатильності в цілому протягом жовтня ростуть. Значення індикатора Хюрста у жовтні знаходяться близько позначки 0.6 і (не зважаючи на високі значення індикатора волатильності) свідчать про перзистентність існуючої тенденції на поширення епідемії – з більшою ймовірністю, у найближчому майбутньому тренд на зростання кількості щоденних нових випадків COVID-19 продовжиться.

Кількість людей, що безпосередньо хворіють на COVID-19 в Україні суттєво зросло протягом трьох останніх місяців. Зараз коронавірусну інфекцію намагаються подолати понад 221 тис. українців. Смертність у жовтні зросла майже вдвічі, порівняно з вереснем. Більше того, жовтневі темпи зростання смертності від COVID-19, згідно інформації МОЗ України, є вищими за вересневі, коли вони складали біля 70% від нинішнього рівня.

Кількість нових хворих за добу з другої декади липня і понині стабільно переважає кількість тих, хто одужав (див. рис. 19а). При цьому значення синьої кривої на графіку з другої декади липня продовжують зростати експонентно. Значення індикатора волатильності у жовтні переважно тримаються на позначках середини вересня що, нажаль, свідчить про стабільно зростаючу кількість активних випадків захворювання на COVID-19. Пік волатильності синьої кривої відбувся 21 жовтня, коли з лікарень виписали рекордно велику кількість пацієнтів. Значення індикатора Хюрста також свідчать про перзистентність наявної тенденції, оскільки за винятком кількох днів на початку жовтня, коли процес зростання кількості активних хворих дещо вповільнився, значення індикатора є вищими за критичну позначку 0.5.

Рисунок 19а. Аналіз динаміки співвідношення нових виявлених хворих та кількості людей, що одужали, по Україні на кінець жовтня

У школах на початку листопада розпочнеться нова навчальна чверть. У більшості областей країни, навіть тих, що потрапили до червоної карантинної зони, молодші класи шкіл планується вивести на навчання, а для старшокласників МОН та МОЗ готують змішаний формат навчання – в залежності від зони карантину, у яку потрапила відповідна область.Міністерство охорони здоров’я України представило список протиепідемічних заходів у закладах освіти, а щоденний контроль за їх виконанням поклало на керівників закладів. Зокрема, забороняється допуск батьків до приміщень шкіл, пропонується розробка такого графіку навчального процесу, який би мінімізував скупчення великої кількості учнів у коридорах та їдальнях, а у регіонах, що відносяться до помаранчевої карантинної зони, наповненість класів не повинна перевищувати 20 осіб, окрім закладів дошкільної, загальної середньої та позашкільної освіти.

Не зважаючи на існуючі заходи та заборони, протягом вересня та жовтня у школах країни окремі класи, де хворіють вчителі або учні, як і окремі групи у дитячих садочках, масово закривалися на карантин та переводилися на двотижневий період дистанційного навчання і самоізоляцію. Проте така ситуація відбувається лише за умови, що випадки захворювання на COVID-19 є підтвердженими і про це стає відомо. Якщо ж учитель або учень класу захворів, але офіційної інформації щодо діагнозу немає (наприклад, випадок належить до підозрілих), то, взагалі кажучи, такий клас на самоізоляцію і дистанційне навчання не переводиться, а рішення щодо відвідування школи або садка доводиться приймати батькам.

В цілому по країні охоплення населення тестуванням складає понад 162 тести на 100 тис. населення, що переважає вересневі показники і підтверджує виконання намірів МОЗ щодо збільшення тестування населення (хоча відсоток хибно-негативних результатів є достатньо високим і часто необхідно робити кілька ПЛР-тестів, щоб підтвердити підозрілий випадок). Напруженою є ситуація з тестуванням в Кіровоградській та Одеській областях – там показники кількості зроблених тестів на 100 тис. населення не переважають 100.

Дослідження поширення COVID-19 в областях України та в м. Києві

2.1. м. Київ

Рис. 20. Аналіз динаміки нових виявлених хворих по м. Києву станом на кінець жовтня

У Києві протягом жовтня спостерігаємо боковий рух графіка з високими показниками кількості нових випадків захворювання щодоби (більш ніж 600 осіб). Показник волатильності (див. рис. 20), що набув пікових значень у середині вересня, у другій половині вересня та протягом жовтня тримається на набагато нижчих позначках. Київ з другої половини серпня виходить у лідери по приросту кількості нових хворих. Аналіз динаміки співвідношення нових виявлених хворих та кількості людей, що одужали, також не виглядає обнадійливим (див. рис. 20а). Кількість нових виявлених хворих стабільно переважає кількість людей, що одужали, починаючи з середини липня і понині. Волатильність (мінливість даних) цього процесу спадає, що може означати високу ймовірність збереження такої тенденції.

Рис. 20а. Аналіз динаміки співвідношення нових виявлених хворих та кількості людей, що одужали, по м. Київ станом на кінець жовтня

У м. Києві показник завантаженості ліжок у лікарнях першої хвилі протягом останніх п’яти днів коливається у межах 69-76%, якщо йдеться про підтверджені та підозрілі випадки COVID-19, і складає 60-70%, якщо включати лише підтверджені випадки. Ситуація є вкрай напруженою: За даними КМДА, в Олександрівській клінічній лікарні міста Києва ліжка для хворих на Covid-19 заповнені на 94%.

За даними МОЗ Київ є одним із найбільш уражених COVID-19 регіонів: за останні 14 днів захворюваність на 100 тис. населення складає 254,3 випадки. Охоплення тестуванням у столиці складає 422,1 на 100 тис. населення, що є найвищим показником по регіонам. Київ протягом наступних двох тижнів залишається у помаранчевій карантинній зоні.

2.2. Вінницька область

Рис. 21. Аналіз динаміки нових виявлених хворих по Вінницькій області станом на кінець жовтня

Захворюваність у Вінницькій області продовжує зростати, волатильність цього процесу доволі висока. Є ймовірність, що тенденція до зростання протягом наступного тижня може посилитись за рахунок проведення місцевих виборів 25 жовтня та зростання ризиків в зв’язку з цим. (рис. 21).

Крива співвідношення кількості людей, що захворіли та одужали, яка осцилювала навколо нуля у першій декаді серпня, з середини серпня почала зростати. Станом на кінець жовтня кількість нових хворих значно перевищує кількість видужалих осіб. Волатильність даного процесу спадає і наразі невисока, що свідчить про високу ймовірність збереження негативних тенденцій.

Рис. 21а. Аналіз динаміки співвідношення нових виявлених хворих та кількості людей, що одужали, по Вінницькій області станом на кінець жовтня

Завантаженість ліжок в області протягом останніх 5 днів коливається в межах 60 – 67 %, якщо враховувати підтверджені та підозрілі випадки, тож ситуація вкрай напружена. Захворюваність за останні 14 днів на 100 тис. населення у Вінницькій області складає понад 137 випадків. Стосовно охоплення тестуванням – цей показник у області складає понад 188 на 100 тис. населення. За даними МОЗУ вся Вінницька область знаходиться в помаранчевій зоні карантину.

2.3. Волинська область

Рис. 22. Аналіз динаміки нових виявлених хворих по Волинській області станом на кінець жовтня

Відсутність направленої тенденції у кількості нових хворих, що спостерігалася в кінці вересня – на початку жовтня, змінила незначна тенденція до зростання, яка може ще посилитись в зв’язку з збільшенням ризиків, що пов’язано з проведенням місцевих виборів 25 жовтня (див. рис. 22). Значення індикатора волатильності протягом жовтня є низькими, тож негативні тенденції зберігатимуться з високою ймовірністю. Динаміка співвідношення нових виявлених хворих та кількості людей, що одужали, не є обнадійливою та вказує на невпинне зростання кількості активних хворих на COVID-19 у області (див. рис. 22а).

Рис. 22а. Аналіз динаміки співвідношення нових виявлених хворих та кількості людей, що одужали, по Волинській області станом на кінець жовтня

За даними МОЗ України завантаженість ліжок у лікарнях першої хвилі у області станом на 10 жовтня переважає 60% (підтверджені та підозрілі випадки). Захворюваність за останні 14 днів на 100 тис. населення у області складає понад 278 випадків. Охоплення тестуванням у області складає біля 206 тестів на 100 тис. населення.Міста Володимир-Волинський, Ковель та Нововолинськ, Іваничівський, Ківерцівський та Турійський район Волинської області – в червоній зоні карантину, інші райони області – у помаранчевій зоні.

