วิเคราะห์ โมเดลการระบาดแบบ Adaptive Response ของ CDC จะช่วย COVID-19 แค่ไหน

บทความนี่เป็นบทความวิเคราะห์การแก้ปัญหาการระบาดของ SARS-CoV-2 หรือ COVID-19 ในสหรัฐอเมริกา ซึ่งมีอัตราการระบาดระดับ Exponential ที่ CDC ยังไม่สามารถควบคุมได้ กับความพยายามของเอกชนอย่าง SpaceX และ Tesla ซึ่งดูแลโดย Elon Musk ที่จะเข้ามามีส่วนร่วมในการช่วยควบคุมโรค และการวิเคราะห์ผลที่จะตามมาและการพัฒนาศักยภาพทางการแพทย์ในอนาคต

หลังจากที่หลาย ๆ เมืองในสหรัฐอเมริกาเริ่มได้รับผลกระทบจากการระบาดของไวรัสปอดอักเสบ Coronavirus Disease หรือ COVID-19 ที่มีอัตราการแพร่ระบาดสูงมาก ในขณะที่ประธานาธิบดี Donald Trump ประกาศภาวะฉุกเฉินผ่าน White House Proclamations เมื่อวันที่ 13 มีนาคม 2020 หลังจากที่ WHO ประกาศยกระดับ COVID-19 ให้เป็นระดับ Pandemic ได้เพียงแค่สองวัน

การขาดแคลนเครื่องช่วยหายใจในสหรัฐอเมริกา

อ้างอิงจาก Coronavirus COVID-19 Global Cases by the Center for System Science and Engineering (CSSE), John Hopkins University (JHU) จากข้อมูลของกรมควบคุมโรค หรือ Center for Disease Control (CDC) ของสหรัฐอเมริกา มี Confirmed Case ของผู้ติดเชื้อ COVID-19 ในอเมริกามากกว่า 19,000 คนแล้ว (ข้อมูล ณ วันที่ 21 มีนาคม 2020)

จากข้อมูลดังกล่าว New York ถือเป็น Most affected ในสหรัฐอเมริกาด้วยยอดผู้ติดเชื้อที่ 8,403 Confirmed Cases (ข้อมูล ณ วันที่ 21 มีนาคม 2020) ด้วยยอดผู้ติดเชื้อที่สูงขึ้นแบบ Exponential ทำให้สาธารณสุขในหลาย ๆ เมืองเริ่มขาดแคลนเครื่องช่วยหายใจ (Ventilator) ที่จำเป็นต้องใช้ในห้องความดันลบ (Negative Pressure Room)

จากข้อมูลของ New York State, Department of Health เมือง New York มีเครื่องช่วยหายใจแค่ประมาณ 5,000 – 6,000 เครื่อง ทำให้โรงพยาบาลหลาย ๆ แห่งไม่มีเครื่องช่วยหายใจให้ใช้ในห้องความดันลบ

เมื่อวันที่ 19 มีนาคม 2020 Elon Musk ตอบทวีตเรื่องการขาดแคลนเครื่องช่วยหายใจ

Elon ได้เสนอว่า Tesla ใช้ระบบ HVAC หรือ Heating, ventilation, and air conditioning ในรถ Tesla ของเขาเอง ส่วน SpaceX ผลิตระบบพยุงชีพ ดังนั้นเครื่องช่วยหายใจจึงไม่ใช่เรื่องยาก จึงถามต่อว่าโรงพยาบาลไหนที่ขาดแคลน

หลังจากนั้น Bill de Blasio นายกเทศมนตรีของเมือง New York ได้ทวีตข้อความช่วยเหลือถึง Elon โดยตรงโดยบอกว่าหลาย ๆ เมืองต้องการเครื่องช่วยหายใจเพื่อรักษาผู้ป่วย COVID-19 ด่วนภายในเวลา 2-3 อาทิตย์นี้ และเมื่อวันที่ 21 มีนาคม 2020 Elon ได้ทวีตว่าพวกเค้ากำลังเริ่มทำเครื่องช่วยหายใจ ถึงแม้เค้าจะคิดว่าน่าจะไม่ต้องการก็ตาม

นอกจากนี้ยังมีคนเสนอให้ Elon สร้าง Centralized Ventilator แล้วทำเป็นสายแยกแบบ one way valve แต่ Elon บอกว่าทำเป็นสายแยก หนึ่งคนหนึ่งอันนะดีแล้ว เดี๋ยวอากาศรั่วผสมกันหมด

