本文分为以下四个部分:
一、美国医疗资源现状
二、静态分析美国医疗资源是否充足
三、动态估计美国ICU资源枯竭时间
四、美国五个梯队ICU资源枯竭时间
一、美国医疗资源现状
医院床位:美国医院协会最新报告显示,2018年,美国所有社区医院,共约80万张床位,其中ICU床位不到10万张,成人ICU床位不到7万张。
呼吸机:美国目前拥有62000台全功能呼吸机和98000台基础呼吸机,国家战略储备8900台。
人员:据美国医院协会数据,2018年,全美社区医院共有76000名全职呼吸治疗师及51.2万名重症监护护士。
二、静态分析美国医疗资源是否充足
医院床位:美国目前确诊人数31万,假设重症比例15%,约需4.65万张ICU床位。美国目前成人ICU床位上限7万,已经用了60%多。就算美国儿童ICU床位也投入新冠肺炎使用,也已经用了近一半。
呼吸机:据其他国家经验,至少10%的住院患者需要使用呼吸机。假设住院比例10%,约需3.3万台,已使用20%。
人员:加州法律规定,一名呼吸治疗师最多可同时救治4名患者。假设全美都按此标准,约需8万呼吸治疗师,好像不太够。对于重症监护护士,假设一个人服务一名患者,现在约需4.65万,比较充裕。
综上,就美国整体而言,医疗资源压力主要集中在ICU床位和呼吸治疗师上。针对美国整体而言是这样,就州来看,不同州面临的不一样的压力。我们都知道美国的疫情主要集中在纽约州,华盛顿州和加州。以纽约州为例,拥有美国30%的确诊患者,但却没有30%医疗资源。纽约州州长科莫本周说,到疫情出现峰值时,纽约州将需要大约14万张病床,4万张重症病床,而目前全州大约只有5.3万张病床和3000张重症病床,资源压力可想而知。
三、动态估计美国ICU资源枯竭时间
为了便于估计,做出如下模型假设:
假设美国ICU病房可供新冠肺炎重症患者使用的比例为100%;
假设新增重症占比新增确诊为一固定值;
假设重症患者占用ICU时间相同;
假设重症患者可以及时得到救治;
模型内在逻辑:
STEP 1: 预测累计确诊,根据累计确诊计算出新增确诊(累计确诊预测模型,预测数据连续7日误差率基本为0%,在我之前回答可以看到,很准);
STEP 2: 假设新增重症占比新增确诊为一固定值,这样可以估计出新增重症的数量;
STEP 3:现有重症患者数量等于ICU床位占用数,因此计算出现有重症患者数量就可以知道ICU床位占用数。
现有重症患者数量可以按照这一逻辑计算:今日现有重症 = 昨日现有重症 + 今日新增重症 - 今日减少重症。
今日新增重症可以根据STEP 2得出。对于今日减少重症的估计,我们不妨假设重症患者占用ICU时间均为N天,这样一来今日减少重症就等于N天前新增重症。
因此,T日ICU占用数 = T日现有重症 = T-1日现有重症 + T日新增重症 - T-N日新增重症
STEP 4:ICU饱和度 = ICU占用数/ICU总数
就美国整体而言,用悲观、乐观、中性三种情况估计:
中性:假设重症患者平均占用ICU 15天,重症率15%
悲观:假设重症患者平均占用ICU 20天,重症率20%
乐观:假设重症患者平均占用ICU 10天,重症率10%
估计结果:
悲观情况下,美国ICU资源在4月11日饱和度达1,医疗系统崩溃;
中性情况下,美国ICU资源在4月19日饱和度达1,医疗系统崩溃;
乐观情况下,美国ICU资源充裕,医疗系统不会崩溃;
整体来看,照目前态势发展,中性估计的概率最大,这意味着ICU资源将于4月19日供不应求,美国医疗系统崩溃。
四、美国五个梯队ICU资源枯竭时间