2.4. Дніпропетровська область

Рис. 23. Аналіз динаміки нових виявлених хворих по Дніпропетровській області станом на кінець жовтня

Наразі продовжуємо спостерігати стійке та стрімке зростання кількості нових випадків захворювання (див. рис. 23). Кількість нових випадків COVID-19 трималася протягом липня – початку серпня в межах до 40 осіб за добу, наприкінці серпня – до 74 випадків, а станом на сьогодні кількість нових хворих за добу вже перевищує показник 400 осіб. Волатильність (мінливість) процесу є високою.

Рис. 23а. Аналіз динаміки співвідношення нових виявлених хворих та кількості людей, що одужали, по Дніпропетровській області станом на кінець жовтня

Кількість нових випадків захворювання значно переважає кількість тих, що видужали. (див. рис. 23а). За даними МОЗ України завантаженість ліжок в лікарнях першої хвилі області станом на 30 жовтня переважає 55% (підтверджені та підозрілі випадки). Процес поширення захворюваності в Дніпропетровській області загрозливий – протягом останніх 14 днів виявлено 137,5 випадків на 100 тис. населення, а охоплення тестуванням складає 134,8. Дніпропетровська область цілком належить до помаранчевої зони карантину.

2.5. Донецька область

Рис. 24. Аналіз динаміки нових виявлених хворих по Донецькій області станом на кінець жовтня

В середині вересня спостерігалась стрімка тенденція до зростання кількості нових виявлених випадків захворювання. Наразі відмічаємо відсутність направленої тенденції графіка з доволі високими (250 – 300 випадків) показниками щодоби. Сподіваємось, що нові ризики, пов’язані з проведенням місцевих виборів, не вплинуть на поступову стабілізацію процесу. Однак волатильність (мінливість у даних) тримається на досить високих позначках, що може свідчити про високі ризики негативного розвитку епідемії. Графік динаміки співвідношення нових виявлених хворих та кількості людей, що подолали хворобу, не є обнадійливим та вказує на зростання кількості активних хворих у області протягом жовтня (див. рис 24а), що зважаючи на контагіозність вірусу SARS-CoV-2, значно підвищує ризики подальшого масового зараження.

Рис. 24а. Аналіз динаміки співвідношення нових виявлених хворих та кількості людей, що одужали, по Донецькій області станом на кінець жовтня

Дані МОЗ України свідчать, що завантаженість ліжок у лікарнях області складає 70 – 77% (підтверджені та підозрілі випадки). Процес поширення захворюваності в Донецькій області загрозливий, за останніх 14 днів показник захворюваності складає понад 192 випадки на 100 тис населення.Показник охоплення тестуванням складає 105,5. Слов'янський район Донецької області потрапляє до червоної карантинної зони, інші райони області – до помаранчевої.

2.6. Житомирська область

Рис. 25. Аналіз динаміки нових виявлених хворих по Житомирській області станом на кінець жовтня

Із середини липня і понині спостерігається тренд на стрімке зростання нових випадків захворювання, волатильність процесу зростає і є високою (див. рис. 25). Останніми днями жовтня фіксуємо добові показники нових захворювань, що перевищують 450 осіб (24 жовтня – останній пік, 484 особи за добу). Аналіз динаміки процесу одужання також вказує на погіршення ситуації і поступове збільшення кількості активних випадків Covid-19 у області.

Рис. 25а. Аналіз динаміки співвідношення нових виявлених хворих та кількості людей, що одужали, по Житомирській області станом на кінець жовтня

За даними МОЗ, завантаженість ліжок у лікарнях першої хвилі області протягом останніх 5 днів збільшується і станом на кінець жовтня складає вже близько 100% (підтверджені та підозрілі випадки), що може свідчити про колапс системи охорони здоров’я в області. Міста Житомир, Бердичів, Коростень, Малин та Новоград-Волинський, Андрушівський, Бердичівський, Ємільчинський, Житомирський, Коростишівський, Лугинський, Любарський, Народицький, Овруцький, Попільнянський, Романівський, Черняхівський та Чуднівський райони Житомирської області – в червоній карантинній зоні, інші міста та райони області – в помаранчевій зоні карантину. Протягом останніх 14 днів захворюваність у області складає 392 випадки на 100 тис. населення, а рівень охоплення тестуванням за останній тиждень складає 158,4.

2.7. Закарпатська область

Рис. 26. Аналіз динаміки нових виявлених хворих по Закарпатській області станом на кінець жовтня

З 9 жовтня спостерігаємо стрімке зростання кількості нових хворих щодоби, цей показник вже перевищує значення 260 осіб. Волатильність (мінливість у даних нових захворювань) протягом жовтня не зростає, що може свідчити про подальше збереження негативних тенденцій. У той же час, аналіз динаміки співвідношення процесів захворюваності та одужання не є обнадійливим (див. рис. 26а). Кількість нових хворих осіб протягом жовтня стабільно перевищує кількість людей, що одужали. Волатильність даного процесу у жовтні спадає, тож надії на покращення ситуації мало.

Рис. 26а. Аналіз динаміки співвідношення нових виявлених хворих та кількості людей, що одужали, по Закарпатській області станом на кінець жовтня

За даними МОЗ України, завантаженість ліжок у лікарнях першої хвилі області за останні 5 днів складає близько 62 – 72% (підтверджені та підозрілі випадки). У Закарпатській області захворюваність за останні 14 днів складає близько 227 випадків на 100 тис. населення, показник охоплення тестуванням – 133,4 на 100 тис. населення. міста Ужгород та Берегове, Великоберезнянський, Перечинський та Ужгородський райони Закарпатської області – в червоній зоні карантину, інші міста та райони області – у помаранчевій карантинній зоні.

2.8. Запорізька область

Рис. 27. Аналіз динаміки нових виявлених хворих по Запорізькій області станом на кінець жовтня

Спостерігається різке зростання нових випадків захворювання (див. рис. 27). 23 жовтня було зафіксовано останнє пікове значення – 402 випадки нових захворювань. Показник волатильності (мінливості процесу щоденної захворюваності) також зростає, що свідчить про наявність ризиків втрати контролю над епідемічною ситуацією в області. Крива співвідношення нових виявлених хворих та кількості людей, що одужали, також демонструє негативну динаміку. Волатильність (мінливість) цього процесу спадає протягом жовтня, тож є ризик збереження негативних тенденцій (див. рис 27а).

Рис. 27а. Аналіз динаміки співвідношення нових виявлених хворих та кількості людей, що одужали, по Запорізькій області станом на кінець жовтня

За даними МОЗ України, завантаженість ліжок у лікарнях першої хвилі області складає близько 70% (підтверджені та підозрілі випадки). У Запорізькій області захворюваність за останні 14 днів складає близько 217,3 випадків на 100 тис. населення, а показник охоплення тестуванням складає 180 на 100 тис. населення. Пологівський район Запорізької області потрапляє до червоної карантинної зони, інші міста та райони області – у помаранчевій зоні карантину.

2.9. Івано-Франківська область

Рис. 28. Аналіз динаміки нових виявлених хворих по Івано-Франківській області станом на кінець жовтня

Відсутність направленої тенденції графіка, яка спостерігалася протягом вересня, змінила стрімка тенденція до зростання (див. рис. 28), причому вкрай низька волатильність процесу свідчить про стійкість негативних тенденцій. Аналіз динаміки співвідношення процесів захворюваності та одужання також свідчить про поступове збільшення активних хворих на COVID-19 в регіоні, низькі значення індикатора волатильності не дають великих надій на зміну ситуації (див. рис. 28а).