อย่างไรก็ตาม ข้อมูลที่ทาง Spaceth.co มีอยู่ตอนนี้ไม่สามารถสรุปได้ว่า Elon Musk จะสร้างเครื่องช่วยหายใจแบบไหนอย่างไร และหากเค้าจะสร้าง เขาต้องมีใบอนุญาตจาก FDA และต้องมีบุคลากรทางการแพทย์มากำกับดูแล

บทวิเคราะห์เชิงสถิติ

บทวิเคราะห์ทางการแพทย์เชิงสิถิติซึ่งวิเคราะห์ข้อมูลของผู้ติดเชื้อภายในสหรัฐอเมริการวมไปถึงทำไหมประเทศที่มีระบบควบคุมโรคที่ดีที่สุดยังขาดแคลนอุปกรณ์ทางการแพทย์

จากความพยายามของ CDC ในการพยายามควบคุม COVID-19 ของสหรัฐอเมริกาในบางเมืองที่ไม่สามารถควบคุมการแพร่ระบาดได้ทัน ทำให้มีจำนวนผู้ติดเชื้อสูงขึ้นเกินกำลังศักยภาพของโรงพยาบาลในหลาย ๆ เมือง ทำให้อุปกรณ์ทางการแพทย์เริ่มคลาดแคลน ลดประสิทธิภาพการควบคุมโรคไปอีก อีกทั้งยังเพิ่มความเสี่ยงให้บุคคลากรทางการแพทย์อีก

เมื่อวันที่ 11 มีนาคม 2020 WHO ประกาศยกระดับการระบาดของ SARS-CoV-2 หรือ COVID-19 เป็นระดับ Pandemic ข้อมูลจากประเทศจีนระบุว่า Fatality rate หรืออัตราการเสียชีวิตแปรผันตรงกับอายุของผู้ป่วย COVID-19 ร้อยละ 81 ของผู้ป่วยในประเทศจีนมีอาการไม่รุนแรง ร้อยละ 80 ของผู้เสียชีวิตคือผู้ป่วยที่มีอายุมากกว่า 60 ปี มีผู้ป่วยที่มีอายุน้อยกว่า 19 ปี เสียชีวิตเพียงร้อยละ 0.1

อ้างอิงจากข้อมูลของกรมควบคุมโรค (CDC) สหรัฐอเมริกาพบว่าการระบาดของ SARS-CoV-2 หรือ COVID-19 เริ่มต้นประมาณวันที่ 12 กุมภาพันธ์ 2020 ถึง 16 มีนาคม 2020 ข้อมูลเมื่อวันที่ 16 มีนาคม ระบุว่าผู้ป่วย COVID-19 4,226 คนในอเมริกาถูกรายงานไปยัง CDC ซึ่งส่วนใหญ่เป็นผู้สูงอายุ

ข้อมูลจาก 49 รัฐของอเมริการวม Washington D.C. ณ วันที่ 16 มีนาคม 2020 มีผู้ป่วย COVID-19 จำนวน 4,226 คนในอเมริกาและเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องที่อัตราการติดเชื้อมากกว่า 500 เคสต่อวันเริ่มต้นวันที่ 14 มีนาคม ผู้ป่วย 2,449 คนในจำนวนนี้

• 6% เป็นผู้ที่มีอายุมากกว่า 85 ปี
• 25% เป็นผู้ที่มีอายุระหว่าง 65 ถึง 84 ปี
• 18% เป็นผู้ที่มีอายุระหว่าง 55 ถึง 64 ปี และ 45-54 ปี
• 29% เป็นผู้ที่มีอายุระหว่าง 20 ถึง 44 ปี
• 5% เป็นผู้ที่มีอายุระหว่าง 0 ถึง 19 ปี

ใน 508 คน ของผู้ติดเชื้อทั้งหมด (12% ของผู้ติดเชื้อ ณ วันเก็บข้อมูล) ถูกแอดมิทในโรงพยาบาล ในจำนวน 12% นี้สามารถจำแนกการ Hospitalization ได้ดังนี้

• 9% เป็นผู้ป่วยที่มีอายุมากกว่า 85 ปี
• 36% เป็นผู้ป่วยที่มีอายุระหว่าง 65 ถึง 84 ปี
• 17% เป็นผู้ป่วยที่มีอายุระหว่าง 55 ถึง 64 ปี
• 18% เป็นผู้ป่วยที่มีอายุระหว่าง 45 ถึง 54 ปี
• 20% เป็นผู้ป่วยที่มีอายุระหว่าง 20 ถึง 44 ปี
• น้อยกว่า 1% เป็นผู้ป่วยที่มีอายุระหว่าง 1%

