Sense and nonsense of infection numbers

Die Interpretation der Neuinfektionen

Seit Beginn der Corona-Krise wurden nacheinander die Begriffe “Infektionszahl” – “Verdopplungszeit” – “Reproduktionsfaktor R” und dann schließlich wieder die “Infektionszahl” verwendet, um die Entwicklung der Corona-Pandemie quantitativ zu beschreiben. Auf dieser zahlenmäßig einfach erscheinenden Grundlage wurden zahlreiche Massnahmen beschlossen, um eine Überlastung von Krankenhäusern und insbesondere Intensivstationen zu verhindern. “Steigende Infektionszahlen” alarmierten und führten zu verschärften Massnahmen, während “fallende Zahlen” zu Lockerungen führen sollten.

Die Massnahmen selbst schränkten und schränken in erheblichem Umfang Grundrechte ein und müssen daher qua Gesetz kontinuierlich darauf überprüft werden, ob sie erstens notwendig und zweitens geeignet sind, das Ziel der nicht überlasteten Intensivstationen zu erreichen, und ob sie drittens in Bezug auf eventuelle Kollateraleffekte in ausgewogenem und tolerierbaren Verhältnis stehen. Dadurch kommt die Zahlenbasis (d.h., die Anzahl der Neuinfektionen), auf deren Grundlage die Massnahmen jeweils beschlossen werden, eine fundamentale Bedeutung zu.

Obwohl der Zusammenhang zwischen Infektionszahlen und Krankenhausbelastung sehr plausibel erscheint, zeigt ein kurzer Blick in die medizinische Praxis, dass die Bedeutung der Infektionszahlen je nach getestetem Kollektiv enorm variiert.

Nur in einem Szenario, in welchem ausschließlich eindeutig begründete Verdachtsfälle auf COVID-19 getestet werden, kann die Infektionszahl ein Maß für die Anzahl der tatsächlich Erkrankten sein (denn das Verhältnis von erkrankten zu getesteten Personen wäre in diesem Fall in etwa konstant).

Rein medizinisch gesehen ist ein corona-positiver Patient erst ein begründeter covid-19 Verdachtsfall, wenn eine entsprechende Krankengeschichte mit Symptomen, Röntgenuntersuchung und Laborwerten vorliegt.

Wenn man aber - wie im Frühjahr 2020 geschehen - großzügig sogar gesunde Menschen auf das Coronavirus testet, wird man selbstverständlich wegen der fortschreitenden Durchseuchung täglich Neuinfektionen entdecken und veröffentlichen können; dabei bleibt aber völlig unklar, wieviele dieser Personen überhaupt an COVID-19 erkrankt sind und wie ernsthaft. Der Schluss von der Anzahl der Neuinfektionen auf eine potentielle Kliniküberlastung wurde wegen der Verwässerung der Testkriterien zum Trugschluss. Als medizinisch vertretbares und damit juristisch potentiell relevantes Kriterium für grundrechtseinschränkende Maßnahmen sind die so ermittelten Infektionszahlen nicht tauglich. Geeigneter wäre sicher, die projizierte “Anzahl an Patienten, die mit ernster COVID-19 Erkrankung oder Folgen davon auf einer Intensivstation behandelt werden müssen” heranzuziehen.

Begriffsklärung : Infektion versus Infektionserkrankung

Eine Infektion ist definiert als das Eindringen von Krankheitserregern (Viren, pathogenen Bakterien, Pilzen oder Würmern) in einen Organismus, in dem sie eine gewisse Zeit verbleiben und sich in ihm vermehren. Im Zusammenhang mit der Corona-Pandemie handelt es sich bei den Krankheitserregern primär um Viren, die wie alle Viren zum Überleben einen Wirt benötigen. Krankheiten, die durch solche Erreger ausgelöst werden, sind Infektionserkrankungen. Im Volksmund versteht man unter Infektion und Infektionserkrankung dasselbe. Selbst in medizinischer Fachsprache verwendet man die Begrifflichkeiten oft synonym. Das ist allerdings oft nicht korrekt, denn in vielen Fällen können Viren und Bakterien zwar eine Krankheit auslösen, tun dies aber nicht notwendigerweise. Sie können einen Organismus auch lediglich befallen, ohne Krankheitssymptome auszulösen. Auch bei Viren muss man die bloße asymptomatische Ansiedlung von der Infektionserkrankung unterscheiden. Der Begriff Infektion beinhaltet somit zwei biologische Phänomene: Den Befall mit potentiell pathogenen Erregern im Sinne einer asymptomatischen Ansiedlung und die Infektionserkrankung, die daraus resultieren kann¹.

“Je mehr positive Tests, desto mehr beatmete Patienten” ?

