Resultados
Comparação entre a saída do modelo proposto para os primeiros 83 dias (até 18 de maio) envolvendo 4 diferentes origens dos números da COVID-19 no Brasil: EUODP, Worldometer, Universidade Johns Hopkins e OMS. As linhas pontilhadas representam o desvio padrão, no caso dos dados reais a curva é a média sobre uma janela de 5 dias, e as linhas sólidas representam os dados brutos reais. O maior número de mortes médio produzido pelo modelo proposto pode estar relacionado à subnotificação.
Para entender-se o impacto da subnotificação para a COVID-19, consideramos os registros oficiais de morte de 2019 e 2020 dentro do mesmo período (1 de Janeiro a 30 de Abril). Então, a diferença total de mortes é comparada aos registros da COVID-19 da OMS e dos dados do governo brasileiro. A maior diferença que aparece à direita pode indicar uma subnotificação significativa de casos de COVID-19.
Estatísticas diárias em 4 cenários possíveis após 90 dias (26 de Maio): Mantenha os níveis de isolamento; Aumente o isolamento (para trabalho e transporte público); Termine o isolamento (retorna trabalho e transporte ao normal e retorna escola e religião); e retorna ao trabalho (somente a camada de trabalho é retornada ao normal).
Conclusão
Este trabalho apresenta uma nova abordagem para a modelagem da dinâmica epidêmica da COVID-19 com base em redes complexas de múltiplas camadas. Cada nó representa uma pessoa e as arestas são interações sociais divididas em 6 camadas: casa, trabalho, transporte, escola, religião e relações aleatórias. Cada camada tem suas características com base em como as pessoas geralmente interagem nessa atividade. A propagação é realizada usando uma técnica baseada em agentes, uma modificação do modelo SIR, sendo que os pesos das arestas representam a probabilidade de infecção, que varia dependendo das camadas e dos grupos nos quais o nó interage, dimensionado por um termo beta que controla as chances de infecção. A estrutura da rede é construída com base nas estatísticas demográficas de um país, região ou cidade e a simulação de propagação é realizada em iterações de tempo, que representam dias. Aqui, estudamos em profundidade o caso da epidemia brasileira, considerando suas propriedades populacionais e também eventos específicos, como as primeiras medidas de isolamento e os impactos de ações futuras.
O Brasil é um país grande e povoado, com uma grande variedade de tipos de localização geográfica, climas e também possui uma longa fronteira com outros países a oeste. É um cenário desafiador para qualquer estudo epidemiológico. Aqui consideramos uma média de toda a população do país, pois ajustamos o resultado do modelo para corresponder a algumas estatísticas dos relatórios oficiais da epidemia. O Brasil está realizando menos testes em comparação com outros países na mesma escala epidêmica, no entanto, sabe-se que a testagem para infecção possui cobertura sempre limitada, devido ao baixo número de testes ou à velocidade das infecções que o procedimento de teste não pode acompanhar. Consideramos então que apenas os casos de hospitalização e 10% dos casos leves são diagnosticados. Casos assintomáticos não são diagnosticados e continuam atuando normalmente na rede, considerando as camadas ativas. Em relação ao isolamento de nós infectados, adotamos algumas premissas otimistas: Casos leves (mesmo aqueles não diagnosticados) estão cientes de seus sintomas e se isolam em casa. Casos graves e críticos são eventualmente hospitalizados e depois totalmente isolados da rede (remoção de todas as suas arestas). No cenário descrito, a rede começa com todas as suas camadas e β = 0,3, representando que as pessoas estão cientes do vírus desde o início (até antes das medidas de isolamento). Após 27 dias do primeiro caso confirmado, são tomadas as primeiras medidas de isolamento, onde as escolas e atividades religiosas são interrompidas e o trabalho e os transportes continuam funcionando em 30% da escala inicial (alcançada reduzindo ainda mais o termo). Ações diferentes são consideradas depois de 80 dias do primeiro caso: mantenha os níveis de isolamento atuais, aumente o isolamento, termine o isolamento retornando todas as atividades a 100% ou retornando apenas as atividades de trabalho. Os resultados mostram que manter aproximadamente os níveis atuais de isolamento resulta em propagação prolongada, já que estamos perto do pico estimado (por volta de 5 de junho) com uma média de 10.000 novos casos diários e 2.000 novas mortes diárias e uma média de 842.000 casos diagnosticados (3 milhões no total) e 168.000 mortes até o final do ano. Nesse cenário, os hospitais podem exceder sua capacidade máxima por volta de 11 de junho, mas a implementação eficiente de novos leitos de UTI e o bom gerenciamento logístico ainda podem manter a situação sob controle. No entanto, essa é uma suposição muito otimista, considerando que nossa definição de "manter isolamento" considera o isolamento social acima de 50% como registrado no início da quarentena brasileira. Os níveis de isolamento social no Brasil estão diminuindo constantemente, mesmo quando ainda estamos em quarentena moderada, e é possível observar um isolamento médio abaixo de 50% nos últimos 15 dias (primeiros 15 dias de maio). Ao analisar outros cenários possíveis, a situação pode ser consideravelmente diferente. Relaxando-se as medidas de isolamento daqui para frente causam um aumento abrupto nos casos diários e no crescimento de mortes, até 5 vezes mais em comparação aos níveis atuais de isolamento. Mesmo que apenas as atividades de trabalho retornem enquanto as escolas, as atividades religiosas e de transporte permanecem inativas, o impacto é muito semelhante ao retorno de todas as atividades, com um número possível de mais de 1 milhão de casos diagnosticados (até 6 milhões de casos reais infectados) e cerca de 240.000 mortes até o final do ano. Esta é, novamente, uma suposição muito otimista, pois não consideramos o excesso de hospital para calcular o número de mortes. Considerando esse aspecto, os leitos de UTIs podem estar totalmente ocupados no início de junho e, em meados do mês, sua demanda pode chegar a 170.000 leitos, o que é cerca de 3,5 vezes maior que a capacidade total do país. A outra alternativa, que é o aumento dos níveis de isolamento (bloqueio), parece ser a única alternativa para impedir o colapso do sistema de saúde. Nesse cenário, o crescimento no número de casos e mortes diários seria mitigado e mais rápido. Como estamos perto do pico de novos casos nos atuais níveis de isolamento, estimados entre o início e o meio de junho, aumentar os níveis de isolamento não causa um impacto significativo quando o pico ocorre ou sua magnitude. No entanto, o alastramento da doença e a ocorrência de novos casos diminuem muito mais rápido nesse cenário em comparação com qualquer outro cenário estudado aqui, com diferença de meses. Além disso, os números finais são consideravelmente menores, com uma média de 395.000 casos diagnosticados (1,5 milhão no total) e 79.000 mortes até o final do ano.
Embora o método proposto inclua várias informações demográficas para a construção da rede e uma abordagem aprimorada de SIR para COVID -19, ainda não abrange todos os fatores que impactam a propagação da epidemia. Como trabalhos futuros, pode-se considerar mais informações, como a correlação entre a distribuição etária na organização social e o espectro clínico dos 4 tipos de infecção (por exemplo, casos graves e críticos são compostos principalmente por grupos de risco). Durante a evolução dinâmica da rede, Também é possível considerar vários cenários para ações futuras, como 2 ou mais medidas para aumentar/reduzir o isolamento. Isso pode permitir a descoberta de novas ondas epidêmicas se as atividades sociais retornarem muito cedo após o período de isolamento, como o que aconteceu em 1918 com a gripe espanhola.