ใน 121 คนที่ถูกแอดมิทจำนวนผู้ปวยที่ถูกแอดมิท ICU (Intensive Care Unit) มีดังนี้

• 7% เป็นผู้ป่วยที่มีอายุมากกว่า 85 ปี
• 46% เป็นผู้ป่วยที่มีอายุระหว่าง 65 ถึง 84 ปี
• 36% เป็นผู้ป่วยที่มีอายุระหว่าง 45 ถึง 64 ปี
• 12% เป็นผู้ป่วยที่มีอายุระหว่าง 20 ถึง 44 ปี
• ไม่มีผู้ป่วย ICU ที่มีอายุต่ำกว่า 19 ปี

สามารถเห็นได้ชัดว่าอัตราการแอดมิท ICU สูงในผู้ป่วยที่มีอายุระหว่าง 65 ถึง 84 ปี ซึ่งข้อมูลที่ CDC ของสหรัฐอเมริกาได้ผลสรุปตรงกับข้อมูลที่ CDC ของจีนมีซึ่งระบุว่าอัตราความรุนแรงของอาการแปรผันตรงกับอายุ แล้วทำไหมข้อมูลนี้จึงสร้างความกังวลให้สาธารณะสุขและ CDC ของอเมริกา?

นั้นเป็นเพราะว่าประชากร 49 ล้านคนของสหรัฐอเมริกา (15% ของประชากรทั้งหมด 330 ล้านคน) มีอายุมากกว่า 65 ปีและเป็นผู้มีความเสี่ยงกับการสัมผัสเชื้อ COVID-19 ซึ่งหากเพียงแค่ไม่กี่เปอร์เซนต์ของ 49 ล้านคนติดเชื้อ ขึ้นมาจะทำให้สหรัฐอเมริกาขาดแคลนอุปกรณ์อย่างเครื่องช่วยหายใจทันที ไม่ใช่แค่อุปกรณ์ บุคคลากรด้วย

อเมริกาบกพร่องในการ Contain และ Mitigate COVID-19 อันเนื่องมาจาก Slow intervention หรือความตื่นตัวต่ำ ทั้งการไม่ Enforce Social distancing การไม่สั่งปิดสถานที่เสี่ยงการปนเปื้อน และมาตรการ Containment ที่ยังไม่รัดกุม ทำให้ COVID-19 แพร่เร็วมากในอเมริกา เมื่อบวกเข้ากับ Slow intervention ทำให้ประชาชนในพื้นที่ Contact กับเชื้อเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ และติดเชื้อเพิ่มขึ้น

ตอนนี้ CDC ของสหรัฐอเมริกามี Containment strategy แล้วแต่ยังไม่สามารถควบคุมได้เพราะว่าจำนวน Active cases มีเยอะเกินกว่าที่โรงพยาบาลจะรับไหว

เมื่อลองนำสถานการณ์ที่มีอยู่ตอนนี้บวกเข้ากับ Scenario ที่คาดการณ์ไว้ เราจะได้ Worst-case scenario ของอเมริกาก็คือ แบบเดียวกับเกาหลีและอิตาลี อ้างอิงจากข้อมูลของ CDC สหรัฐอเมริกา อเมริกาจะขาดอุปกรณ์ทางการแพทย์อย่างเครื่องช่วยหายใจภายในเวลา 2-3 อาทิตย์หรือเร็วกว่านั้น เพราะอัตราการติดเชื้อในผู้สูงอายุเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว

ผู้ที่จำเป็นต้องใช้อุปกรณ์พยุงชีพอย่างเครื่องช่วยหายใจมากที่สุดก็คือผู้สูงอายุซึ่งเป็นกลุ่มผู้ป่วยที่มีอัตราการติดเชื้อและอัตราการเสียชีวิตมากที่สุด เพราะว่า COVID-19 ทำลายเซลล์ในปอดทำให้เกิด Fibrosis ซึ่งหากรุนแรงและไม่มีเครื่องช่วยหายใจเพื่อช่วยผู้ป่วยหายใจ ไม่นานปิดก็จะเริ่มล้มเหลวเกิดภาวะ Acute Respiratory Distress Syndrome (ARDS) ส่งผลให้ความเข้มข้นของออกซิเจนในเลือด (O2 Saturation) ต่ำลงจนเกิดภาวะพร่องออกซิเจน (Hypoxia) และเสียชีวิตจากการขาดออกซิเจน (Asphyxiation) ในที่สุด ซึ่งนี่จะเป็นสิ่งที่เกิดขึ้นกับผู้ป่วยหลาย ๆ คน หากโรงพยาบาลขาดแคลนเครื่องช่วยหายใจ