Рис. 28а. Аналіз динаміки співвідношення нових виявлених хворих та кількості людей, що одужали, по Івано-Франківській області станом на кінець жовтня

За даними МОЗ України показник завантаженості ліжок у лікарнях області складає 65 – 78% (підтверджені та підозрілі випадки). Причому у місті Івано-Франківськ завантаженість лікарень першої хвилі сягає 83%. Зважаючи на вид кривої кількості щоденних нових хворих, зрозуміло, що завантаженість ліжок буде стрімко зростати і медичну систему в області може очікувати колапс. У Івано-Франківській області захворюваність за останні 14 днів складає близько 294 випадків на 100 тис. населення, а показник охоплення тестуванням складає 102 на 100 тис. населення. місто Івано-Франківськ та Тисменицький район Івано-Франківської області – в червоній карантинній зоні, інші міста та райони області – в помаранчевій зоні.

2.10. Київська область

Рис. 29. Аналіз динаміки нових виявлених хворих по Київській області станом на кінець жовтня

3 жовтня після незначного спадання розпочалося стійке та стрімке зростання кількості нових хворих щодоби. Низька волатильність процесу також свідчить про збереження негативних тенденцій. Станом на кінець жовтня фіксуємо до 315 нових хворих осіб щодоби. Кількість нових виявлених хворих наразі значно перевищує кількість людей, що одужали.

Рис. 29а. Аналіз динаміки співвідношення нових виявлених хворих та кількості людей, що одужали, по Київській області станом кінець жовтня

За даними МОЗ України процент завантаженості ліжок у лікарнях області сягає (і навіть перевищує) 60% (підтверджені та підозрілі випадки) і найближчими днями цей показник може стати ще більшим. У Київській області захворюваність за останні 14 днів складає близько 226 випадків на 100 тис. населення, а показник охоплення тестуванням складає 122 на 100 тис. населення. міста Бориспіль, Васильків, Обухів, Переяслав, Фастів та Обухівський райони Київської області – в червоній зоні карантину, інші міста та райони області – у помаранчевій зоні.

2.11. Кіровоградська область

Рис. 30. Аналіз динаміки нових виявлених хворих по Кіровоградській області станом на кінець жовтня

Протягом вересня та початку жовтня Кіровоградська область вважалася однією з найменш уражених епідемією COVID-19. 7 жовтня графік індикатора «supertrend» перетнув синю криву графіка нових виявлених хворих, що свідчить про злам тренду та початок стрімкого зростання кількості нових хворих кожної доби. Станом на кінець жовтня фіксуємо показники близько 100 осіб щодоби, порівняно з піковим значенням вересня (29 осіб), варто відмітити, що показник нових захворювань за добу зріс майже в 4 рази. Аналіз графіка співвідношення нових виявлених хворих та кількості людей, що одужали, підтверджує тривожність ситуації.

Рис. 30а. Аналіз динаміки співвідношення нових виявлених хворих та кількості людей, що одужали, по Кіровоградській області станом на кінець жовтня

Завантаженість ліжок у лікарнях першої хвилі області складає близько 70% (підтверджені та підозрілі випадки), захворюваність за останні 14 днів складає близько 107 випадків на 100 тис. населення, а показник охоплення тестуванням є одним з найнижчих по країні і складає всього 98,8 на 100 тис. населення. Станом на сьогодні всі міста та райони області потрапляють до помаранчевої зони карантину.

2.12. Луганська область

Рис. 31. Аналіз динаміки нових виявлених хворих по Луганській області станом на кінець жовтня

Протягом жовтня продовжуємо спостерігати тренд на зростання добової кількості нових виявлених хворих (див. рис. 31). Станом на кінець жовтня цей показник вже перевищує значення 150 нових хворих осіб щодоби, в порівнянні з вереснем (пікове значення вересня – 53 особи), щоденна кількість нових виявлених хворих зросла втричі. Графік співвідношення нових випадків захворювань та вилікуваних осіб не дає надій на покращення, кількість активних хворих у регіоні стрімко зростає (див. рис. 31а).

Рис. 31а. Аналіз динаміки співвідношення нових виявлених хворих та кількості людей, що одужали, по Луганській області станом на кінець жовтня

За даними МОЗ України завантаженість ліжок у лікарнях першої хвилі області за останні 5 днів коливається в межах 75 – 80% (підтверджені та підозрілі випадки). Захворюваність за останні 14 днів складає близько 194 випадків на 100 тис. населення, а показник охоплення тестуванням – 122,4 на 100 тис. населення. Марківський та Троїцький райони Луганської області – в червоній карантинній зоні, інші міста та райони області – у помаранчевій зоні карантину.

2.13. Львівська область

Рис. 32. Аналіз динаміки нових виявлених хворих по Львівській області станом на кінець жовтня

Від початку жовтня спостерігаємо зростаючий тренд показника добової кількості нових хворих. Станом на кінець жовтня фіксуємо до 480 нових випадків захворювань. Волатильність процесу виросла наприкінці жовтня, хоча протягом місяця цей показник знаходився на нижчих позначках ніж у вересні, підтверджуючи стабільно зростаючу тенденцію. Кількість нових хворих за день починаючи з кінця вересня переважає кількість тих, хто одужав, отже активних хворих стає дедалі більше (див. рис. 32, 32а).

Рис. 32а. Аналіз динаміки співвідношення нових виявлених хворих та кількості людей, що одужали, по Львівській області станом на кінець жовтня

Згідно з даними МОЗ України показник завантаженості ліжок у закладах охорони здоров’я, визначених для госпіталізації пацієнтів із COVID-19 становить близько 55 – 60% протягом останніх 5 днів (підтверджені та підозрілі випадки). Захворюваність за останні 14 днів складає близько 211 випадків на 100 тис. населення, а показник охоплення тестуванням – 127 на 100 тис. населення. Пустомитівський та Сокальський райони Львівської області – у червоній зоні карантину, інші міста та райони області – у помаранчевій зоні.

2.14. Миколаївська область

Рис. 33. Аналіз динаміки нових виявлених хворих по Миколаївській області станом на кінець жовтня

З кінця серпня спостерігаємо різке зростання показника щодобової кількості нових виявлених хворих, яке продовжувалось та посилювалось протягом вересня та більшої частини жовтня, хоча дещо вповільнилась останніми днями. Показники волатильності протягом жовтня високі (див. рис. 33). Ситуація тривожна, графік співвідношення нових виявлених хворих та кількості людей, що одужали, не є обнадійливим та свідчить про зростання кількості нових активних хворих .

Рис. 33а. Аналіз динаміки співвідношення нових виявлених хворих та кількості людей, що одужали, по Миколаївській області станом на кінець жовтня

МОЗ України стверджує, що лікарні для хворих на COVID-19 протягом останніх 5 днів заповнені на 52 – 64% (підтверджені та підозрілі випадки). Захворюваність за останні 14 днів складає близько 199 випадків на 100 тис. населення, а показник охоплення тестуванням – 116,7 на 100 тис. населення. місто Миколаїв – у червоній зоні карантину, інші міста та райони області – у помаранчевій зоні.

2.15. Одеська область

Рис. 34. Аналіз динаміки нових виявлених хворих по Одеській області станом на кінець жовтня

У липні кількість хворих в області почала стрімко зростати і зростає понині. Зростання волатильності даних свідчить про нестійкість процесу. Кількість нових виявлених хворих стабільно переважає кількість людей, які одужали, що також підтверджує високі ризики несприятливого розвитку подій, так як кількість людей, що хворіють, продовжує стабільно збільшуватись (див. рис. 34 та 34а).

Рис. 34а. Аналіз динаміки співвідношення нових виявлених хворих та кількості людей, що одужали, по Одеській області станом на кінець жовтня

За даними МОЗ України завантаженість лікарень області сягає 87% (підтверджені та підозрілі випадки), а щоденна захворюваність, що складає не менше за 400 осіб на добу, загрожує колапсом медичної системи у найближчому майбутньому. Захворюваність за останні 14 днів складає близько 257 випадків на 100 тис. населення, а показник охоплення тестуванням надзвичайно низький – 74,4 на 100 тис. населення. міста Біляївка, Ізмаїл та Теплодар, Балтський, Березівський, Іванівський, Лиманський, Овідіопольський, Подільський, Савранський, Саратський та Татарбунарський райони Одеської області – у червоній зоні карантину, інші міста та райони області – у помаранчевій зоні.

