Suomen koronavirusepidemiaa ennustavat mallit

Suomen koronavirusepidemiaa ennustavat mallit ovat lähinnä ennusteita koronaan sairastuvien, kuolevien ja sairaalaan joutuvien tulevasta määrästä Suomessa. THL on julkaissut näitä maaliskuun 2020 lopulta lähtien. Koska malleissa on monia oletuksia, ne ovat herättäneet kiistelyä ja kritiikkiä.

Yleensä kriitikot ovat pitäneet niitä liian optimistisina taudin vakavuuden suhteen. Toisaalta tauti ei myöskään keväällä 2020 levinnyt niin laajalle kuin pessimistisimmät mallit väittivät. Taudin kulun jarrutus onnistui ennakoitua paremmin, koska  monet suomalaiset noudattivat rajoituksia hyvin. Ihmiskontaktit vähenivät neljäsosaan aiemmista. Kriitikot arvostelivat kesäkuussa sitä, ettei THL:n  mallin lähdekoodia ole julkaistu. THL:n mukaan mallien matemaattinen rakenne ja taustaoletukset on jo julkistettu, joten lähdekoodin julkisuudella ei ole merkitystä.

THL julkaisi joulukuussa kolme mahdollisuutta epidemian kehitykselle. Jarruuntuminen, hallittu ja hallitsematon kasvu. Näistä viimeisessä tehohoitopaikat loppuvat. Se myös haittaa taloutta eniten.  

Helmikuussa THL julkaisi malleja, joiden mukaan muuntovirus leviäisi voimakkaasti väestössä. Maaliskuussa herätti laajaa keskustelua THL:n eksponentti-ennuste, jonka mukaan huhtikuussa vois olla jopa yli 10 000 tartuntaa päivässä. Monet asiantuntijat pitivät tätä pelkkänä laskuharjoituksena, jossa rajoituksia ei otettu huomioon.

THL:n ensimmäiset ennusteet 
Terveyden ja hyvinvoinnin laitos on laatinut ennusteita siitä, miten moni sairastuu ja/tai kuolee koronavirukseen.

Hallituksen mukaan lievimmässä skenaariossa 20 prosenttia suomalaisista sairastuisi, 4 300–11 000 ihmistä joutuisi sairaalahoitoon, joista 1 100–2 700 vaatisi tehohoitoa ja 540–1 080 suomalaista kuolisi tautiin. Todennäköisimmässä, eli keskivertoskenaariossa 40 prosenttia väestöstä saisi tartunnan, 8 640–21 600 joutuisi sairaalahoitoon, joista tehohoitoa vaatisi 2 160–5 400 ja 1 080–2 160 kuolisi. Pahimmassa skenaariossa 60 prosenttia väestöstä saisi tartunnan, 3 240 000 sairastuisi, 12 960–32 400 joutuisi sairaalahoitoon, joista 3 240–8 100 vaatisi tehohoitoa ja 1 620–3 240 kuolisi.

Ennusteet perustuvat tietokonemallinnuksiin. THL:n luvut perustuvat osin dataan ja osin oletuksiin. Ennusteet perustetaan lukuihin, joissa sairaanhoitoa tarvitsisi 0,4 prosenttia tai 1 prosentti tartunnoista, tehohoitoa 25 prosenttia sairaanhoitoa tarvinneista ja kuolemantapauksia olisi 0,05 prosenttia tai 0,1 prosenttia tartunnan saaneista. Hallituksen mukaan todennäköisesti 35 prosenttia väestöstä sairastuu koronavirukseen. Hallituksen mukaan sairaalaan joutuneista kolmasosa päätyy tehohoitoon.

THL:n 25. maaliskuuta julkaistun ennusteen mukaan 11 300 tarvitsee sairaalahoitoa ja 3 600 tehohoitoa Suomessa. THL:llä on kaksi mahdollista skenaariota: toisessa yksi ihminen tartuttaa 1,6 muuta ja toisessa 1,8 muuta. Todennäköisempi on, että yksi ihminen tartuttaa 1,6 muuta. Tällöin 40 prosenttia suomalaisista saa tartunnan elokuuhun mennessä. Sairaalassa olisi epidemiahuipun aikana yhtä aikaa yli 900, ja tehohoidossa 280. Yhteensä sairaalaan tällöin joutuisi 8 640–21 600 ihmistä. Synkemmän mallin mukaan, jossa yksi ihminen tartuttaa 1,8 muuta sairaalaan joutuisi 15 500 ja tehohoitoa tarvitsisi 5 000. Enimmillään tehohoitoa tarvitsisi 500 potilasta. Suomessa on noin 300 raskasta tehohoitopaikkaa, ja 200 hengitysavusteista paikkaa.