Die Kriterien für durchzuführende Tests auf das Virus SARS-Cov-2 wurden vom Robert-Koch-Institut (RKI) definiert und waren auf dem ersten Blick restriktiv: Es wurde nämlich kurz gesagt nur bei Atemwegssymptomen (vor allem Husten mit Fieber) und Kontakt zu einem gesichert Corona-positiven Patienten getestet. Am 12.05.2020 erreichte die Kliniken ein Flussschema mit den Testkriterien für alle Kliniken². Während nunmehr täglich pauschal die “Infizierten mit positivem Test” gezählt und veröffentlicht wurden, wäre – insbesondere für eine Einschätzung der allgemeinen Gefahrenlage und der Überlastung von Krankenhäusern – eine Aufschlüsselung in die unten abgebildeten Kategorien sicher informativer gewesen. Fiel der Test positiv aus, gehörte man klinisch gesehen als Patient zu einer der drei folgenden Kategorien A, B oder C (siehe Abbildung).

Coronatest +	A	An COVID-19 erkrankte, ambulant behandelte Patienten mit milden Atemwegs-infekten durch das Coronavirus (von den banalen Halsschmerzen bis zu den fieberhaften Atemwegsentzündungen und Lungenentzündungen)
	B	Schwer COVID-19 erkrankte. Die schweren und stationär-behandelten Corona-Lungenentzündungen, wovon manche mit Lungenversagen (SARS/ARDS) und künstlicher Beatmung einhergehen.
	C	Coronapositive Patienten, die nicht primär an COVID-19 leiden, sondern andere ernste Erkrankungen (Infarkte, Lungenerkrankungen) und nur nebenbefundlich einen positiven Test haben. Häufig hierunter: dekompensierte Herzerkrankungen und dekompensierte COPD (Raucherkrankheit)

Abb. 1 Kategorisierung der Patienten mit positivem Test. Testkriterium: “Begründeter Verdachtsfall”.

Hier wird vollkommen klar, dass es nicht die Gesamtheit aller Personen mit positivem Test ist, die das Gesundheitssystem belasten, sondern nur die Anzahl der Patienten, die in Kategorie B und zum Teil C fallen.

Ein gewisser Zusammenhang zwischen positiven Tests und “schwer Erkrankten” klang allerdings plausibel, so dass sich in der Öffentlichkeit die gängige, aber ungerechtfertigte Überzeugung bildete“je mehr positive Tests heute, desto mehr beatmete Patienten morgen”.

Von restriktiven Testkriterien zur großzügigen Testauswahl

Zu den sinnvollen “Tests im begründeten Verdachtsfall” kamen nun als Ausnahmen die Tests der so genannten „Risikogruppen“ hinzu. Bei diesen Personen war das Vorliegen von Symptomen auch ohne Kontakt zu gesichert Corona-positiven Personen hinreichend, um einen Test durchzuführen. Die Gruppe der Risikopatienten wurde anhand ihres Alters und Vorerkrankungen definiert³.

Je nach Definition konnte die Größe der Risikogruppe nun sehr schwanken. Nach der RKI Definition fallen unter anderem auch Bluthochdruckpatienten, sowie Patienten über 50 Jahre ins Testkriterium, wenn sie Atemwegssymptome aufweisen. Bekanntermaßen ist die große Mehrzahl der erwachsenen Patienten, die einen Arzt aufsuchen, älter als 50 Jahre; und Luftnot, Husten und Fieber sind häufige Gründe für einen Arztbesuch. Aufgrund der Definition der Testkriterien wurde also nunmehr zwangsläufig sehr großzügig getestet. Es leuchtet sofort ein, dass nun ein großer Anteil der Personen mit positivem Tests aus Kategorie C stammt, denn die Primärkrankheiten in Kategorie C sind die häufigsten überhaupt. Die postulierte Korrelation zwischen Neuinfektionen und potentieller Kliniküberlastung nimmt daher nochmals stark ab: Mehr positive Tests bedeuteten nach der Erweiterung der Testgruppe nicht zwangsläufig mehr schwer-erkrankte COVID-19 Patienten, denn aus der pauschal angegebenen “Infektionszahl” kann nicht abgelesen werden kann, um welche Patientenkategorie es überhaupt geht. “Corona-positiv” wird sogar häufiger Nebenbefund als Hauptdiagnose.

Screeningergebnisse führen auf Trugschluss

Zusätzlich zu den Risikopatienten wurde auf Weisung des RKI damit begonnen, Patienten sogar ohne Symptome zu testen. Die neue vom RKI empfohlene “nationale Teststrategie” gab vor, bei Ausbrüchen “alle Patienten” zu testen⁴. Dies führte auf ganzer Breite zu einem Screening eines Großteils aller stationären Patienten. Eine Korrelation zwischen positivem Testergebnis und schwerer COVID-Erkrankung konnte nun überhaupt nicht mehr abgeleitet werden. Wie konnte das passieren?