2.16. Полтавська область

Рис. 35. Аналіз динаміки нових виявлених хворих по Полтавській області станом на кінець жовтня

Протягом жовтня продовжуємо спостерігати негативний тренд на зростання кількості нових хворих щодоби. Різкий стрибок показника 21 жовтня (580 нових випадків) може свідчити про наявність спалаху захворювання. Кількість нових випадків COVID-19 стабільно переважає кількість випадків одужання, тож кількість активних хворих збільшується.

Рис. 35а. Аналіз динаміки співвідношення нових виявлених хворих та кількості людей, що одужали, по Полтавській області станом на кінець жовтня

Завантаженість лікарень області за останні 5 днів коливається в межах 80 – 85% (підтверджені та підозрілі випадки). Захворюваність за останні 14 днів складає близько 277 випадків на 100 тис. населення, а показник охоплення тестуванням – 113 на 100 тис. населення. Місто Полтава – у червоній зоні карантину, інші міста та райони області – у помаранчевій зоні.

2.17. Рівненська область

Рис. 36. Аналіз динаміки нових виявлених хворих по Рівненській області станом на кінець жовтня

На графіку показника добової кількості нових виявлених хворих спостерігаємо зростаючий тренд, значення кількості нових випадків сягають 300 осіб щодоби. Кількість нових хворих переважає кількість видужалих осіб. Отже кількість активних хворих збільшується. Волатильність цього процесу спадає, що може свідчити про стійкість негативних тенденцій (див. рис. 36а).

Рис. 36а. Аналіз динаміки співвідношення нових виявлених хворих та кількості людей, що одужали, по Рівненській області станом на кінець жовтня

За даними МОЗ України завантаженість ліжок у лікарнях області складає біля 75% (підтверджені та підозрілі випадки) і загрожує збільшитись найближчими днями. Захворюваність за останні 14 днів складає близько 305 випадків на 100 тис. населення, а показник охоплення тестуванням – 190 на 100 тис. населення. міста Рівне, та Острог, Демидівський, Зарічненський, Здолбунівський, Костопільський, Млинівський та Острозький райони Рівненської області – у червоній зоні карантину, інші міста та райони області – у помаранчевій зоні.

2.18. Сумська область

Рис. 37. Аналіз динаміки нових виявлених хворих по Сумській області станом на кінець жовтня

12 жовтня було зафіксовано пікове значення кількості нових виявлених хворих за добу (418 осіб), після чого спостерігаємо відсутність направленої тенденції на графіку з високими щодобовими показниками (близько 300 осіб щодоби). Є ймовірність, що ризики, спричинені проведенням місцевих виборів 25 жовтня, призведуть до нових спалахів захворювання та повернення негативних зростаючих тенденцій. Динаміка співвідношення нових виявлених хворих та кількості людей, що одужали, також свідчить про втрату контролю над епідемічною ситуацією, кількість активних хворих в області зростає з кінця вересня надзвичайно швидко (див. Рис. 37а).

Рис. 37а. Аналіз динаміки співвідношення нових виявлених хворих та кількості людей, що одужали, по Сумській області станом на кінець жовтня

МОЗ України зазначає, що у Сумській області завантаженість ліжок у лікарнях першої хвилі сягає 70% (підтверджені та підозрілі випадки). Захворюваність за останні 14 днів складає близько 304 випадки на 100 тис. населення, а показник охоплення тестуванням – 210 на 100 тис. населення. міста Суми та Лебедин, Сумський район Сумської області – у червоній зоні карантину, інші міста та райони області – у помаранчевій зоні.

2.19. Тернопільська область

Рис. 38. Аналіз динаміки нових виявлених хворих по Тернопільській області станом на кінець жовтня

Протягом жовтня спостерігається відсутність направленої тенденції на графіку показника добової кількості нових виявлених випадків захворювання на COVID-19, з високими добовими показниками (близько 300 осіб щодоби). Є ймовірність, що ризики, спричинені проведенням місцевих виборів 25 жовтня, призведуть до нових спалахів захворювання та повернення негативних зростаючих тенденцій. Висока волатильність процесу також свідчить про нестійкість ситуації.Співвідношення кількості нових випадків захворювання та кількості людей, які вилікувались, також вказує на те, що епідемічна ситуація є несприятливою (див. рис. 38а).

Рис. 38а. Аналіз динаміки співвідношення нових виявлених хворих та кількості людей, що одужали, по Тернопільській області станом на кінець жовтня

За даними МОЗ України, у Тернопільській області показник завантаженості ліжок у лікарнях для хворих на COVID-19 складає 50 – 55% (підтверджені та підозрілі випадки). Захворюваність за останні 14 днів складає близько 339 випадків на 100 тис. населення, а показник охоплення тестуванням – 157 на 100 тис. населення. міста Бережани, Кременець та Чортків, Гусятинський, Заліщицький, Козівський, Монастириський, Підволочиський, Підгаєцький, Тернопільський та Шумський райони Тернопільської області – у червоній зоні карантину, інші міста та райони області – у помаранчевій зоні.

2.20. Харківська область

Рис. 39. Аналіз динаміки нових виявлених хворих по Харківській області станом на кінець жовтня

Протягом жовтня не спостерігається жодної направленої тенденції на графіку з дуже високими щодобовими показниками кількості нових виявлених хворих щодоби (700 – 750 нових хворих осіб щодоби), причому ці значення є на порядок вищими за вересневі. Харківська область є одним із найбільш уражених епідемією регіонів, а проведення місцевих виборів 25 жовтня додає нових ризиків та може призвести до повернення негативних зростаючих тенденцій. Волатильність цього процесу також зростає, що також свідчить про можливість повернення тренду на зростання (див. рис. 39). Кількість людей, що захворіли, стабільно переважає кількість тих, хто одужав.

Рис. 39а. Аналіз динаміки співвідношення нових виявлених хворих та кількості людей, що одужали, по Харківській області станом на кінець жовтня

МОЗ України визначає показник завантаженості ліжок у лікарнях першої хвилі складає близько 65% (підтверджені та підозрілі випадки). Захворюваність за останні 14 днів складає близько 316 випадків на 100 тис. населення, а показник охоплення тестуванням – 156 на 100 тис. Місто Харків, Богодухівський та Золочівський райони Харківської області – у червоній зоні карантину, інші міста та райони області – у помаранчевій зоні.

2.21. Херсонська область

Рис. 40. Аналіз динаміки нових виявлених хворих по Херсонській області станом на кінець жовтня

Протягом жовтня спостерігається незначний тренд на зростання кількості нових захворювань. Станом на кінець жовтня показник кількості нових випадків захворювань сягає 160 осіб за добу. Кількість активних хворих в області також зростає.

Рис. 40а. Аналіз динаміки співвідношення нових виявлених хворих та кількості людей, що одужали, по Херсонській області станом на кінець жовтня

Показник завантаженості ліжок у лікарнях першої хвилі у області становить близько 50 – 55%. Захворюваність за останні 14 днів складає близько 154 випадки на 100 тис. населення, а показник охоплення тестуванням – 194 на 100 тис. місто Херсон, Білозерський, Великоолександрівський, Високопільський, Нижньосірогозький, Нововоронцовський райони Херсонської області – у помаранчевій зоні карантину. Херсонська область – єдина область України, більша частина якої знаходиться в жовтій карантинній зоні, і навіть є райони, що належать до зеленої зони. Однак загрозливі зростаючі тенденції, небезпечне сусідство (всі сусідні області належать до помаранчевої карантинної зони) та ризики, пов’язані з проведенням місцевих виборів 25 жовтня, залишають мало надії на стабільність ситуації.

2.22. Хмельницька область

Рис. 41. Аналіз динаміки нових виявлених хворих по Хмельницькій області станом на кінець жовтня

З середини жовтня спостерігаємо відсутність направленої тенденції на графіку кількості нових хворих за добу з високими показниками у коридорі значень 450 – 470. Висока волатильність процесу свідчить про нестійкість ситуації, тож є високий рівень загрози повернення негативного тренду на зростання, особливо зважаючи на проведення місцевих виборів 25 жовтня і пов’язані з цим ризики. Графік нижче (рис. 41а) свідчить про зростання кількості активних хворих у регіоні.