Ihmiskontaktien rajoituksilla hidastetaan viruksen leviämistä, jolloin vähemmän ihmisiä on sairaana samaan aikaan, mutta epidemia pitenee. THL:n mukaan koronaviruksen epidemiahuippu ajoittunee aikaisintaan toukokuun puoliväliin. Hallituksen 12. maaliskuuta antaman arvion mukaan ensimmäisessä aallossa tartunnan saisi 35 prosenttia. THL:n mukaan toinen aalto on todennäköinen, jos vain 40 prosenttia kansasta saisi viruksen. Ilman rajoitustoimia THL:n mukaan tartunnan saisi 65 prosenttia.

25. maaliskuuta uutisoitiin THL:n aikaisempien laskemien olevan uusien tietojen perusteella liian optimistisia, ja että arviot Suomen koronatilanteesta olivat merkittävästi synkentyneet. Aikaisempiin arvioihin ei ehtinyt mukaan se arvio, että Suomeen oli saapunut hiihtolomaviikoilla maailmalta noin 200 000 henkilöä, joista osa oli ollut riskialueilla, kuten Italiassa. Suomeen saapuneita ei oltu ohjattu tiukasti kotikaranteeniin, vaan monen tulijan väitetään tulleen maahan ilman riittäviä ohjeita tai vaatimuksia noudattaa karanteenia. Uusi arvio perustui THL:n ja Turun yliopiston yhdessä tekemään mallinnukseen, jota päivitetään jatkuvasti. THL:n johtaja Mika Salmisen mukaan keskeisin syy arvion nostamiselle on Italian epidemiasta saadut uudet tiedot viruksen tarttumisesta ihmisestä ihmiseen, jossa keskeistä on arvio koronaviruksen korkeammasta tarttuvuusluvusta. Mallinnuksessa tai arviossa koronaviruksen tarttuvuudesta ulkomailla olevien tai ulkomailta jo Suomeen palanneiden suomalaisten määrällä ei ollut mitään roolia.

THL:n varhaisten ennusteiden kritiikki 
THL:n ennustetta on kritisoitu liian myönteisiksi ja esitettyjä sairaalatarve- ja kuolleisuusprosentteja liian alhaisiksi. THL:n uudempi malli olettaa taudin kuolleisuusriskiksi 0,2 prosenttia. Arvostetun Imperial Collegen tekemä tutkimus arvioi taas, että koronatartunnan saaneista kuolee keskimäärin 0,9 prosenttia ja The Lancetissa julkistettu tutkimus 0,6 prosenttia.

Jos todennäköisimpien ennusteiden mukaisesti 40 prosenttia suomalaisista saisi tartunnan, kuolisi THL:n vanhan ennusteen mukaan Suomessa 2 200 ja uudemman ennusteen mukaan 4 400. Alempi luku on lähellä voimakasta influenssaepidemiaa.

Mutta jos käytetään Imperial Collegen julkaistun tutkimuksen arviota eli 0,9 prosenttia, Suomessa kuolisi 19 800 henkilöä. Lancetin mukaisella 0,6 prosentilla kuolisi 13 200. THL ennustaa että sairaalaan joutuisi rajoitusten jälkeisestä perusuusiutumisluvusta riippuen 11 000 tai 15 500, mutta Imperial Collegen arvioiden mukaan 4,4 prosenttia tartunnan saaneista vaatii sairaalahoitoa, mikä tarkoittaisi Suomessa 99 800 sairaanhoitoon joutunutta potilasta.

Oulun yliopistollisen sairaalan ylilääkäri Petri Lehenkarin tekemien laskelmien mukaan koronaviruksen aiheuttamaan tautiin voi kuolla pahimmassa tapauksessa jopa 70 000. Tämän arvion mukaan tauti leviäisi 60–70 prosenttiin väestöstä, kun kokonaiskuolleisuus olisi 1–3 prosenttia. Epidemia kestäisi 3–6 kuukautta. Todennäköisempi ennuste on Lehenkarin mukaan kuitenkin 10 000–20 000 kuollutta, jos kuolleisuus olisi 1–2 prosenttia.

