FIZ Special Corona: Epidemien und ihre mathematische Modellierung

Die COVID-19-Pandemie mit ihrem komplexen Infektionsgeschehen ist in vollem Gange. Mathematische Modelle können die Ausbreitung des Virus beschreiben und damit Grundlage von Empfehlungen durch Politik und Behörden sein. Der Diskussionsbeitrag von Dr. Octavio Paniagua, wissenschaftlicher Mitarbeiter von FIZ Karlsruhe, betrachtet zwei aktuelle
Modellansätze.

09. Juli 2020 — Das neuartige Virus SARS-CoV-2 wurde im Dezember 2019 erstmals in der Stadt Wuhan (China) entdeckt und löste weltweit die COVID-19-Pandemie aus. Seitdem gab es mehr als 549.000 bestätigte Todesfälle weltweit und mehr als 12 Millionen bestätigte Infektionen (Johns Hopkins Universität, 9.7.2020). Bislang gibt es weder einen Impfstoff noch eine wirksame Behandlung von COVID-19.

Um die Ausbreitung ansteckender Krankheiten mit Immunitätsbildung zu beschreiben, nutzt man in der mathematischen Epidemiologie unter anderem den klassischen Ansatz des Individuum-basierten SIR-Modells (susceptible-infected-removed model). Benannt ist es nach der Gruppeneinteilung der Population in suszeptible bzw. empfängliche (S), infizierte (I) und aus dem Infektionsgeschehen entfernte Personen (R). Für die COVID-19-Pandemie haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Dynamik und Selbstorganisation in Göttingen ein der aktuellen Situation angepasstes SIR-Modell entwickelt. Untersucht werden drei Szenarien in Deutschland, die keine, teilweise oder strengere Einschränkungen im gesellschaftlichen Zusammenleben berücksichtigen. Die Daten des Modells entsprechen dem Monat März 2020. Frühzeitige und strengere Restriktionen haben einen großen Einfluss auf die Verringerung der Zahl der Neuinfektionen. In einem weiteren Modellansatz chinesischer Wissenschaftler wurde eine Zeitverzögerung eingeführt, um die Inkubationszeit zu berücksichtigen, in der Individuen bereits infektiös, aber asymptomatisch sind. Dieses Modell berücksichtigt jedoch nur die Daten aus China zwischen dem 23. Januar und dem 9. Februar 2020.

Lesen Sie hier den kompletten Aufsatz „COVID-19 pandemic” von Dr. Octavio Paniagua Taboada, Wiss. Mitarbeiter FIZ Karlsruhe.

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