Рис. 41а. Аналіз динаміки співвідношення нових виявлених хворих та кількості людей, що одужали, по Хмельницькій області станом на кінець жовтня

Показник завантаженості ліжок у лікарнях області складає близько 65-70% (підтверджені та підозрілі випадки). Захворюваність за останні 14 днів складає близько 419 випадків на 100 тис. населення, а показник охоплення тестуванням – 151 на 100 тис. міста Хмельницький, Кам’янець-Подільський, Нетішин, Славута та Шепетівка, Білогірський, Віньковецький, Волочиський, Городоцький, Дунаєвецький, Кам’янець-Подільський, Летичівський, Славутський, Старосинявський, Теофіпольський та Ярмолинецький райони Хмельницької області – у червоній зоні карантину, інші міста та райони області – у помаранчевій зоні.

2.23. Черкаська область

Рис. 42. Аналіз динаміки нових виявлених хворих по Черкаській області станом на кінець жовтня

Протягом жовтня спостерігаємо ненаправлений рух графіка з високими показниками (близько 230 осіб) нових захворювань щодоби (рис. 42, 42а). Висока волатильність процесу свідчить про нестійкість ситуації та високий рівень загрози повернення негативного тренду на зростання, особливо зважаючи на проведення місцевих виборів 25 жовтня і пов’язані з цим ризики.

Рис. 42а. Аналіз динаміки співвідношення нових виявлених хворих та кількості людей, що одужали, по Черкаській області станом на кінець жовтня

Лікарні Черкаської області завантажені приблизно на 62% (підтверджені та підозрілі випадки). Захворюваність за останні 14 днів складає близько 214 випадків на 100 тис. населення, а показник охоплення тестуванням – 113 на 100 тис. міста Ватутіне, Золотоноша, Канів та Сміла, Монастирищенський та Тальнівський райони Черкаської області – у червоній зоні карантину, інші міста та райони області – у помаранчевій зоні.

2.24. Чернівецька область

Рис. 43. Аналіз динаміки нових виявлених хворих по Чернівецькій області станом на кінець жовтня

З 9 жовтня спостерігаємо стрімке зростання показника нових захворювань щодоби (показники зросли від 168 8 жовтня до майже 400 станом на кінець жовтня). Кількість нових хворих значно переважає кількість людей, що одужали. Показники волатильності цього процесу падають, отже є висока ймовірність того, що така загрозлива тенденція може зберігатись і надалі. Епідемічна ситуація виглядає неконтрольованою. Кількість активних хворих у області стабільно зростає, тому дуже ймовірно, що епідемічний процес буде ускладнюватись (див. рис. 43, 43а).

Рис. 43а. Аналіз динаміки співвідношення нових виявлених хворих та кількості людей, що одужали, по Чернівецькій області станом на кінець жовтня

Відсоток завантаженості ліжок у лікарнях області за останні 5 днів складає близько 70% станом на 10 жовтня (підтверджені та підозрілі випадки). Стрімкість зростання нових хворих у області говорить про те, що найближчими днями медична система буде перенавантажена. Захворюваність за останні 14 днів складає близько 468 випадків на 100 тис. населення, а показник охоплення тестуванням – 185,3 на 100 тис. міста Чернівці та Новодністровськ, Вижницький, Застнавнівський, Кіцманський та Хотинський райони Чернівецької області – у червоній зоні карантину, інші міста та райони області – у помаранчевій зоні.

2.25. Чернігівська область

Рис 44. Аналіз динаміки нових виявлених хворих по Чернігівській області станом на кінець жовтня

Протягом жовтня спостерігаємо ненаправлений рух графіка з високими добовими показниками (близько 200 осіб) нових захворювань щодоби. Висока волатильність процесу свідчить про нестійкість ситуації та високий рівень загрози повернення негативного тренду на зростання, особливо зважаючи на проведення місцевих виборів 25 жовтня і пов’язані з цим ризики. Кількість нових хворих стабільно перевищує кількість тих, хто одужав (див. рис. 44).

Рис. 44а. Аналіз динаміки співвідношення нових виявлених хворих та кількості людей, що одужали, по Чернігівській області станом на кінець жовтня

МОЗ України відмічає, що відсотокзавантаженості ліжок у лікарнях регіону за останні 5 днів сягав 68%. Захворюваність за останні 14 днів складає близько 221 випадків на 100 тис. населення, а показник охоплення тестуванням – 123,5 на 100 тис. місто Чернігів та Варвинський район Чернігівської області – у червоній зоні карантину, інші міста та райони області – у помаранчевій зоні.

7. Прогнозне моделювання поширення епідемії COVID-19 в Україні із застосуванням множини різних методів

7.1. Застосування методу подібності в математичному моделюванні

На першому кроці застосування цього методу виберемо країну (країни) – прототип, характер розвитку епідемії в якій (яких) є найбільш наближеним до характеру розвитку цього процесу в Україні. З цією метою застосуємо метод кореляційно-регресійного аналізу для порівняння головних показників України з відповідними показниками країн Європи. Країни для порівняння вибиралися виходячи з наступних показників:

Населення, обраної для порівняння країни в даному дослідженні має бути не меншим 15-20 млн. людей;
Густина населення має бути співмірною з густиною населення України.

В результаті застосування цих критеріїв для порівняння з Україною було обрано 17 країн Європи (Таблиця 1).

Таблиця 1. Застосування кореляційно-регресійного аналізу
для вибору країни (країн) прототипу

Країна	Коеф. кореляції за P1 (r_1.j)	Коеф. кореляції за P2 (r_2.j)	Коеф. кореляції за P3 (r_3.j)	Коеф. кореляції за P4 (r_4.j)	Коеф. для P5 (r5.j)	Індекс подібності (I_j)	Населення (млн)	Щільність населення (осіб/кв.км)	Кількість зроблених тестів (% від кількості населення)	Вразливість країни (% кількості смертельних випадків до кількості інфікованих)	Кількість лікарняних ліжок на 1000 населення
Ukraine							43,7	77,39	5,693	1,853	8,8
Romania	0,546	-0,233	0,225	0,956	0,886	0,744	19,2	85,129	16,478	3,026	5,8
Bulgaria	0,577	-0,138		0,914	0,966	0,731	4	123,655	10,104	2,719	2,96
Bosnia and Herzegovina	-0,085	-0,077			0,973	0,615	3,3	68,496	9,509	2,653	3,5
Austria	-0,177	-0,107	0,368	0,891	0,789	0,599	6,9	65,18	24,178	1,146	11
Serbia	0,552	-0,16		0,815	0,849	0,552	6,8	80,291	19,371	1,952	3,39
Belarus	-0,712	0,097	-0,32		0,848	0,502	9	106,749	19,49	1,02	7,37
Switzerland	-0,481	-0,158	-0,13	0,916	0,812	0,491	65,3	122,578	22,339	1,518	8
France	-0,366	-0,144	-0,506	0,94	0,793	0,487	46,8	93,105	23,871	2,965	6,892
Denmark	-0,455	-0,016	0,763	0,862	0	0,457	8,7	214,243	86,987	1,682	2,22
Portugal	-0,16	-0,118	0,099	0,835	0,691	0,456	4,9	69,874	31,957	1,905	2,97
Spain	-0,499	-0,265	-0,433	0,94	0,745	0,415	10,1	24,718	27,708	3,121	5,609
Sweden	-0,279	-0,235		0,821	0,814	0,392	9,4	46,858	22,159	5,013	7,454
Ireland	-0,51	-0,245	-0,171	0,889	0,684	0,378	60,5	205,859	32,539	3,216	5,98
Germany	-0,472	-0,356	-0,302	0,906	0,765	0,355	83,8	237,016	26,118	2,193	2,5
Italy	-0,609	-0,298	-0,532	0,899	0,774	0,317	10,2	112,371	25,394	6,675	3,18

Було розглянуто наступні набори даних:

Кількість зареєстрованих за добу випадків COVID-19 (P1);
Кількість зареєстрованих за добу летальних випадків COVID-19 (P2);
Кількість зареєстрованих випадків одужання від COVID-19 (P3);
Коефіцієнт мобільності (P4);
Кількість зроблених тестів на 1000 осіб (P5).

