Previsão a longo prazo do número acumulado de óbitos no Brasil, China, Alemanha, Itália, Espanha, Estados Unidos: uma aplicação aos modelos em forma de S da COVID-19

Autores

DOI:

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

Palavras-chave:

Curva S; Pandemia; Coronavirus; Previsão.

Resumo

Esta pesquisa objetiva ajustar o modelo de regressão não linear de Gompertz e Bertalanffy para as mortes acumuladas pelo COVID-19 em seis países Brasil, Estados Unidos, Alemanha, Itália, China e Espanha. Empregou três medidas de desempenho diferentes no processo de treinamento, coeficiente de determinação ajustado , Critério de Informação de Akaike (AIC) e Quadrado Médio Residual (RMS). O erro da porcentagem absoluta média (MAPE) e o erro relativo (ER) foram usados ​​para selecionar o melhor modelo no conjunto de dados de teste. No conjunto de dados de treinamento, o modelo Bertalanffy foi o que melhor descreveu o crescimento de mortes na China, enquanto o modelo Gompertz foi o melhor para o Brasil, Alemanha, Itália, Espanha e Estados Unidos. Por outro lado, o modelo Bertalanffy foi o melhor para a Espanha no conjunto de dados de teste, de acordo com MAPE e RE. De acordo com o modelo de Gompertz, 214.100 IC (175.929; 267.008) pessoas morrerão no Brasil, atingindo um máximo de 1.577 com um intervalo de previsão [1.367; 1.819] de novas mortes diárias no pico da doença. Os modelos não lineares estudados descreveram satisfatoriamente a curva de crescimento do número de óbitos, fornecendo parâmetros com interpretações práticas. Foram encontradas evidências de que o Brasil pode superar os Estados Unidos em relação ao número total de mortes. A previsão de tempo a curto e longo prazo, bem como o ponto de virada de cada país, são apresentados e comparados com outros modelos preditivos da literatura.

Biografia do Autor

André Luiz Pinto dos Santos, Universidade Federal Rural de Pernembuco

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

Referências

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

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Publicado

30/07/2020

Como Citar

FIGUEIREDO, M. P. S. de; SANTOS, A. L. P. dos; FERREIRA, T. A. E.; QUEIROZ, M. P. L. J. de. Previsão a longo prazo do número acumulado de óbitos no Brasil, China, Alemanha, Itália, Espanha, Estados Unidos: uma aplicação aos modelos em forma de S da COVID-19. Research, Society and Development, [S. l.], v. 9, n. 8, p. e749986565, 2020. DOI: 10.33448/rsd-v9i8.6565. Disponível em: https://rsdjournal.org/index.php/rsd/article/view/6565. Acesso em: 23 dez. 2024.

Edição

Seção

Ciências Exatas e da Terra