Заболеваемость COVID-19 в Москве на основании данных компьютерной томографии: сравнение моделей прогнозирования

ОБОСНОВАНИЕ. Основной инструмент для оценки степени тяжести поражения лёгких при COVID-19 ― компьютерная томография (КТ) [1]. В Российской Федерации широко применяется визуальная шкала оценки поражения лёгочной паренхимы «КТ 0-4» [2]. В настоящее время «золотым стандартом» для установления диагноза COVID-19 стала полимеразная цепная реакция (ПЦР), позволяющая выявлять РНК вируса, но данный метод имеет низкую чувствительность [3, 4]. Заболеваемость COVID-19 носит волновой характер течения [5], поэтому прогнозирование заболеваемости и характера течения болезни очень актуально.

ЦЕЛЬ ― определить более эффективную модель для прогнозирования динамики заболеваемости COVID-19 по данным КТ в Москве, что будет способствовать повышению эффективности планирования помощи пациентам.

МЕТОДЫ. Анализ проводили посредством деления исходных данных (13.04.2021–23.02.2022) на обучающую и тестовую подвыборки, в качестве порогового значения временного интервала принято начало спада пятой волны штамма омикрон (06.02.2022). Для анализа использовали статистические данные заболеваемости по Москве. В данном исследовании для моделирования и прогнозирования временных данных (forecasting) применяли методы ETS, ARIMA, BATS, TBATS и NNETAR (с использованием нейронных сетей) [6]. Эффективность прогнозирования оценивали по количественным метрикам средней абсолютной масштабированной ошибки (MASE).

РЕЗУЛЬТАТЫ. Всего за период пандемии по имеющимся данным в Москве с 13.04.2020 по 21.03.2022 проведено 916 566 процедур компьютерной томографии органов грудной клетки (КТ ОГК) в рамках диагностики COVID-19. По критерию MASE, лучшей моделью предсказания является NNETAR для всех типов по шкале «КТ 0-4» (MASE для тестовой выборки: КТ-1 ― 3.8; КТ-2 ― 2.0; КТ-3 ― 1.3; КТ-4 ― 0.5).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Модель NNETAR с применением нейронных сетей показала наилучший результат в прогнозировании заболеваемости COVID-19 в Москве и подтвердила тенденцию к постепенному снижению заболеваемости со значительным уменьшением степени тяжести поражения лёгких по шкале «КТ 0-4». Разница в динамике течения обусловлена множеством факторов: способами диагностики и лечения, в том числе отмечается постепенный уход от КТ-исследований при меньшей степени тяжести заболевания; эпидемиологическими ограничениями и профилактикой; мутациями вируса COVID-19; влиянием СМИ.