Дослідження спрямовувалось на оцінювання подібності даних для України з даними 16 країн Європи, обраних для порівняння. Для показників P1 - P4 обраховано та пронормовано відповідні коефіцієнти кореляції r_i_,_j, де i=1..4; j=1..16; значення P5 нормовано відносно значення показника для України за формулою:

З використанням наявних даних і введених критеріїв P1-P5 було обраховано індекс подібності: (таблиця 1).

На основі використання обрахованого індексу подібності та групи таких показників, як населення країни, густина населення країни, територіальна наближеність країни Європи до України, в якості країни-прототипу для виконання прогнозного моделювання було обрано Румунію.

На рис. 45-47 зображено графіки поширення хвороби для України та Румунії.

Рис. 45. Кількість зареєстрованих випадків COVID-19 для України та Румунії (країни-прототипу)

Рис. 46. Кількість щоденно зареєстрованих випадків COVID-19 для України та Румунії (країни-прототипу)

Рис. 47. Кількість зареєстрованих смертельних випадків від COVID-19 для України та Румунії (країни-прототипу)

Враховуючи часову затримку поширення хвороби в Україні по відношенню до Румунії (країни-прототипу), можемо передбачити на наступні 13 днів тенденцію поширення COVID-19 в Україні на рівні 5500-11000 нових інфікованих в день (рис. 48, табл. 2).

Рис. 48. Прогнозні дані для кількості зареєстрованих випадків COVID-19в Україні (з використанням країни-прототипу – Румунії)

Таблиця 2. Прогнозні значення кількості інфікованих в Україні (синій колір)

Дата	Кількість інфікованих	Добова кількість інфікованих
01.10.2020	213028
02.10.2020	217661	4633
03.10.2020	222322	4661
04.10.2020	226462	4140
05.10.2020	230236	3774
06.10.2020	234584	4348
07.10.2020	239337	4753
08.10.2020	244734	5397
09.10.2020	250538	5804
10.10.2020	256266	5728
11.10.2020	261034	4768
12.10.2020	265454	4420
13.10.2020	270587	5133
14.10.2020	276177	5590
15.10.2020	281239	5062
16.10.2020	287231	5992
17.10.2020	293641	6410
18.10.2020	298872	5231
19.10.2020	303638	4766
20.10.2020	309107	5469
21.10.2020	315826	6719
22.10.2020	322879	7053
23.10.2020	330396	7517
24.10.2020	337410	7014
25.10.2020	343498	6088
26.10.2020	348924	5426
27.10.2020	355601	6677
28.10.2020	363075	7474
29.10.2020	370417	7342
30.10.2020	378729	8312
31.10.2020	387481	8752
01.11.2020	395397	7916
02.11.2020	400994	7597
03.11.2020	409268	8274
04.11.2020	419721	10453
05.11.2020	429914	10193
06.11.2020	439899	9985
07.11.2020	449477	9578
08.11.2020	458768	9290
09.11.2020	464509	7742
10.11.2020	472300	7790
11.11.2020	483165	10866
12.11.2020	493875	10710
13.11.2020	504586	10711

Аналіз результатів прогнозування поширення COVID-19, виконаний в попередньому дослідженні Форсайт COVID-19: осінньо-зимовий сплеск пандемії для часового відрізку (11.10.20 – 23.10.20), показав високу точність застосування даного методу. Так, відповідно до згаданого дослідження середня відносна похибка прогнозування загальної кількості зареєстрованих випадків COVID-19 склала 0,83%, а 23.10.20 абсолютна різниця між прогнозованим значенням та даними МОЗ України склала 372 випадки.

Таким чином, відповідно до методу подібності в математичному моделюванні, на часовому відрізку (1.11.20 – 13.11.20) кількість нових виявлених хворих може коливатися в діапазоні 7800 – 11000 осіб на день.

7.2. Застосування рекурентної нейронної мережі із довгою короткостроковою пам’яттю типу LSTM

Довірчий інтервал для прогнозу нових виявлених хворих у першій декаді листопада побудуємо робастно за допомогою моделі лінійної регресії, SARIMA, методу градієнтного бустингу (XGB), із залученням рекурентних нейронних мереж із довгою короткостроковою пам’яттю (ДКЧП, англ. long short-term memory, LSTM).

На другому кроці будуються довірчі інтервали для кожного моменту часу як мінімальні за включенням інтервали, які містять довірчі інтервали із означених вище трьох прогнозних моделей. Прогноз виконувався на основі даних Національної служби здоров’я України [7,8]. На рисунках 49 та 50 наводяться відповідні довірчі інтервали.

Довідково

Робасність тлумачиться в наступному сенсі: на першому кроці для кожної із моделей на кожен із 10 днів будуються прогнози із відповідними довірчими інтервалами із заданою статистичною точністю, де верхній селектор – це песимістичний прогноз, а нижній – оптимістичний.

У статистиці лінійна регресія – це метод моделювання взаємозв'язку між даними за допомогою лінійних функцій, де невідомі параметри моделі оцінюються за вхідними даними. При розрахунках параметрів моделі лінійної регресії зазвичай застосовується метод найменших квадратів (МНК) [9].

Модель SARIMA (або сезонна модель ARIMA) – модель і методологія аналізу нестаціонарних часових рядів із використанням сезонності (в нашому випадку це пов’язано зі специфікою реєстрації підозр та нових підтверджених хворих, людським фактором, специфікою роботи медичних статистиків тощо). Підхід Бокса-Дженкінса полягає в тому, що в першу чергу оцінюється стаціонарність часового ряду. Якщо ряд не є стаціонарним, то за допомогою низки тестів для нього шукаються одиничні корені та порядок інтегровності (як правило, обмежуються першим або другим порядком). Далі, якщо порядок інтегровності більший за нуль, ряд перетворюється на (слабко) «стаціонарний» [10,11].

Метод градієнтного бустингу використовується в галузі статистики та аналізу даних для прогнозних моделей. Структура дерева містить такі елементи: «листя» і «гілки». На ребрах («гілках») дерева ухвалення рішення записані атрибути, від яких залежить цільова функція, в «листі» записані значення цільової функції, а в інших вузлах — атрибути, за якими розрізняються випадки. Щоб класифікувати новий випадок, треба спуститися по дереву до листа і видати відповідне значення [12]. Для навчання та оптимізації структури використаємо відкриту бібліотеку XGBoost, в який, зокрема, реалізовано методи розумного штрафування дерев, пропорційного скорочування листових вузлів, Ньютонове підсилювання, а також, реалізований додатковий параметр рандомізації [13].

На відміну від решти алгоритмів машинного навчання, рекурентні нейронні мережі з довгою короткостроковою пам’яттю (в англомовній термінології LSTM) здатні автоматично виявляти характерні риси з часових послідовностей, обробляти багатовимірні дані, а також виводити послідовності змінної довжини, завдяки чому їх можна використовувати для інтервального прогнозування [14].

З використанням рекурентної нейронної мережі LSTM побудуємо два сценарії розвитку поширення хвороби у першій декаді листопада 2020 року: оптимістичний і песимістичний.

Оптимістичний сценарій може відбутися за умови відсутності небажаних, непередбачуваних факторів негативного характеру.Розрахуємо прогнозні дані і довірчі інтервали прогнозу нових виявлених хворих у першій декаді листопада 2020 року, з урахуванням осереднених значень за 7 днів (рис. 40, табл. 3).

Рис. 49. Оптимістичний сценарій: прогнозні дані і довірчі інтервали прогнозу нових виявлених хворих у першій декаді листопада 2020 року

Таблиця 3. Прогнозні дані і довірчі інтервали прогнозу нових виявлених хворих
у першій декаді листопада 2020 року (оптимістичний сценарій)

Дата	Нижня межа	Верхня межа	Середнє
02.11.2020	6279	8050	7164
03.11.2020	6834	7917	7375
04.11.2020	7506	8806	8156
05.11.2020	7682	9471	8576
06.11.2020	8103	9763	8933
07.11.2020	8865	9856	9360
08.11.2020	8186	9666	8926
09.11.2020	7219	9209	8214
10.11.2020	7943	9373	8658
11.11.2020	8640	9735	9187

Зауважимо, що статистична похибка становить 0.03%.