บทวิเคราะห์เชิงคุณภาพ

ในตอนนี้เครื่องช่วยหายใจอยู่ในสภาวะขาดแคลนและหากไม่มีมาเสริมอีกภายใน 2-3 อาทิตย์ CDC คาดว่า อุปกรณ์จะขาดแคลนและนำไปสู่การเสียชีวิตของผู้ป่วยอีกหลาย 100 จนถึง 1000 หรืออาจเกินถ้า Containment strategy ของสหรัฐอเมริกาไม่ได้ผล

หาก Elon Musk ให้ความช่วยเหลือโดยการผลิตเครื่องช่วยหายใจให้โรงพยาบาลพ้นสภาวะขาดแคลนอุปกรณ์จะทำให้ศักยภาพทางการแพทย์ในการควบคุมโรคและการรักษา Active cases ของ COVID-19 มีประสิทธิภาพขึ้นเป็นอย่างมาก

และการที่ Elon Musk ต้องการที่จะช่วยผลิตเครื่องช่วยหายใจ เค้าจำเป็นจะต้องศึกษาลักษณะพิเศษของ COVID-19 เพื่อผลิต Ventilator ที่สามารถช่วยให้ผู้ป่วยได้รับออกซิเจนเพียงพอ เพราะเครื่องช่วยหายใจแบบ CPAP/PS หรือ BiPAP ซึ่งเป็นแบบ Non-invasive mechanical ventilation อาจไม่มีประสิทธิภาพพอในการรักษาผู้ป่วย COVID-19 ที่มีอาการหนัก

ในผู้ป่วยที่ develop อาการ COVID-19 ระดับรุนแรงที่อาจไม่สามารถหายใจด้วยตนเองได้หรือถึงขั้นภาวะหายใจล้มเหลวเฉียบพลันหรือ ARDS ต้องใช้ Invasive mechanical ventilation หรือการสอดท่อเข้าไปในหลอดลม แต่หาก Invasive method ยังใช้ไม่ได้ ผู้ป่วยต้องรับการฟอกอากาศนอกร่างกายหรือ ECMO (Extracorporeal Membrane Oxygenation)

จากข้อมูลที่ Spaceth.co มีอยู่สามารถวิเคราะห์ได้ว่า เราคงได้เห็นต้นแบบของ ventilator จาก SpaceX และ Tesla ในเร็วนี้ ๆ ซึ่งจะเป็นแบบ Invasive หรือ Non-invasive ทางเราก็ไม่ทราบ เนื่องจาก Elon ไม่ได้ให้ข้อมูลอะไรเพิ่มเติ่มเลยในทวีต

ผลที่จะตามมาจากความช่วยเหลือของ Elon ก็คือเรื่องของการจัดการทรัพยากรและอุปกรณ์ทางการแพทย์ในโรงพยาบาลที่มีผู้ป่วย Critical condition เยอะ เพราะเมื่อมีอุปกรณ์เยอะขึ้น เพียงพอต่อจำนวนผู้ป่วย โรงพยาบาลก็สามารถจัด ventilator เป็นแบบ 1:1 ให้ผู้ป่วยได้โดยไม่ต้องสลับกันไปสลับกันมา ลดอัตราการสัมผัสเชื้อ

และด้วยอุปกรณ์ที่ทีเพียงพอนี้ จะทำให้สาธารณะสุขสามารถรองรับผู้ป่วย COVID-19 เข้ามา Quarantine ในโรงพยาบาลได้หมดเพื่อจำกัดพื้นที่การระบาดและรักษาผู้ป่วยใน Quarantine ให้หาย เป็นส่วนหนึ่งของ Suppression ใน Adaptive Response ดังที่กล่าวไว้ในบทวิเคราะห์ และหลังจากอัตราผู้ติดเชื้อถึงจุดสูงสุดก็จะลดลงเรื่อย ๆ จนไม่เหลือผู้ป่วย

อธิบายง่าย ๆ ก็คือ ถ้า Elon ไม่ช่วยไม่ผลิตเครื่องช่วยหายใจเพิ่ม โรงพยาบาลจะขาดแคลนอุปกรณ์ ผู้ป่วยจะไม่ได้รับการรักษาเท่าที่ควรรวมถึงการควบคุมโรคจะไม่ทั่วถึงเพราะไม่สามารถรวบรวมคนที่ติดเชื้อทั้งหมดมา Quarantine ไว้ที่โรงพยาบาลได้เพราะอุปกรณ์ไม่เพียงพอ ทำให้อัตราการติดเชื้อยังคงสูงขึ้น ซึ่งถือเป็นความล้มเหลวในการ Contain

