Covid-19 einschränken

Claire Prudhomme, wissenschaftliche Mitarbeiterin am i3mainz – Institut für Raumbezogene Informations- und Messtechnik, entwickelte im Sommer 2020 ein computergestütztes Simulationsmodell zur Bewertung unterschiedlicher Maßnahmen, die der Eindämmung von COVID-19 dienen. Als Bezugsrahmen wurden das Stadtzentrum und die Bevölkerung von Dijon gewählt, um den Umfang der Geodaten und die Anzahl der Menschen für die Simulationen zu begrenzen (Abb.1). Die dafür verwendeten persönlichen Daten wurden vom Nationalen Institut für Statistik zur Verfügung gestellt.

Die Simulation basiert auf dem epidemiologischen Modell SEIR. Dieses stellt die mit dem Coronavirus zusammenhängenden Gesundheitszustände und Übergänge zwischen den Zuständen einer Gruppe von Menschen dar. Es umfasst drei verschiedene infektiöse Unterzustände. Der erste, klassische Unterzustand stellt Menschen dar, die die Symptome des Virus aufweisen und ansteckend sind. Der zweite ist der asymptomatische Fall, die Menschen sind ansteckend, haben aber keine Symptome des Virus. Der letzte infektiöse Zustand ist ein intermediärer Fall, die Menschen beginnen vor dem Ende der Inkubationszeit ansteckend zu sein. Sie zeigen dann keine Symptome, sondern entwickeln diese erst nach einer bestimmten, je nach Person variablen Dauer.

Simulierte Agenten

Die Menschen, hier Agenten genannt, repräsentieren die Bevölkerung, anhand der die Ausbreitung des Virus untersucht wird. Jeder Agent zeichnet sich durch ein individuelles Profil aus, das seine wichtigsten sozialen Merkmale, wie Alter, Geschlecht und Gesundheitsbedingungen definiert. Die Merkmale der Bevölkerung können durch die Parametrisierung einer Reihe von Werten festgelegt werden (Abb.2). Die simulierten Agenten treffen Entscheidungen in Abhängigkeit von räumlichen Daten und vom Infektionsgeschehen. 

Ziel des Modells ist es, Maßnahmen zur Eindämmung des Virus im Hinblick auf ihre Wirksamkeit zu untersuchen. Zu diesem Zweck erlaubt das Modell auch die Aktivierung einer Reihe von Maßnahmen, wie etwa Schulschließung, Anwendung von Barrieregesten, vor oder während der Durchführung der Simulation (Abb.3). Das Modell wurde für die freie und quelloffene Simulationsplattform Gama entwickelt. Dank der Parameter für die Aktivierung der Messungen wurde eine Reihe von Simulationen durchgeführt, bei denen die Ausbreitung des Virus ohne Maßnahmen verglichen wurde mit der Ausbreitung des Virus unter Anwendung verschiedener Maßnahmen. 

Vorläufige Ergebnisse haben gezeigt, dass das vorgeschlagene Modell ein sehr flexibles Instrument für Entscheidungsträger des öffentlichen Gesundheitswesens sein kann, um verschiedene Kontrollmaßnahmen zu bewerten und so die Ausbreitung von Infektionskrankheiten und die Auswirkungen auf die lokale Wirtschaft zu minimieren. Der nächste Schritt wird darin bestehen, das Modell an die neuen Virusinformationen anzupassen und es anhand der realen Daten zu validieren.