Ennusteet vaihtelevat, koska viruksen leviämiskyvystä ei ole varmaa tietoa, eikä myöskään sen aiheuttamasta sairastavuudesta ja rajoitustoimien vaikutuksesta.

Helsingin ja Uudenmaan sairaanhoitopiirin (HUS) 13. huhtikuuta julkaiseman tiedotteen mukaan THL:n 25. maaliskuuta laatima matalamman tason sairaalahoidon tarpeen arvio oli ennustanut hyvin seuraavan 20 vuorokauden toteutuneen potilasvirran.

Aalto-yliopiston ennuste maaliskuussa 
Aalto-yliopiston tutkijoiden tekemä ennuste perustui sekä tietoihin muiden maiden epidemioista että muihin tutkimuksiin. Siinä oletettiin, että sairaalahoitoon joutuisi 15 prosenttia taudin saaneista, mikä on paljon korkeampi luku kuin THL:n ennusteessa. 27. maaliskuuta 2020 julkaistussa tutkimuksessa arvioitiin, että jos tartuntamäärien kasvuvauhti ei hidastu, tehohoitopaikat olisivat täyttyneet muutaman viikon sisällä, toisin sanoen huhtikuun puolivälin jälkeen. Ennusteen mukaan 3. huhtikuuta olisi tehohoidossa ollut 39–159 ihmistä. Tuolloin oli teho-osastolla koronaviruksen takia 79 ihmistä.

Ennusteen mukaan 10. huhtikuuta Suomen sairaaloissa olisi ollut 386–2 303 koronaviruspotilasta. Heistä tehohoidossa olisi olisi ollut 101–719 potilasta. THL:n ennusteen luvut olivat lähempänä Aalto-yliopiston ennusteen alempaa rajaa kuin ylempää. 

Tutkija arvioi, että tutkimuksen julkaisuajan tietojen perusteella Suomen sairaanhoitojärjestelmä selviäisi koronaepidemiasta, jos rajoituksia noudatettaisiin tarkasti. Ennusteen tekijät totesivat jälkeenpäin olevansa huojentuneita, kun toteutuneet potilasmäärät jäivät jo 10. huhtikuuta ennusteen alarajojen alapuolelle ja yhteen yhdeksäsosaan ennusteen ylärajoista.

Cubic Analyticsin koronasimulaatio 
Cubic Analytics julkaisi internetissä normaalijakaumaan pohjautuvan koronamallinnuksen, jonka syöttöarvoja voi jossain määrin muutella. Mallilla voi laskea jopa kunnan tarkkuudella sairastuvien, sairaalaan joutuvien ja tehohoitoon joutuvien määriä.

HUS:n malli 
Uudenmaan alueen sairaanhoitopiirin HUS:n malleissa väitetiin, että koronavirustautia sairastavien määrä kasvaa huhtikuun. tasaisella vauhdilla.

Pahimmassa  mallinnuksessa tehohoitopaikkoja olisi pitänyt järjestää lisää tautitapausten kasvaessa kiihtyvällä vauhdilla. HUS oli varautunut lisäämään tehohoitopaikkoja 220:een.. Lisäpaikkoja ei kuitenkaan tarvittu, sillä kasvu taittui jo huhtikuussa. Sama malli ennusti vuodehoitopaikkojen tarpeen kasvavan hieman toukokuun puoliväliin mennessä ja tehohoidon tarpeen pysyvän keskimääräisessä tapauksessa vakiona. Pahassa tapauksessa molemmat olisivat kääntyneet nousuun. Todellisuudessa nämä jatkoivat laskuaan.

REINA-malli 
Vertaisarvioimattomassa artikkelissa suomalainen tutkijaryhmä esittää tietokonemallin, jolla pyritään laskemaan rajoitustoimien vaikutusta epidemian kulkuun. Nykyisten rajoitusten oletetaan rajoittavan ihmisten  kontakteja noin 50 prosenttia. REINA-mallissa ennustetaan, että vähentämällä lähikontakteja 30 prosenttia Uudellamaalla sairastuisi noin 600 000 henkilöä. Tällöin kuolisi noin yhden prosentin kuolleisuudella 6 000 henkeä. Nykyisillä rajoituksella malli ennustaa Uudellemaalle 172 kuollutta.