แต่ถ้าหาก Elon ผลิต ventilator มาช่วยเพิ่มจำนวนอุปกรณ์ให้เพียงพอต่อการรักษา CDC และสาธารณะสุขก็จะสามารถ Contract tracing หรือติดตามตัวผู้สัมผัสกับเชื้อมา Quarantine ไว้ที่โรงพยาบาลได้ทั้งหมด (ถ้าอุปกรณ์ไม่พอ CDC คงไม่กล้าเอามากองไว้โรงพยาบาลรวมกัน เพราะรู้อยู่แก่ใจว่าถ้าเอามาก็ยิ่งเพิ่มโอกาสการติด) ซึ่งเป็นขั้นตอนในการ Contain เมื่อสำเร็จแล้วก็จะเป็นการ Mitigate และ Suppress ด้วยการรักษาผู้ป่วยที่ติด COVID-19 ให้หายให้หมด

ขั้นตอนที่กล่าวมาคือสิ่งที่จีนกำลังทำ จีนอยู่ใน Suppression Stage ที่ไม่มีผู้ป่วยเพิ่มแล้ว เหลือแต่ผู้ป่วยเก่า ๆ ที่ต้องรักษาให้หมด และ Elon Musk จะเป็นคนนึงที่จำทำให้สหรัฐอเมริกา Contain ไวรัสสำเร็จ ถ้า Elon Musk ไม่สามารถช่วยเรื่องของ ventilator ได้ อาจมีคนต้องตายเพิ่มขึ้นอีกจนไม่สามารถคาดการณ์ได้ และ Adaptive Response Strategy ของ CDC สหรัฐอเมริกาอาจจะจะล้มเหลว

ทั้งนี้การเข้ามามีบทบาทด้านการแพทย์ในการควบคุม COVID-19 ของ Elon จะกระตุ้นให้หน่วยงานเอกชนอื่น ๆ เข้ามามีส่วนร่วมในการพัฒนาอุปกรณ์ทางการแพทย์ใหม่ ๆ และร่วมมือกับรัฐบาลในการพัฒนาอุปกรณ์ที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น การรวมมือกันของเอกชนกับรัฐบาลในครั้งนี้จะทำให้หลาย ๆ หน่วยงานตระหนักถึงความสำคัญของเอกชน ไม่ใช่แค่ด้านการแพทย์แต่ทั้งด้านอุตสาหกรรม ด้านอวกาศและอื่น ๆ อีก ในอนาคตเราอาจจะเห็นเอกชนร่วมวิจัยกับรัฐบาลเพื่อผลิตวัคซีน COVID-19 ก็เป็นได้

สุดท้ายนี้ก็หวังว่าหลาย ๆ ประเทศที่ได้รับผลกระทบจาก COVID-19 จะ contain ไว้รัสได้ในเร็ววันรวมถึงประเทศไทยด้วย ขอเป็นกำลังใจให้บุคคลากรทางการแพทย์ที่กำลังรวมกันต่อสู้กับ SARS-CoV-2 หรือ COVID-19 ที่คร่าชีวิตผู้คนไปแล้วกว่า 10,000 คน และก็หวังว่า Elon Musk จะผลิต ventilator ได้ทัน แล้วก็ขอให้ป๋า Elon ไม่หัวร้อนเหมือนตอนเรือดำน้ำถ้ำหลวงอีกนะ

เรียบเรียงและวิเคราะห์โดย ทีมงาน SPACETH.CO

อ้างอิง

Coronavirus COVID-19 Global Cases by the Center for System Science and Engineering (CSSE), John Hopkins University

Coronavirus: Why You Must Act Now

Severe Outcomes Among Patients with Coronavirus Disease 2019 (COVID-19) – United States, February 12-March 16, 2020 | Center for Disease Control and Prevention

Coronavirus Disease 2019 (COVID-19) Center for Disease Control and Prevention

Situation Report COVID-19 WHO

SpaceX and Tesla are ‘working on’ ventilators, Elon Musk says

Coronavirus Will Change the World Permanently. Here’s How.

Situation Summary COVID-19 Center for Disease Control and Prevention

There’s a long war ahead and our Covid-19 response must adapt

Elon Musk says Tesla and SpaceX could build ventilators

Elon Musk offers to make ventilators for coronavirus patients

Elon Musk says his companies will make ventilators as coronavirus causes shortage

FastStats National Center for Health Statistics