LABORATORIUM TECHNOLOG II

Matematyka stanu zagrożenia epidemicznego

W walce z tak nieprzewidywalnym przeciwnikiem jak wirus SARS-CoV-2, na którego nie ma ani leku ani szczepionki, najważniejsze jest spowolnienie dynamiki pandemii. Mówi się o spłaszczeniu krzywej zachorowań albo o zyskaniu na czasie. O co dokładnie chodzi?

Wykładnicza pułapka Pandemia SARS-CoV-2 cechuje się wykładniczym wzrostem liczby zakażonych. Ocenia się, że jeden pacjent może zarazić kolejne 2 osoby (dotychczasowe obliczenia sugerują wskaźnik w przedziale od 2 do 2,6). Przykład: jeden pacjent zaraża dwie osoby, te dwie zarażone osoby zakażą kolejne (po dwie każda), więc przyrost to 1+2+4 czyli 7 zarażonych. Każda kolejna liczba we wzorze będzie dwukrotnością poprzedniej. Na tej zasadzie liczba wszystkich chorych będzie rosła w błyskawicznym, wykładniczym tempie. W Chinach minęło zaledwie kilkanaście tygodni, aby choroba zdiagnozowana u jednego pacjenta przeniosła się na kilkadziesiąt tysięcy innych. Dla porównania, w przypadku zwykłej grypy jeden pacjent zaraża statystycznie tylko jedną osobę. Ten wzrost nie jest więc wykładniczy, tak jak w przypadku koronawirusa, ale liniowy. Liczba chorych może rosnąć szybko, ale w trendzie przewidywalnym. Wiemy też, że prawdopodobnie koronawirus cechuje się większą śmiertelnością niż sezonowa grypa. W początkach epidemii mowa była o współczynniku śmiertelności na poziomie ok. 3,6%. Ale widzimy, jak różny jest on w każdym kraju. Eksperci mówią, że faktyczny poziom jest znacznie niższy i może oscylować średnio w okolicach ok. 1%. Niemniej jednak, nawet niższe wskaźniki śmiertelności w połączeniu z właściwością szybkiego rozprzestrzeniania się wirusa tworzą groźne połączenie. Przede wszystkim w kontekście systemu ochrony zdrowia. Dlaczego?

Na granicy wytrzymałości Poważny przebieg choroby dotyczy ok. 20% chorych. Część z nich nadal może być leczonych domowo, jeżeli ich stan jest stabilny, pacjent nie wymaga podawania tlenu lub wentylacji. Jednak pacjenci w gorszym stanie muszą trafić do szpitala zakaźnego. I tu pojawia się kolejny problem. Przez ostatnie lata udało się – zwłaszcza dzięki szczepieniom ochronnym – wyeliminować wiele chorób zakaźnych. W efekcie zredukowano liczbę szpitali zakaźnych o około 40% na przestrzeni ostatnich 20 lat. Pozostało ich ok. 3000 w całej Polsce. Dlatego Ministerstwo Zdrowia podjęło szybką decyzję o przekształceniu 20 szpitali w szpitale jednoimienne – zakaźne (stan na 20 marca). W ten sposób powstało dodatkowe 10000 łóżek na oddziałach zakaźnych. Ale to nie wszystko. Pacjenci w bardzo ciężkim stanie (ok. 5% przypadków) wymagają mechanicznej wentylacji. Nawet jeżeli zyskamy miejsca

w szpitalu dla chorych, nie ma w nich odpowiedniego sprzętu. A można sobie wyobrazić, że wszystkie państwa walczą o tego typu sprzęt u producentów. Na realizację zamówień trzeba czekać coraz dłużej. Brakuje też podstawowego wyposażenia jak kombinezony ochronne, maski, jednorazowe rękawiczki, gogle medyczne, okrycia na buty. Te niedostatki występują na całym świecie.