Hetemäen raportti 
Hetemäen raportin mukaan Suomi oli onnistunut toukokuun alkuun asti koronavirustorjunnassa erinomaisesti. Kuolleita ja sairaalaan joutuneita oli vähän. Tämä on rajoitusten ansiota. Mutta rajoitukset aiheuttivat myös suurta haittaa. Sulkujen hinta oli talouden supistuminen. Lukuisia terveydellisiä, sosiaalisia ja yhteiskunnallisia rajoitusten aiheuttamia haittoja ilmeni. Esimerkiksi liikunnan väheneminen ja kiireettömien terveyskeskuskäyntien siirtyminen luo terveysriskejä ja kuolemia.

Raportin mukaan tautia ei kyetä Suomessa tukahduttamaan kohtuullisin toimin. Vaikka taudin tukahduttaminen onnistuisikin, se palaisi helposti ulkomailta.

Hetemäen raportin perusajatus on se, että rajoitusten asteittainen vapauttaminen levittää tautia. Ihmisiä sairastuu ja kuolee, mutta sopivalla tavalla rajoituksia purkamalla tehohoitopaikkoja olisi kyllin niitä tarvitseville. Tehohoidon pitäisi vielä riittää, jos perusuusiutumisluku on 1,6–1,8.  

Jos epidemia riistäytyy hallinnasta, rajoituksia kiristetään. 

Kriitikoiden mielestä raportti perustuu moniin oletuksiin, joten se ei ole täsmällinen. Näiden kriitikoiden mukaan uusi toimintamalli ei ole hybridistrategia. Pikemminkin se olisi eräänlainen Ruotsin mallin muunnos. Ruotsissahan rajoitukset ovat vähäisiä, ja tauti on levinnyt laajalle. Siellä on ollut paljon kuolemia ja sairaaloissa tehdään ylitöitä. Kriitikoiden mukaan epidemiaa pitäisi pyrkiä tukahduttamaan tehokkaammin, eikä sallia sen edetä.

Tohtori Tuomas Aivelo arvosteli kesäkuussa 2020 sitä, että THL:n käyttämän mallin lähdekoodi ei ole avoin. THL vetoaa siihen, että lähdekoodi piti patentoida ja se on sen vuoksi salassa pidettävä.. Lisäksi malli THL:n tietoylijohtaja Pekka Rissasen mukaan on osin keskeneräinen ja taustaoletukskset ja mallin matemamaattiset perusteet ovat jo julkaistu.

Syksyn 2020 ennusteita 
Epidemia.fi-sivusto ennusti 20. lokakuuta, että 12. marraskuuta 2020 koronaviruksen takia olisi sairaalassa 257 ja marraskuun lopussa 800 potilasta.

Valtioneuvoston virkamiestyöryhmän skenaariot joulukuussa 2020 
Valtioneuvoston virkamiestyöryhmä esitti joulukuussa 2020 kolme vaihtoehtoisiin oletuksiin pohjautuvaa käsikirjoitusta epidemian etenemisestä.

Kolme mahdollisuutta epidemian etenemiselle:

1) Taudin leviäminen jarruuntuu voimakkaasti. Epidemiaan kohdistetaan kaksi rajoitusiskua. Tällöin tartuntamäärät kyllä pyrkisivät kasvamaan, mutta maalis-huhtikuussa olisi vain 50 teholla ja 250 sairaalassa.

2) Tauti leviää hallitusti  niin kuin Tanskassa syksyllä 2020. Kasvu 20% viikossa. Epidemia leviäisi hallitusti marraskuun vauhdilla.Tällöin sairaalaan joutuisi enimmillään 1 400, teholle 200. Havaittuja tapauksia olisi huipussa 5 000 päivässä, mutta tosiasiassa 16 000 per päivä.

3) Koronavirus leviää hallitsemattomasti Espanjan tapaan syksyllä 2020. Kasvu yli 30-50% viikossa.Tehohoitoa tarvitsisi maalis-huhtikuussa 500, sairaalassa olisi noin 3 000.Tautihuipussa koronaan sairastuisi havaitusti jopa 9 000 per päivä, todellisuudessa noin 40 000 päivässä.

Epidemian oletetaan hiipuvan kesään mennessä rokotusten ja vuodenaikavaihtelujen takia.