Песимістичний сценарій побудовано з врахуванням ймовірних ризиків впливу, зовнішніх, негативних факторів, зокрема, можливого масового виявлення нових випадків COVID-19 в ході розширення охоплення населення України тестами. Прогнозні дані і довірчі інтервали прогнозу нових виявлених хворих у першій декаді листопада 2020 року наведено на рис. 50 і в табл. 4.

Рис. 50. Песимістичний сценарій: прогнозні дані і довірчі інтервали прогнозу нових виявлених хворих у першій декаді листопада 2020 року

Таблиця 4.Прогнозні дані і довірчі інтервали прогнозу нових виявлених хворих
у першій декаді листопада 2020 року (песимістичний сценарій)

Дата	Нижня межа	Верхня межа	Середнє
02.11.2020	7259	9130	8194
03.11.2020	7261	8266	7763
04.11.2020	8192	9353	8772
05.11.2020	8409	10262	9335
06.11.2020	8849	10328	9558
07.11.2020	9508	10347	9927
08.11.2020	9170	10718	9944
09.11.2020	10162	12457	11309
10.11.2020	8251	9701	8976
11.11.2020	9270	10191	9730

Зауважимо, що статистична похибка обчислень становить 0.03%.

Таким чином, на часовому відрізку (02.11.20 – 11.11.20) кількість нових виявлених хворих може коливатися в діапазоні (6500 – 10000) осіб на день за оптимістичним сценарієм і (7000 – 12500) - за песимістичним. Тобто кількість нових хворих, які будуть потребувати госпіталізації, може зрости за песимістичним сценарієм до більш ніж 90% протягом наступних 10 днів. Це може призвести до суттєвого перевантаження медичної системи України, оскільки завантаженість ліжок у ЗОЗ 1-ї хвилі за крайні 5 днів становить, в середньому, біля 70 % по країні (підтверджені та підозрілі випадки).

Результати короткострокового прогнозного моделювання кількості нових хворих на COVID-19, кількості нових летальних випадків, кількості нових осіб, що одужали, в Україні та показника летальності станом на 02.11.2020 – 11.11.2020, отримано з використанням багатошарової нейронної мережі Back Propagation на основі механізму «ковзного вікна» з кількістю точок даних для навчання нейронної мережі – 14.

Результати наведено на рис. 51-54 та в табл. 5-8.

Рис. 51. Прогноз нових виявлених випадків COVID-19 у першій декаді листопада 2020 року на основі нейронної мережі Back Propagation

Таблиця 5. Прогнозні дані нових виявлених випадків COVID-19 у першій декаді
листопада 2020 року на основі нейронної мережі Back Propagation

Дата	Прогноз
02.11.2020	6788
03.11.2020	7454
04.11.2020	8561
05.11.2020	9059
06.11.2020	9548
07.11.2020	9692
08.11.2020	8786
09.11.2020	8068
10.11.2020	8503
11.11.2020	9288

Середня абсолютна похибка у відсотках виконаного прогнозу не перевищує MAPE = 5.73%.

Рис. 52. Прогноз нових летальних випадків COVID-19 у першій декаді листопада 2020 року на основі нейронної мережі Back Propagation

Таблиця 6. Прогнозовані дані нових летальних випадків COVID-19 у першій декаді
листопада 2020 року на основі нейронної мережі Back Propagation

Дата	Прогноз
02.11.2020	101
03.11.2020	161
04.11.2020	164
05.11.2020	142
06.11.2020	146
07.11.2020	170
08.11.2020	131
09.11.2020	109
10.11.2020	153
11.11.2020	172

Середня абсолютна похибка у відсотках виконаного прогнозу не перевищує MAPE =15.12%.

Рис. 53. Прогноз нових випадків одужання осіб з COVID-19 у першій декаді листопада 2020 року на основі нейронної мережі Back Propagation

Таблиця 7. Прогнозовані дані нових випадків одужання осіб з COVID-19 у першій декаді
листопада 2020 року на основі нейронної мережі Back Propagation

Дата	Прогноз
02.11.2020	1811
03.11.2020	3408
04.11.2020	4022
05.11.2020	3400
06.11.2020	3599
07.11.2020	3601
08.11.2020	2651
09.11.2020	1966
10.11.2020	3378
11.11.2020	3960

Середня абсолютна похибка у відсотках виконаного прогнозу не перевищує MAPE = 23.64%.

Рис. 54. Прогноз показника летальності від COVID-19 у першій декаді листопада 2020 року на основі нейронної мережі Back Propagation

Таблиця 8. Прогнозовані дані показника летальності від COVID-19 у першій декаді
листопада 2020 року на основі нейронної мережі Back Propagation

Дата	Прогноз
02.11.2020	2,04
03.11.2020	2,09
04.11.2020	2,15
05.11.2020	2,2
06.11.2020	2,23
07.11.2020	2,27
08.11.2020	2,3
09.11.2020	2,32
10.11.2020	2,34
11.11.2020	2,36

Середня абсолютна похибка у відсотках виконаного прогнозу не перевищує MAPE = 3.05 %.

Таким чином, застосування багатошарової нейронної мережі Back Propagation на основі механізму «ковзного вікна» з кількістю точок даних для навчання – 14 дозволяє отримати прогнозні дані на часовому відрізку (02.11.2020 - 11.11.2020) в діапазоні 7500 - 9800 нових випадків на добу.

8. Порівняння результатів прогнозування поширення COVID-19 в Україні, отриманих різними методами

Зведемо результати прогнозного моделювання процесу поширення COVID-19, отримані з використанням методу подібності в математичному моделюванні (розділ 7.1), рекурентної нейронної мережі із довгою короткостроковою пам’яттю типу LSTM (розділ 7.2) і нейронної мережі Back Propagation (BPNN) (розділ 7.3), в єдину таблицю 9 і зобразимо графіки цих прогнозів на рис. 55.

Таблиця 9. Порівняння прогнозних значень кількості інфікованих осіб за добу,
отриманих різними методами

Дата	BPNN, 14 точок даних для навчання	LSTM, оптимістичний сценарій	LSTM, песимістичний сценарій	Метод подібності в математичному моделюванні
02.11.2020	6788	7164	8194	7597
03.11.2020	7454	7375	7763	8274
04.11.2020	8561	8156	8772	10453
05.11.2020	9059	8576	9335	10193
06.11.2020	9548	8933	9558	9985
07.11.2020	9692	9360	9927	9578
08.11.2020	8786	8926	9944	9290
09.11.2020	8068	8214	11309	7742
10.11.2020	8503	8658	8976	7790
11.11.2020	9288	9187	9730	10866
12.11.2020				10710
13.11.2020				10711

Рис. 55. Порівняння прогнозованих значень кількості інфікованих осіб за добу, отриманих з використанням множини різних методів

Порівнюючи отримані з використанням різних методів результати прогнозного моделювання (рис. 55) бачимо, що на відрізку часу 02.11.20 – 13.11.20 вони мають високу волатильність, явно виражену збіжність і вказують на тенденцію коливання кількості нових випадків захворювання на добу в діапазоні 6500 – 10000 за оптимістичним сценарієм і 7000 – 12000 за песимістичним. Показник летальності в України на цьому відрізку часу коливатиметься в діапазоні 2.04% – 2.36% з тенденцією до зростання.