美国疫情的发展和医疗资源的分配并不对等,所以整体的情况不能准确反映出各州的情况,因此对各州的分析是绝对有必要的。
老老实实写51州的分析,可能等我写完,黄花菜都凉了。采用一个折中的办法,我根据观察各州日新增数据,发现很多州日新增规模是相似的,按照这一原理我将美国51州分为了五个梯队。我们对这五个梯队进行分析,既减少了分析的工作量,而且比美国整体分析更加全面。
为了便于呈现,州用代号,文末附上中文名和代号对应表。
从确诊死亡数据看五个梯队
(一)累计确诊占比分析
近12日内,第一梯队累计确诊占比连续下降,从50%降到37%,下滑幅度13%。第二梯队,第三梯度成上升态势,前者占比上升4%;后者上升7%。
(二)确诊增速贡献分析:累计确诊增速贡献 = 某梯队增速/全美增速
下图中,累计确诊增速贡献大于1,表示该梯队增速高于全美增速(已用粉色标注)。不难看出,第一梯队已经开始踩了刹车,增速约为全美增速的9成。第二梯队和第三梯队接替第一梯队领跑增速。
(三)累计死亡占比分析
第一梯队和第二梯队死亡占比快速提高,二者合计已经超过50%。第四梯队死亡占比下降明显,剩下两个梯队比较稳定。
(四)死亡增速贡献分析
与累计确诊增速贡献相似,死亡增速贡献大于1,表示该梯队增速高于全美增速(已用粉色标注)。不难看出,第一、二梯队是美国死亡增速的领跑者。
(五)死亡率分析
就死亡率而言,五个梯队均呈现上升趋势。第一梯队和第五梯队破3%,第一梯队的高死亡率是因为医疗体系崩溃导致。
综上所述,就确诊而言,虽然纽约州目前占比较高,但二、三梯度决定了美国未来的增长潜力,这两个梯队政府应高度重视;就死亡而言,五个梯队死亡率均在上升,其中最为纽约州形势严峻,纽约州死亡和增速都领跑全美,死亡率破3%,这反映出纽约州医疗体系可能已经崩溃。
五个梯队的医疗体系是否崩溃?
第一梯队:纽约州NY
纽约州是全美疫情爆发的中心,累计确诊破12万,但ICU床位只有4000多,医疗系统承受巨大压力。如下图,乐观估计的情况下,纽约州资源饱和度也已经超过1,医疗防线已经崩溃。
第二梯队:新泽西州NJ
新泽西州是全美疫情爆发的第二战场,也是美国疫情未来能否持续爆发的关键,累计确诊破3万,医疗系统面临考验。如下图,仅有乐观估计情况下,ICU资源饱和度不会1,这要求新泽西州重症患者平均占用ICU 小于10天,重症率小于10%。
第三梯队:MI、LA、CA、MA、FL、IL和PA
第3梯队和第2梯队一样,是全美疫情能否继续持续爆发的关键点。见上图,第二梯队,第三梯度确诊占比成上升态势,前者占比上升4%;后者上升7%。不过,相较于第二梯队,第三梯度的医疗资源压力不大,最差情况也不会崩溃。
第四梯队:WA、GA、TX、CT、CO、IN、OH、TN、MD、VA、NC、MO、WI、AZ、SC和NV
第4梯度,目前累计确诊的规模在5万,平均日新增规模在4000。与第三梯队相同,医疗系统没有崩溃风险。
第五梯队:AL、MS、UT、OK、ID、DC、OR、MN、KY、RI、IA、AR、KS、DE、NH、NM、VT、ME、NE、HI、WV、MT、SD、WY、ND和AK
第4梯度,目前累计确诊的规模在1万8千,平均日新增规模小于100。医疗系统目前不必担心崩溃风险。
综上所述,美国医疗系统面临的是结构性问题,风险集中在纽约州和新泽西州。在美国,这俩州估计得靠自己努力。联邦自保,自求多福。
参考资料:
【1】A Note on COVID-19 Diagnosis Number Prediction Model in China
【2】美国医疗资源数据来自美国医院协会
【3】美国各州数据来自http://Covidtracking.com