blik op de toekomst

Van aardbevingsmodel naar voorspellend model voor IC-opnames

31 juli 2020 • 3 min leestijd

Binnen het Brains4corona-initiatief heeft TNO, samen met Amsterdam UMC, Erasmus MC, en Leiden UMC een model ontwikkeld dat het aantal IC-opnames kan voorspellen: het SEIR-model. Verrassend: een numerieke aanpak om aardbevingen mee te voorspellen bood hiertoe inspiratie.

Een oplossing komt soms uit onverwachte hoek. Want op het eerste gezicht heeft een model, dat voorspellingen doet over hoe veranderingen in de ondergrond in Groningen zich vertalen naar aardbevingen, weinig te maken met het aanpakken van de coronacrisis. Maar niets is minder waar.

Van aardbeving tot IC-opnamevoorspelling

Jan-Diederik van Wees, hoogleraar binnen de aardwetenschappen bij de Universiteit Utrecht en onderzoeker bij TNO, was er eind januari van overtuigd dat het nieuwe coronavirus ook naar Nederland zou komen. “Gezien de gegevens uit China – verspreiding onder de radar en verdubbeling van besmettingen binnen twee dagen – kon dat haast niet anders. Toen het RIVM in een briefing aan de Tweede Kamer aangaf geen model te hebben voor het inschatten van de IC-behoefte, heb ik me er in verdiept. Want het moest toch mogelijk zijn om zo’n model te maken. Eerst ben ik er in mijn eigen tijd mee aan de slag gegaan en later binnen een Brains4corona-project", vertelt Van Wees.

“Ik zag al snel dat het ‘aardbevingmodel’ omgebouwd kon worden om IC-opnames te voorspellen”

Omgaan met onzekerheden

Al snel ontstond bij Van Wees de gedachte dat het type wiskundige modellen waarmee aardbevingen voorspeld worden ook wel eens geschikt kon zijn voor de coronaproblematiek. “Onder de grond hebben we te maken met veranderingen, bijvoorbeeld door gaswinning, die zich verspreiden. En is er sprake van veel onzekerheid. Dezelfde soort basiskarakteristieken speelt bij het coronavirus ook; er zijn maar een paar parameters waaraan je je kunt vasthouden. Er is immers nog veel onbekend over de transmissie. Met beperkte informatie kunnen we met behulp van zogenoemde data-assimilatie echter toch goede voorspellingen doen. Samen met het Amsterdam UMC en Erasmus MC hebben we medio maart het open source ‘COVID-SEIR model’ ontwikkeld. En het bleek de snelle groei van de IC-behoefte eind maart en de piek van begin april juist te voorspellen”, legt Van Wees uit.

“Veel landen kiezen ervoor flink te versoepelen en vervolgens aan de handrem te trekken als het

misgaat”

Hoe werkt het SEIR-model?

De letters in het woord SEIR staan voor: Susceptible (het vatbare deel van de bevolking), Exposed (het deel van de bevolking dat het virus draagt), Infected (patiënten die de eerste milde symptomen vertonen) en Removed (patiënten die zijn hersteld of overleden). Het model houdt rekening met onzekerheden voor parametrisering – het in parameters uitdrukken van COVID-19 – en maatregelen voor sociale afstand. Het model laat gebruikers de drastische effecten zien die kleine veranderingen kunnen hebben. “Slechts een kleine verandering in de parameters kan de voorspellingen van nieuwe gevallen, ziekenhuisopnames en sterfgevallen diepgaand beïnvloeden. Het illustreert hoe cruciaal nauwkeurige gegevens kunnen zijn bij het bestrijden van het virus. Het kan dagelijks gekalibreerd worden en geeft zo een up-to-datebeeld aan de hand van actuele data. Het biedt op deze manier het nodige comfort onder onzekerheid”, stelt Van Wees. Het model en de Nederlandse voorspelling zijn openbaar gemaakt. 