THL:n muuntoviruksesta esittämät mallinnukset 
THL esitteli helmikuussa malleja, joiden mukaan muuntovirukset voisivat yhdessä vanhan viruskannan kanssa tartuttaa vähintään 17000, jopa 

52000 päivässä. Tartuntahuipun saavuttaminen veisi kuukausia.

THL:n maaliskuussa esittämät skenaariot 
THL julkaisi maaliskuussa kolme skenaariota, jotka ennustivat koronan nopeaa leviämistä huhtikuussa 2021.

Malleissa THL arvioi R-luvun välille 1,15-1,35. Ne lähtivät siitä, että 5. maaliskuuta oli 750 tartuntaa päivässä.  

 R 1,15: 4. huhtikuuta 1409 tartuntaa,  19. huhtikuuta 2638 tartuntaa

 R 1,25: 4. huhtikuuta 2861 tartuntaa, 19. huhtikuuta 5588 tartuntaa

 R 1,35: 4. huhtikuuta 3363 tartuntaa, 19. huhtikuuta 11170 tartuntaa

Niiden mukaan 18. huhtikuuta olisi ainakin 2600, jopa yli 11000 tartuntaa päivässä. Skenaarioissa ei otettu huomioon rajoitusten vaikutuksia. Ne perustuivat jatkuvaan eksponentiaaliseen kasvuun. Mallien mukaan R pysyy koko ajan samana. Ylimmän mallin mukaan Suomessa olisi huhtikuussa koronaa enemmän kuin Ruotsin tautihuipussa.

Tuomas Aivelon mukaan mallit perustuvat oletukseen, että virus leviää koko ajan samaa vauhtia kuin 5. maaliskuuta päivän aikoihin.

Aivelo arvioi, että huhtikuun 2021 tartuntaluvut huhtikuussa voisivat olla välillä 1000-2000 tartuntaa päivässä. Hänen mukaansa maaliskuun rajoitukset hillitsevät pandemiaa.  Perjantaina julkaistiin puolestaan valtioneuvoston kanslian muistiossa toinen  arvio. Sen mukaan ainoastaan HUS:in alueella olisi sairaaloissa ennen pääsiäistä 300-400 koronaviruspotilasta.

THL:n maaliskuun lopussa esittämät skenaariot 
THL esitti ulkonaliikkumisrajoitusten perusteeksi neljä skenaariota Ne kuvaavat taudin etenemistä HUS:in alueella.

 Osasta rajoituksia luovutaan, helmikuun rajoitukset: Maalis-kesäkuussa 99 000 saa koronan, sairaalaan 4000, tehohoitoon 540. 290 kuolee. Jopa 1200 -1300 tapausta päivässä toukokuun puolivälissä, jolloin epidemiahuippu.
 Maaliskuun lopun rajoitukset: Maalis-kesäkuussa 71600 saa koronan, sairaalaan 3000, teholle yli 400. 226 kuolee. Vapun tienoille tautihuippu: 800 tapausta, 35 vuorokaudessa sairaalaan, viisi vuorokaudessa teholle. Epidemia hiipuisi kesä-heinäkuussa sairastamisen luoman immuniteetin, rokotusten ja kesän takia.
 Kolmen viikon liikkumisrajoitukset: Maalis-kesäkuussa 61000 tapausta. Sairaalaan 2500, teholle 343. 189 kuolee. Rajoitukset pudottaisivat HUS:n alueen päivittäisiä tartuntoja väliaikaisesti 600:sta 400:aan.
 Kuuden viikon liikkumisrajoitukset: Maalis-kesäkuussa alle 43 000 tartuntaa. Sairaalaan yli 1900, teholle 250. 151 kuolee.

Aiheesta muualla 
 Suomen COVID-19 epidemian ennuste - Solanpään tekemä ennuste
 COVID-19 outbreak in Finland - Solanpään ennuste II

IHME COVID-19 Projections Finland- amerikkalaisen Institute of Healt Metricsin ennuste, englanniksi
Covid-19 projections Finland englanniksi
Koronavirusepidemian mallinnusta]
 THL:n varhainen ennuste 2
REINA.malli  
Cubic koronasimulaatio 
Epidemic Calculator Eräs arvio epidemian kehitykseksi Suomen kokoisessa populaatiossa, jos rajoituksia ei olisi 30 vuorokauteen, ja alussa olisi 1000 tapausta (englanniksi)

Lähteet 

Mallit