Predicción a largo plazo del número acumulado de muertes en Brasil, China, Alemania, Italia, España, Estados Unidos: una aplicación a los modelos con forma de S de COVID-19

Autores/as

DOI:

https://doi.org/10.33448/rsd-v9i8.6565

Palabras clave:

S curva; Pandemia; Coronavirus; Pronóstico.

Resumen

Este trabajo tiene como objetivo ajustar el modelo de regresión no lineal de Gompertz y Bertalanffy para las muertes acumuladas por COVID-19 en seis países Brasil, Estados Unidos, Alemania, Italia, China y España. Empleó tres medidas de rendimiento diferentes en el proceso de capacitación, coeficiente de determinación ajustado , Criterio de información de Akaike (AIC) y Cuadrado medio residual (RMS). El error de porcentaje absoluto medio (MAPE) y el criterio de error relativo (RE) se utilizaron para seleccionar el mejor modelo en el conjunto de datos de prueba. En el conjunto de datos de entrenamiento, el modelo de Bertalanffy fue el que mejor describió el crecimiento de muertes para China, mientras que el modelo de Gompertz fue el mejor para Brasil, Alemania, Italia, España y los Estados Unidos. Por el contrario, el modelo Bertalanffy fue el mejor para España en el conjunto de datos de prueba, según MAPE y RE. Según el modelo de Gompertz, 214,100 CI (175,929; 267,008) personas morirán en Brasil, que alcanzará un máximo de 1,577 con un intervalo de predicción [1,367; 1,819] de nuevas muertes diarias en su pico de enfermedad. Los modelos no lineales estudiados describieron la curva de crecimiento del número de muertes satisfactoriamente, proporcionando parámetros con interpretaciones prácticas. Se encontró evidencia de que Brasil puede superar a los Estados Unidos con respecto al número total de muertes. La predicción del tiempo a corto y largo plazo, así como el punto de inflexión de cada país, se presentan y comparan con otros modelos predictivos de la literatura.

Biografía del autor/a

André Luiz Pinto dos Santos, Universidade Federal Rural de Pernambuco

Bacharel em Estatística - UEPB

Mestre em Biometria e Estatística Aplicada - UFRPE

Doutor em Biometria e Estatística Aplicada - UFRPE

Pós-Doutorando do Programa de Pós-Graduação em Informática Aplicada - PPGIA

Citas

Baumgartner, M. T., Lansac-Toha, F. M., Coelho, M. T. P., Dobrovolski, R., & Diniz-Filho, J. A. F. (2020). Social distancing and movement constraint as the most likely factors for COVID-19 outbreak control in Brazil. medRxiv. doi: 10.1101/2020.05.02.200880

BBC News (2020, April 11). Coronavirus: US death toll passes 2,000 in a single day. BBC News. Retrieved from https://www.bbc.com/news/world-us-canada-52249963

Celik, S., Ankarali, H., & Pasin, O. (2020). Modelling of COVID-19 outbreak indicators in china between january and april. medRxiv.

Das Neves, K. D. Predictive analysis of covid-19 confirmed cases in brazil and eight countries based on the Gompertz nonlinear model. doi: 10.1590/SciELOPreprints.451

De Myttenaere, A., Golden, B., Le Grand, B., & Rossi, F. (2016). Mean absolute percentage error for regression models. Neurocomputing, 192, 38-48.

European Centre for Disease Prevention and Control (2020a). Recuperado de https://www.ecdc.europa.eu/en/geographical-distribution-2019-ncov-cases

European Centre for Disease Prevention and Control (2020b). Recuperado de https://www.ecdc.europa.eu/sites/default/files/documents/COVID-19-rapid-risk-assessment-coronavirus-disease-2019-ninth-update-23-april-2020.pdf

De Lemos Menezes, P., Garner, D. M., & Valenti, V. E. (2020). Brazil is projected to be the next global COVID-19 pandemic epicenter. medRxiv. doi: 10.1101/2020.04.28.20083675

Fokas, A. S., Dikaios, N., & Kastis, G. A. (2020). COVID-19: Predictive Mathematical Models for the Number of Deaths in South Korea, Italy, Spain, France, UK, Germany, and USA. MedRxiv. doi: 10.1101/2020.05.08.20095489

Ghosal, S., Sengupta, S., Majumder, M., & Sinha, B. (2020). Linear Regression Analysis to predict the number of deaths in India due to SARS-CoV-2 at 6 weeks from day 0 (100 cases - March 14, 2020). Diabetes & metabolic syndrome, 14(4), 311–315.