Висновки

Епідеміологічна ситуація в Україні і країнах Європи з настанням другої хвилі пандемії стрімко погіршується, що спонукає уряди країн до введення більш дієвих карантинних заходів. В цілому в Європі захворюваність в третій декаді жовтня зросла на 40%. Найвищі показники зростання нових випадків спостерігається у Франції (16%), Великобританії (11%), Іспанії (8%), Російській Федерації (8%), Італії (7%), Бельгії, Чехії та Польщі по 5%. Україна відноситься до групи країн з високими показниками щоденної захворюваності на рівні 7 – 9 тис. осіб.
Показники мобільності населення європейських країн відображають реакцію їх урядів на другу хвилі захворюваності. На цьому фоні спостерігалося зростання мобільності населення України протягом жовтня 2020 року, яке досягло свого максимуму під час місцевих виборів 25.10.20. Після чого мобільність в Україні повернулася до попереднього рівня 130-140% від базового показника початку року. В той же час, за рахунок введення жорстких карантинних обмежень протягом останнього тижня, в Італії, Іспанії, Франції, Німеччині та Бельгії цей показник знизився до 60%-70%, в Польщі та Румунії до 90%-100%.
Кількість людей, що безпосередньо хворіють на COVID-19 в Україні суттєво зросла протягом останнього місяця. Зараз коронавірусну інфекцію намагаються подолати понад 221 тис. українців. Смертність у жовтні зросла майже вдвічі, порівняно з вереснем. Більше того, жовтневі темпи зростання смертності від COVID-19, згідно інформації МОЗ України, є вищими за вересневі, коли вони складали біля 70% від нинішнього рівня.
Стрімка тенденція до збільшення кількості підтверджених випадків COVID-19 протягом останнього тижня (26.10.2020-01.11.2020) частково пояснюється підвищенням у 2-3 рази комунікативної активності близько 11 млн. осіб, які взяли безпосередню участь у місцевих виборах 25.10.2020 р. та в підготовчих і агітаційних процесах перед виборами. Сам стрибок захворюваності на COVID-19, викликаний зазначеними місцевими виборами, очікується з 6 по 13 листопада 2020 р., враховуючи ряд особливостей (інкубаційний період, клінічні особливості перебігу захворювання та час звернення за медичною допомогою, можливості лабораторного підтвердження випадку COVID-19 зі затримкою реєстрації випадку за часом).
Настання традиційного сезону грипу та ГРВІ 2020-2021 рр. суттєво ускладнює ситуацію з COVID-19, оскільки вимагає здійснення диференціації між цими хворобами, в тому числі ідентифікації збудника відповідними методами діагностики. Грип - є небезпечне захворювання як за перебігом, так і за наслідками. У всіх розвинутих країнах світу проводиться вакцинація проти грипу охоплюючи групи ризику. Наразі в Україні доступність до вакцинації проти грипу обмежена. Поточний сезон грипу та ГРВІ на часовому відрізку з 40-го (28.09.- 04.10.2020 р.) по 43-й тиждень включно (19.10.-25.10.2020 р.) за інтенсивним показником захворюваності (https://phc.org.ua) співставний з динамікою захворюваності попередніх сезонів (2018-2019 рр. та 2019-2020 рр.). Але в трьохтижневий період після 25 жовтня 2020 р. очікується зростання кількості зареєстрованих випадків захворювання на грип і ГРВІ. До цієї групи з великою ймовірністю можуть ввійти випадки COVID-19 з легким або середньої важкості перебігом, при яких не проводилися дослідження на SARS-CoV-2 методом ПЛР або був отриманий негативний результат. Окрім того, отримання негативного результату дослідження на SARS-CoV-2 методом ПЛР абсолютно не виключає захворювання на COVID-19 при типовій клінічній картині.
Станом на 31.10.2020 р. всі області України не відповідають критерію завантаженості до 50% ліжок за останні 5 днів у ЗОЗ першої хвилі. В середньому в Україні цей показник становить 67,2%, що перевищує визначений критерій. Найбільший середній відсоток зайнятості ліжок на кінець жовтня 2020 року (підтверджені та підозрілі випадки разом) зафіксовано у Житомирській, Полтавській, Луганській, Одеській, Рівненській, Донецькій областях. В Житомирській області завантаженість ліжок наближається до повної, в м. Києві цей показник коливається в діапазоні 65 -75%. Від 50% до 60% завантаженість ліжок коливається у Волинській, Львівській, Дніпропетровській, Миколаївській, Тернопільській та Херсонській областях. Показник летальності в Україні тримається на рівні 2.04 %–2.36 % з тенденцією до зростання.
Виконане прогнозне моделювання з використанням методу подібності в математичному моделюванні, рекурентної нейронної мережі із довгою короткостроковою пам’яттю типу LSTM і нейронної мережі Back Propagation (BPNN) показує, що на часовому відрізку (01.11.20 – 13.11.20) кількість нових виявлених хворих може коливатися в діапазоні (6500–12000) осіб на добу. Прогнозне значення показника летальності на зазначеному відрізку часу може коливатися в діапазоні (2.04%-2.36%).
Епідеміологічна ситуація в регіонах України стрімко погіршується як за кількістю нових хворих, так і географією поширення. 30 жовтня 2020 року Уряд оновив поділ регіонів України на зелену, жовту, помаранчеву та червону карантинні зони, які набудуть чинності з 2 листопада. Зокрема:

а) Херсонська область – єдина область України, в якій є населені пункти, що належать до жовтої та зеленої зон карантину. Однак аналіз трендів цієї області свідчать про нестабільність ситуації, що вказує на ймовірне зростання кількості нових захворювань.

б) Місто Київ, Вінницька, Дніпропетровська та Кіровоградська області цілком належать до помаранчевої карантинної зони. Ці регіони демонструють загрозливі негативні тенденції до зростання як щодобової кількості нових виявлених хворих, так і кількості активних хворих загалом.

в) Ситуація в Волинській, Житомирській, Закарпатській, Запорізькій, Івано-Франківській, Київській, Луганській, Львівській, Миколаївській, Одеській, Полтавській, Рівненській, Чернівецькій областях є надзвичайно загрозливою. Ці області вже містять червоні карантинні зони і продовжують демонструвати негативні тенденції до зростання як кількості нових виявлених хворих, так і кількості активних хворих загалом, тож з високою ймовірністю ситуація може погіршуватися і надалі.

г) Донецька, Сумська, Тернопільська, Харківська, Хмельницька, Черкаська, Чернігівська області протягом другої половини жовтня демонструють відсутність будь-якої направленої тенденції на графіку кількості нових хворих за добу, однак мають стабільно високі щоденні показники нових випадків COVID-19 і невпинне зростання активних хворих. В кожній з цих областей значна частина районів та міст належать до червоної зони карантину.

Посилання

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.
Yu, Sunkyu; Piao, Xianji; Hong, Jiho; Park, Namkyoo (2015-09-16). "Bloch-like waves in random-walk potentials based on supersymmetry". Nature Communications. 6: 8269.
Hurst exponent evaluation and R/S-analysis (Python module for analysing random walks and evaluating the Hurst exponent)
Multifractal Detrended Fluctuation Analysis
Operational monitoring of the COVID-19 situation by the National Health Service of Ukraine (dashboard).
Апарат РНБО України. Система моніторингу поширення епідемії коронавірусу
Milos Hauskrecht, Linear Regression (Machine Learning). University of Pittsburgh, 2020.
Kissler, Stephen M., Christine Tedijanto, Edward Goldstein, Yonatan H. Grad, and Marc Lipsitch. "Projecting the transmission dynamics of SARS-CoV-2 through the postpandemic period." Science 368, no. 6493 (2020): 860-868.
Tseng, Fang-Mei, and Gwo-Hshiung Tzeng. "A fuzzy seasonal ARIMA model for forecasting." Fuzzy Sets and Systems 126, no. 3 (2002): 367-376.
Breiman, Leo; Friedman, J. H., Olshen, R. A., & Stone, C. J. (1984). Classification and regression trees. Monterey, CA: Wadsworth & Brooks/Cole Advanced Books & Software. ISBN978-0-412-04841-8.
XGBoost Library Documentation.
Sepp Hochreiter[en]; Jürgen Schmidhuber[en] (1997). Long short-term memory. Neural Computation[en] 9 (8): 1735–1780. PMID 9377276. doi:10.1162/neco.1997.9.8. 1735

Дослідження виконується за підтримки Національного фонду досліджень України (грант 2020.01/0283).

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
Н.В. Горбань, К.В. Єфремов, Ю.П. Зайченко, П.О. Касьянов, О.П. Купенко, М.М. Перестюк, І.О. Пишнограєв, В.В. Путренко	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»
November 11, 2020

СВІТОВИЙ ЦЕНТР ДАНИХ

ФОРСАЙТ COVID-19

ФОРСАЙТ COVID-19: ПОШИРЕННЯ ЕПІДЕМІЇ COVID-19 ПІД ЧАС СЕЗОННОГО ГРИПУ ТА ГРВІ 2020-2021 РР.

Шукаєте дані?

Хто ми є?

Контактна інформація