Praktisch wurde im Laufe des Frühjahrs und Sommers zusätzlich eine große Anzahl von Patienten einem Virustest unterzogen, welche die ursprünglichen RKI Testkriterien nicht erfüllten. Die Probenentnahme aus dem Rachen erfolgte vielerorts nach klinikinternen Leitlinien. Diese Kriterien sind also von Klinik zu Klinik, und erst recht von Land zu Land unterschiedlich. Praktisch testeten viele Krankenhäuser alle Patienten vor einer geplanten Operation (bundesweit etwa 50.000 im täglichen Mittel)⁵. Andere Kliniken haben sogar grundsätzlich jede stationäre Aufnahme getestet. Sogar psychiatrische Kliniken testeten Patienten großzügig, um den “Betrieb am Laufen zu halten”, da auch eine initial asymptomatische Durchseuchung der Klinik zu massiven finanziellen Einbrüchen führen würde. Ferner wurden Tests in Betrieben, Pflegeheimen, sogar Wanderarbeiter- und Flüchtlingsunterkünften die Regel.

Tests, die an nichtsymptomatischen Patienten vorgenommen werden, werden im klinischen Alltag nicht ohne Grund “Screenings” genannt (z.B. die Screeningprogramme der Darmkrebs- und Brustkrebsvorsorge). Jede Klinik screente also Patienten großzügig auf das Coronavirus, und zwar nach Screeningkriterien, die in eigenem Ermessen erstellt waren. Zusätzlich testeten die Kliniken natürlich weiterhin Patienten, die Symptome zeigten. Die Folge war die Definition einer weiteren Kategorie (D) von Personen, die zusätzlich und pauschal in die Anzahl der “Infizierten” einging (s. Abbildung).

Coronatest +	A	An COVID-19 erkrankte, ambulant behandelte Patienten mit milden Atemwegs-infekten durch das Coronavirus (von den banalen Halsschmerzen bis zu den fieberhaften Atemwegsentzündungen und Lungenentzündungen)
	B	Schwer COVID-19 erkrankte. Die schweren und stationär-behandelten Corona-Lungenentzündungen, wovon manche mit Lungenversagen (SARS/ARDS) und künstlicher Beatmung einhergehen.
	C	Coronapositive Patienten, die nicht primär an COVID-19 leiden, sondern andere ernste Erkrankungen (Infarkte, Lungenerkrankungen) und nur nebenbefundlich einen positiven Test haben. Häufig hierunter: dekompensierte Herzerkrankungen und dekompensierte COPD (Raucherkrankheit)
	D	Gescreente Patienten, z.B. geplante Operationen, geplante stationäre Aufnahmen, Screenings in Pflegeheimen, Screenings in Flüchtlingsunterkünften / sog. “Hotspots” usw.

Abb. 2. Kategorisierung der positiven Tests.  Testkriterien: Begründete Verdachtsfälle und Screenings.

FAZIT

• Die Situation in Deutschland trug aus der Sicht von Klinikern seit dem 18. April 2020 paradoxe Züge: den permanent publizierten neuen Ausbrüchen folgte immer nur eine kontinuierliche Abnahme der Anzahl schwer erkrankter COVID-19 Patienten. Dies zeigt die rote Kurve der nebenstehenden Abbildung, die Ende Juli der Webseite der Deutschen interdisziplinären Vereinigung für Intensiv- und Notfallmedizin (DIVI) entnommen wurde⁶. Die Kurve der beatmeten Patienten verläuft genau wie die rote Kurve, allerdings sind die Werte ziemlich genau halb so groß.

• Am Tag der Einführung der Maskenpflicht (29. April), wurden etwa 1300 Neuinfektionen gezählt. Die Anzahl der bundesweit schwer Erkrankten hatte hingegen bereits deutlich (auf etwa 1/4) abgenommen⁷.

• Die Zahl der schwer erkrankten COVID-19 Patienten (Kat. B) fiel täglich, und zwar völlig unabhängig von Lockerungen, Urlaubsreisen, Großelternbesuchen oder “Ausbrüchen”. Offensichtlich war es so, dass die große Mehrheit an positiven Tests bereits ab Mitte April von den Kategorien A, C und vor allem D herrührten.

• Insbesondere war an den Infektionszahlen nicht ablesbar, ob die Anzahl der schwer Erkrankten steigen, stagnieren oder fallen würde.

• Daher sind die so produzierten Zahlen der “Infektionsfälle” keine geeignete Grundlage, wichtige Maßnahmen zu beschließen, schon gar nicht solche, die Grundrechte berühren.