Institute for Health Metrics and Evaluation (IHME) (2020a). Recuperado de http://www.healthdata.org/sites/default/files/files/Projects/COVID/PressRelease_Brasil-Portuguese-0525.pdf

Institute for Health Metrics and Evaluation (IHME) (2020b). Recuperado de http://www.healthdata.org/sites/default/files/files/Projects/COVID/Estimation_update_052520.pdf

Institute for Health Metrics and Evaluation (IHME) (2020c). Recuperado de http://www.healthdata.org/news-release/new-ihme-covid-19-projections-first-forecasts-select-nations-latin-america-asia-and

Institute for Health Metrics and Evaluation (IHME) (2020d). Recuperado de http://www.healthdata.org/news-release/new-ihme-forecast-projects-nearly-135000-covid-19-deaths-us

Imperial College (2020). Recuperado de https://www.imperial.ac.uk/media/imperial-college/medicine/sph/ide/gida-fellowships/Imperial-College-COVID19-Global-unmitigated-mitigated-suppression-scenarios.xlsx

Kucharavy, D., & De Guio, R. (2011). Application of S-shaped curves. Procedia Engineering, 9, 559-572.

Melik-Huseynov, D. V., Karyakin, N. N., Blagonravova, A. S., Klimko, V. I., Bavrina, A. P., Drugova, O. V., & Kovalishena, О. V. (2020). Regression Models Predicting the Number of Deaths from the New Coronavirus Infection. Современные технологии в медицине, 12(2 (eng)).

Mellan, T. A., Hoeltgebaum, H. H., Mishra, S., Whittaker, C., Schnekenberg, R. P., Gandy, A., & Faria, N. R. (2020). Report 21: Estimating COVID-19 cases and reproduction number in Brazil. medRxiv. doi 10.1101/2020.05.09.20096701

Ministério da Saúde [MS]. (2020). Painel Coronavírus. Recuperado de https://covid.saude.gov.br/

Na Zhu, N., Zhang, D., Wang, W., Li, X., Yang, B., Song, J., Zhao, X., Huang B., Shi W., Lu R., Niu P., Zhan F., Ma X., Wang D., Xu W., Wu G., Gao G. F., & Tan, W. A novel coronavirus from patients with pneumonia in China, 2019. New England Journal of Medicine. 382, 727-733. doi: 10.1056/NEJMoa2001017

Pan, W. (2001). Akaike's information criterion in generalized estimating equations. Biometrics, 57(1), 120-125.

Pereira, A. S., Shitsuka, D. M., Parreira, F. J., & Shitsuka, R. (2018). Metodologia da pesquisa científica. [e-book]. Santa Maria. Ed. UAB/NTE/UFSM. Recuperado de https://repositorio.ufsm.br/bitstream/handle/1/15824/Lic_Computacao_Metodologia-Pesquisa-Cientifica.pdf?sequence=1.

Prado, B. (2020). COVID-19 in Brazil: “So what?”. TheLancet, 395, 10235, 1461.

Ribeiro, M. H. D. M., da Silva, R. G., Mariani, V. C., and dos Santos Coelho, L. (2020). Short-term forecasting COVID-19 cumulative confirmed cases: Perspectives for Brazil. Chaos, Solitons & Fractals, 135, 109853.

