Ferramenta de previsões de curto prazo para casos e mortes de COVID-19 no Brasil

Com o objetivo de criar uma ferramenta de apoio ao gerenciamento da crise na saúde pelas autoridades responsáveis, assim como informar o público, um grupo de professores da PUC-Rio construiu um modelo de previsão do número de casos e mortes de COVID-19 no Brasil até duas semanas a frente (Medeiros, Marcelo, et al., 2020).  Os professores, que são associados a diferentes departamentos (Eng. Elétrica, Eng. Industrial e Economia), possuem artigos quantitativos em diversas áreas publicados em revistas internacionais de primeira linha, além de ampla experiência na construção e implementação prática de modelos preditivos para empresas de diversos setores através de seus laboratórios (LAMPS PUC-Rio e NASDA).

O modelo, que é dirigido apenas por dados, estima uma relação entre o Brasil e países que foram afetados pela pandemia em um período anterior. O fato do Brasil estar “atrasado” em relação a esses países permite, com base nesta relação estimada, projetar a evolução do número de casos e mortes no curto-prazo. O uso deste modelo é complementar ao uso de modelos epidemiológicos, que são difíceis de disciplinar quantitativamente por se tratar de uma doença nova, cuja comunidade científica ainda possui pouco conhecimento.

O modelo proposto é re-estimado todos os dias com base em novos dados da trajetória brasileira e dos demais países, que são selecionados automaticamente em função de sua aderência à trajetória e capacidade preditiva. Até o momento, o modelo foi testado apenas para os dados oficiais reportados pelo Ministério da Saúde (https://covid.saude.gov.br), e indicadores relevantes de testagem e distanciamento social ainda não foram considerados.

O modelo fornece a previsão da evolução do número total de casos reportados, número de novos casos, assim como a taxa de crescimento. O mesmo método de previsão também é aplicado para mortes, e poderia ser aplicado para casos específicos de redes hospitalares em estado crítico. Além das previsões pontuais, baseadas em médias, o modelo também informa um intervalo de confiança de 95%, que leva em conta o risco decorrente do erro de previsão.

Antes de prosseguirmos, um aviso se faz necessário. As projeções apresentadas são frutos de um esforço contínuo de melhoramento do modelo de previsão, esforço este que seguirá em curso durante a pandemia, com atualizações diárias nessa página. Entretanto, há limitações no método proposto (poucas observações para estimar a relação, poucas projeções fora da amostra para análise e potenciais quebras das relações estimadas).  Em condições normais, os resultados careceriam de escrutínio suficiente para sua divulgação. Entretanto, dada a dramaticidade do momento em que vivemos, acredita-se que essas previsões, mesmo que imperfeitas, são úteis para o gerenciamento da crise na saúde pelas autoridades responsáveis, assim como informar o público.

A Figura 1 ilustra previsão (linha preta contínua) realizada no dia 5 de abril de 2020 (linha pontilhada vertical marca o primeiro dia de previsão, dia 6 de abril) para os próximos 14 dias e o respectivo intervalo de 95% de confiança (área cinza). O dia 1 se refere ao dia em que os 100 primeiros casos são observados em cada país. Note que os valores já observados para o Brasil (linha preta escura com marcadores em círculos) se apresenta dentro do intervalo de confiança mesmo após 11 dias de previsão, girando em torno dos valores previstos. A Figura 2 apresenta a mesma análise para a taxa de decrescimento percentual dos casos confirmados.

Figura 1 – Previsão 14 passos à frente do número total de casos reportados pelo ministério da saúde (previsão versus realizado desde 6 de abril).

Já a Figura 2 ilustra as previsões mais atualizadas (dados de 15 de abril de 2020) de importantes indicadores apresentados na Tabela 1. A coluna de gráficos da esquerda se refere ao número total de casos reportados, número de novos casos e a taxa de crescimento percentual diária. Pode ser visto que esta gira em torno de 10% ao dia. A coluna da direita apresenta gráficos para os mesmos índices aplicados ao número de mortes.

Figura 2 – Previsões do número de casos e mortes reportados pelo ministério da saúde e realizada em 15 de abril de 2020 para os próximos 14 dias.

Tabela 1 – Resumo observado (até dia 15 de abri) e realizado (a partir de dia 16 de abril) de casos e mortes reportados. Intervalo de confiança de 95% apenas para a última previsão (dia 29).

O monitoramento da evolução dos casos confirmados e mortes é crucial para que se tenha um bom planejamento no que se refere as demandas por recursos da saúde (leitos de UTI, ventiladores, etc). Ao divulgar essas projeções duas semanas à frente, o objetivo é contribuir para esse monitoramento.  Embora duas semanas seja um período reduzido, esta limitação se dá por conta dos dados disponíveis. Ainda assim, duas semanas é o suficiente para que se adeque a logística de distribuição dos recursos disponíveis para o combate da COVID-19.

As projeções serão reportadas diariamente em www.covid19analytics.com.br para o Brasil. Outros exercícios (projeções por estado, projeções de outras variáveis, controle para índices de mobilidade social, etc) são possíveis, e alguns deles já estão sendo gerados. Qualquer sugestão, entre em contato.