Krzywa zachorowań Z jednej strony rośnie błyskawicznie liczba chorych, z drugiej – system ochrony zdrowia ma swoje określone możliwości i pojemność. Żeby nie doprowadzić do jego przeciążenia, jedynym sposobem na chwilę obecną jest spowolnienie wzrostu liczby zachorowań, czyli współczynnika zarażeń. Można to zrobić przez tzw. izolację społeczną. Stąd odwoływanie koncertów, imprez masowych, kwarantanna, a nawet zakaz wychodzenia z domu. Dzięki temu liczba nowych zachorowań zostanie wyhamowana. Taka interwencja działa, co widać na przykładzie Chin. Wprowadzone rygory spowodowały, że w ostatnich dniach notowano jedynie kilka nowych zarażeń dziennie. Z drugiej strony, zignorowanie problemu może mieć katastrofalne skutki. Odczuły to m.in. Włochy, gdzie lawinowy wzrost zachorowań oraz zgonów (nawet 800 dziennie) doprowadziły system ochrony zdrowia do granic zapaści. Mając ograniczoną liczbę sprzętu, lekarze musieli podejmować dramatyczne decyzje, kogo podłączyć do respiratora. W uproszczeniu można powiedzieć, że bez żadnych interwencji ze strony państwa, większość społeczeństwa zaraziłaby się w krótkim przedziale czasu, doprowadzając do przeciążenia systemu ochrony zdrowia, jego niewydolności, a w efekcie – zwiększonej liczby zgonów. Dzięki interwencjom i wprowadzeniu fizycznej izolacji, liczba osób zakażonych może być ta sama, ale ich dynamika będzie o wiele mniejsza. Pandemia potrwa wprawdzie dłużej, ale system ochrony zdrowia nadąży z leczeniem pacjentów. Jest też nadzieja, że grając na czas, równolegle powstaną nowe terapie oraz szczepionka, co pozwoli pokonać pandemię.

Pułapka czasu Zamknięte fabryki, szkoły, restauracje, odwołane kongresy i wydarzenia sportowe, zakaz przemieszczania się – wprowadzone interwencje pozwolą ocalić życie tysięcy pacjentów. Ceną (uzasadnioną) będzie recesja gospodarcza, której nie da się już uniknąć. Pozostaje jeszcze jedno ważne pytanie, które intryguje wielu ekspertów: jak długo muszą trwać ograniczenia, aby zapanować na pandemią? I tutaj opinie różnią się od siebie. Przede wszystkim mamy do czynienia z nowym wirusem, nie znamy do końca jego zdolności mutowania. Nawet trudno określić poziom śmiertelności, ponieważ większość zachorowań przebiega bezobjawowo. Mówi się, że imprezy masowe, jak wydarzenia sportowe, mogą być zabronione jeszcze kilka miesięcy. Każde poluzowanie zasad izolacji społecznej może wywołać drugą falę zarażeń. Eksperci mówią też, że wraz z nadejściem lata raczej nie mamy co liczyć

» Bez izolacji społecznej, doprowadzilibyśmy do paraliżu systemu ochrony zdrowia. «

na mniejszą agresywność wirusa. W niektórych krajach jak Hiszpania czy Włochy wiosenne temperatury nie okazały się pomocne. Część epidemiologów jest zdania, że latem pandemia spowolni, ale druga fala może przyjść jesienią. Dobra wiadomość jest taka, że wszystko wskazuje iż zachorowanie powoduje wytworzenie się naturalnej odporności organizmu człowieka. Nie wiemy jednak, na jak długo i czy organizm będzie gotowy na zmutowane wirusy SARS-CoV-2. Nadzieją jest szczepionka. W prace nad nią zaangażowanych jest kilkadziesiąt ośrodków naukowych i firm na całym świecie. Pierwsze z nich weszły w fazę badań klinicznych. Niemniej jednak naukowcy studzą nadzieje podkreślając, że szczepionka musi przejść niezbędne testy bezpieczeństwa i badania, które mogą potrwać 18 miesięcy. Dziś izolacja społeczna jest jedynym sposobem walki z pandemią, chroniącą osoby z grup ryzyka, mającą na celu minimalizację liczby zgonów i maksymalizację liczby wyleczeń. Taki cel jest możliwy tylko przy sprawnie działającej ochronie zdrowia. To odpowiedzialność zbiorowa, jakiej nie przyszło nam dotąd doświadczyć. 

Spłaszczenie krzywej zachorowań. Pierwszy wariant pokazuje sytuację, w której pandemia zostaje zignorowana. W tym scenariuszu liczba chorych rośnie wykładniczo a liczba pacjentów wymagających hospitalizacji szybko przekracza poziom wydajności systemu ochrony zdrowia. Efekt: zwiększona liczba zgonów w wyniku braku możliwości leczenia. W drugim wariancie krzywa zostaje spłaszczona dzięki takim interwencjom jak izolacja społeczna, odpowiednia ochrona i higiena osobista. W rezultacie przyrost chorych rozkłada się w czasie, szpitale mogą przyjąć wszystkich potrzebujących i zapewnić im najlepszą opiekę. W tej opcji jest także szansa, że w międzyczasie uda się opracować skuteczne leki oraz szczepionki.