Rodriguez-Morales, A. J., Gallego, V., Escalera-Antezana, J. P., Méndez, C. A., Zambrano, L. I., Franco-Paredes, C., Suárez, J. A., Rodriguez-Enciso, H. D., Balbin-Ramon, G. J., Savio-Larriera, E., Risquez, A., & Cimerman, S. (2020). COVID-19 in Latin America: The implications of the first confirmed case in Brazil. Travel medicine and infectious disease, 35, 101613. https://doi.org/10.1016/j.tmaid.2020.101613

Santiago, E. J. P., da Silva Freire, A. K., de Almeida Ferreira, D. S., de Amorim, J. F., Cunha, A. L. X., de Freitas, J. R., Santiago, E. J. P., da Silva Freire, A. K., de Almeida Ferreira, D. S., de Amorim, J. F., Cunha, A. L. X., de Freitas, J. R., & Cunha Filho, M. (2020a). Velocity of deaths and confirmed cases of COVID-19 in Brazil, Italy and worldwide. Research, Society and Development, 9(7), 263974085. doi: http://dx.doi.org/10.33448/rsd-v9i7.4085

Santiago, E. J. P., da Silva Freire, A. K., Cunha Filho, M., Moreira, G. R., de Almeida Ferreira, D. S., & Cunha, A. L. X. (2020). (2020b). Non-linear models applicable to mortality and cases of COVID-19 in Brazil, Italy and the world. Research, Society and Development, 9(6), 117963561. doi: http://dx.doi.org/10.33448/rsd-v9i6.3561

Santos, A.L.P., de Figueiredo, M. P. S., Ferreira, T. A. E., Gomes-Silva, F., Moreira, G. R., Silva, J. E., & de Freitas, J. R. (2020). Analysis and forecasting of the evolution of COVID-19 death numbers in the state of Pernambuco and Ceará using regression models. Research, Society and Development, 9(7), 1-24, e602974551. doi: http://dx.doi.org/10.33448/rsd-v9i7.4551

Shen, C. Y. (2020). A logistic growth model for COVID-19 proliferation: experiences from China and international implications in infectious diseases. International Journal of Infectious Diseases. 96, 582-589. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijid.2020.04.085

Shumaker, L. (2020, April 24). COVID-19 killing 2,000 Americans a day in April; US death toll exceeds Korean War. National Post. Recuperado de https://nationalpost.com/news/world/covid-19-killing-2000-americans-a-day-in-april-toll-exceeds-korean-wars/

Utkucan, Ş., & Tezcan, Ş. (2020). Forecasting the cumulative number of confirmed cases of COVID-19 in Italy, UK and USA using fractional nonlinear grey Bernoulli model. Chaos, Solitons & Fractals, 139, 109948. https://doi.org/10.1016/j.chaos.2020.109948

Vasconcelos, G. L., Macêdo, A. M., Ospina, R., Almeida, F. A., Duarte-Filho, G. C., & Souza, I. C. (2020). Modelling fatality curves of COVID-19 and the effectiveness of intervention strategies. medRxiv.

Wordometers (2020). Retrieved from https://www.worldometers.info/coronavirus/country/us/

Wu, K., Darcet, D., Wang, Q., & Sornette, D. (2020). Generalized logistic growth modeling of the COVID-19 outbreak in 29 provinces in China and in the rest of the world. arXiv preprint arXiv:2003.05681. https://arxiv.org/abs/2003.05681, 2020.

Yang, W., Zhang, D., Peng, L., Zhuge, C., & Hong, L. (2020a). Rational evaluation of various epidemic models based on the COVID-19 data of China. arXiv preprint arXiv:2003.05666.

Yang, S., Cao, P., Du, P., Wu, Z., Zhuang, Z., Yang, L., Yu, X., Zhou, Q., Feng, X., Wang, X., Li, W., Liu, E., Chen, J., Chen, Y., & He, D. (2020b). Early estimation of the case fatality rate of COVID-19 in mainland China: a data-driven analysis. Annals of translational medicine, 8(4), 128. https://doi.org/10.21037/atm.2020.02.66

Descargas

Publicado

30/07/2020

Cómo citar

FIGUEIREDO, M. P. S. de; SANTOS, A. L. P. dos; FERREIRA, T. A. E.; QUEIROZ, M. P. L. J. de. Predicción a largo plazo del número acumulado de muertes en Brasil, China, Alemania, Italia, España, Estados Unidos: una aplicación a los modelos con forma de S de COVID-19. Research, Society and Development, [S. l.], v. 9, n. 8, p. e749986565, 2020. DOI: 10.33448/rsd-v9i8.6565. Disponível em: https://www.rsdjournal.org/index.php/rsd/article/view/6565. Acesso em: 18 may. 2024.

Número

Sección

Ciencias Exactas y de la Tierra