Model

Dem entwickelten Modell liegt ein klassisches SEIR Modell, welches in der mathematischen Epidemiologie die Ausbreitung von Infektionen innerhalb einer Population beschreibt, zugrunde. In diesem klassischen Modell kann ein Individuum vier krankheitsrelevante Stadien durchlaufen:

  • Stadium S: Menschen, die infiziert werden können
  • Stadium E: Menschen, die infiziert sind, infektiös sind, aber noch nicht als Infizierte identifiziert sind
  • Stadium I: Infizierte Menschen
  • Stadium R: Geheilte Menschen.

Das weiterentwickelte SEIR/D Modell beschreibt komplexere Zusammenhänge. Neben den Stadien S, E und R wird für infizierte Menschen zwischen

  • Stadium C: Infizierte, die ambulant verbleiben
  • Stadium KH: Infizierte im Krankenhaus
  • Stadium ICU: Infizierte auf Intensivstation
  • Stadium ICU beatmet: Beatmungspflichtige Infizierte

differenziert. Drüber hinaus wurde das Modell um das Stadium D: Infizierte Menschen, die ver-storben sind, erweitert. Ebenso wurde das Stadium R in

  • Stadium KH R: während des Krankhausaufenthaltes genesene Patienten und
  • Stadium R: geheilte Menschen außerhalb des Krankenhauses

unterteilt.

Abbildung 1: SEIR/D Modell – Modellstruktur

Menschen aus dem Stadium E infizieren Menschen aus dem Stadium S. Der Faktor R0 (Basisreproduktionszahl) gibt hierbei an, wie viele Menschen aus dem Stadium S durchschnittlich durch einen einzigen Menschen aus dem Stadium E infiziert werden. Infizierte Menschen im Stadium E werden erst nach einer gewissen Zeit (gamma) als Infizierte identifiziert und erreichen somit das Stadium C (Cases = bestätigte Fälle). Infizierte Personen(C) können entweder ambulant genesen (R) oder im Verlauf stationär aufgenommen werden (KH). Stationär behandelte Menschen können im Krankenhaus genesen (KH R), im Krankenhaus versterben (D: Death) oder auf Intensivstation verlegt werden (ICU). Infizierte Patienten auf Intensivstation (ICU) können ebenfalls genesen (KH R), versterben (D) oder eine Beatmungstherapie benötigen (ICU beatmet).

Die Modellstruktur mit den verschiedenen Stadien sowie ihren Übergängen ist in Abb.1 dargestellt.Die angegebenen Daten (Liegedauern, prozentuale Anteil, Beatmung, etc.) entstammen aus Krankenhausdaten von über 30.000 deutschen COVID-19 Patienten von über 250 Krankenhäusern, welche anonymisiert aus dem MetaKIS System hergeleitet wurden.