Voorkeur voor adaptieve sturing

Van Wees: “Veel landen kiezen ervoor flink te versoepelen en vervolgens aan de handrem te trekken als het misgaat. Wij hebben met het model verschillende exit-strategieën bestudeerd en stresstests gedaan. We hebben geconstateerd dat je bij progressieve versoepeling kleine stappen moet zetten om overbelasting van de IC te voorkomen. Je hebt bovendien een noodrem nodig om bij te snelle IC-groei in te grijpen. Dat resulteert in een sterke golfbeweging. Een adaptieve strategie, waarbij je versoepelende stappen kunt afwisselen met beperkende stappen, is beter. Op die manier is uiteindelijk meer versoepeling mogelijk, omdat je geen grote golfbeweging krijgt. Een handrem is niet nodig en je leert bovendien beter wat wel en niet werkt.

“Een adaptieve strategie, waarbij versoepeling kan worden afgewisseld met beperkende stappen, werkt het beste”

Verbreding en uitbreiding

Nu ligt de focus op de zorgcapaciteit, maar er zijn meer toepassingen mogelijk. “Eigenlijk kun je dit model toepassen op alles wat logistiek getrapt, in steeds kleine fracties, doorwerkt. Zoals infecties, ziekenhuisopnames en dus IC-opnames. Het voordeel is dat je met weinig maar toch actuele data, dagelijks voorspellingen kan doen. Dat maakt het bijvoorbeeld ook voor het Rode Kruis mogelijk om het model in Afrika – waar geen uitgebreid bron- en contactonderzoek is – in te zetten.” 
Verder werken we samen met de Universiteit van Amsterdam aan een publieke webversie voor de dagelijkse voorspelling van de zorgcapaciteit. Gebruikers kunnen daarin interactief simulaties doen van versoepelende of beperkende maatregelen, en zo meer inzicht en begrip krijgen van COVID-19.

Meer weten? Neem dan contact op met Jan-Diederik van Wees

blik op de toekomst

Podcast Insights seizoen 2 #29: Wat is het deltaplan voor de energietransitie?

4 aug '20 - 1 min
In deze podcast, opgenomen bij de Deltawerken in Zeeland, bespreken Rosanne Hertzberger (wetenschapper), Ton de Jong (managing director energietransitie bij TNO)... Lees meer
blik op de toekomst

Betrouwbare en betaalbare energievoorziening in 2050: TNO beantwoordt vragen

27 jul '20 - 5 min
We zijn op weg naar een volledig duurzame energievoorziening in 2050. Over tien jaar, in 2030, moeten de eerste belangrijke doelen al zijn behaald. Deze energietransitie... Lees meer
blik op de toekomst

Podcast Insights seizoen 2 #28: TNO over kabinetsvisie waterstof: begin nu

10 jul '20 - 1 min
Er is op korte termijn een nationaal uitvoeringsprogramma waterstof nodig. Nog dit jaar zou het kabinet die moeten uitwerken in concrete acties en doelen met een... Lees meer
blik op de toekomst

Met stappenplan op weg naar groenere VvE’s

2 jul '20 - 3 min
Veel Verenigingen van Eigenaren (VvE) willen wel verduurzamen maar stuiten op tal van praktische belemmeringen. Zoals gebrek aan kennis, weinig betrokken bewoners... Lees meer
blik op de toekomst

Podcast Insights seizoen 2 #27: De opgave om CO2-uitstoot in de industrie drastisch te verminderen

26 jun '20 - 1 min
De Nederlandse industrie staat voor een grote opgave om de CO2-uitstoot drastisch te verminderen. Met als ultiem doel vrijwel geen uitstoot in 2050. Voorlopig zijn... Lees meer

VOLG TNO OP SOCIAL MEDIA

blijf op de hoogte van ons laatste nieuws, vacatures en activiteiten

Op TNO.nl maken we gebruik van cookies. De daarin opgeslagen informatie kan bij een volgend bezoek weer naar onze servers teruggestuurd  worden.