• Ein internationaler Covid-19-Mortalitätsvergleich – Mortalität = Todesfälle/(alle infizierte Personen) - ist unmöglich, da erstens die unterschiedlich definierten “Corona-Fall”-Kollektive keinen Schluss auf die tatsächlich Infizierten zulassen, und die tatsächlich Infizierten (incl. der asymptomatischen Personen) nirgendwo verlässlich ermittelt wurden. Die wahre Mortalität der Covid-19 Patienten liegt also mit Sicherheit erheblich niedriger als die aus den Tests ermittelte.

• Wenn sich deutliche Änderungen von Infektionszahlen nicht zwei Wochen später deutlich in den Zahlen der belegten Intensivbetten widerspiegeln, war die Interpretation der Infekionszahlen und die Vorhersage der Klinikbelastung falsch. Leider und zum Glück waren die Vorhersagen fast immer falsch; leider für Modelle und Modellierer, zum Glück für die Patienten.

• Wenn man weiterhin nicht “erkrankte”, sondern “positive” Personen zählt, muss man sich darüber im Klaren sein, dass man womöglich das Ende der Pandemie verpasst.

Dies muss man bei Fortführung der Tests gegen Ende einer Pandemie geradezu erwarten, denn kein Test ist perfekt: Erstens entdecken die Tests nicht alle Personen, die das Virus haben, und zweitens detektieren die Tests (fälschlicherweise!) bei einigen Personen die Anwesenheit des Virus, obwohl diese Personen es in Wirklichkeit gar nicht haben. Die Wahrscheinlichkeit, dass das passiert, also die Häufigkeit “falsch-positiver” Ergebnisse, liegt bei den gängigen Tests im Bereich von 1 %.
Praktisches Beispiel: Es werden 50.000 Tests vorgenommen. 1 % entsprächen 500 Personen. Man muss also mit ca. 500 positiv getesteten Personen rechnen, die das Virus aber in Wirklichkeit nicht haben⁸.Von allen positiv getesteten Personen muss man unter realistischen Bedingungen erwarten, dass etwa 50 % das Virus nicht haben⁸.

Der Test würde schließlich auch, wenn die Pandemie vorbei ist, positive Ergebnisse in dieser Größenordnung liefern.

Die Testfehlerproblematik hat also am Ende einer Pandemie eine enorme Bedeutung, weil Infektionszahlen im genannten Bereich kaum Aussagekraft haben. In der Tat zeigen die Daten, dass daraus keine Belastung von Intensivbetten folgt.

Sowohl Bundesgesundheitsminister Jens Spahn als auch das RKI folgerten aus den “falsch-positiven”, dass ein von Symptomen unabhängiges Screening aller Bürgerinnen und Bürger das Risiko falsch positiver Ergebnisse erhöht.⁹ Leider geschah im Grunde genau das potentiell vermeidbare Screening trotztdem: vielerorts wurden Patienten vor Krankenhausaufnahme oder OP unabhängig von den Symptomen gescreent. Dieses Ensemble von Personen stellt allerdings noch am ehesten ein repräsentatives Kollektiv der Gesellschaft dar.

Seit dem o.g. 18. April fiel nicht nur die Anzahl der Covid-19 Intensivpatienten täglich. Zeitglich dazu näherte sich die Positivenrate (Anzahl positiver Tests/ Anzahl getesteter Personen) innerhalb einer Woche schnell der Anzahl der falsch positiven, nämlich 1-5%, und stagnierte schnell bei etwa 1%. Die Anzahl der vorgenommenen Tests variierte zwar, aber die Rate von etwa 1% Positiven blieb unverändert¹⁰. Die Daten belegen, dass bereits im Mai 2020 der Großteil der “positiv getesteten” Personen falsch-positiv war.

AUSBLICK

Es erscheint sinnvoll, in Zukunft grundsätzlich zwischen zwei Teststrategien zu unterscheiden:

A. Tests an spezifischen Verdachts-Ensembles mit klinischen Symptomen und

B. Tests an einem für die Allgemeinheit repräsentativen Ensemble

Erstere ergeben einen Indikator für die zu erwartenden ernsthaft Kranken, deren Zahl sich näherungsweise aus dem Quotienten “COVID-19 Erkrankte pro corona-positive Personen” ergibt.

Zweitere liefern die so genannte Prävalenz, also den Prozentsatz derer, die das Virus gerade tragen.

Sicherlich ist die zeitgleiche Verwendung beider Teststrategien, wie überall 2020 geschehen, auch legitim. Allerdings nur mit klarer Fragestellung und vorher kommunizierten und definierten Konsequenzen aus den Zahlen. Das war 2020 nicht geschehen. Als Maß für die Krankenhausbelastung könnte alternativ die Berechnung eines Quotienten aus belegten Intensivbetten durch COVID-19-Fälle und insgesamt verfügbaren Intensivbetten deutlich informativer und sogar handlungsrelevant sein. Ein Problem war immer schon, wie man die zu erwartende Belastung errechnet. Da sind Erfahrungen aus früheren Epidemien und vernünftige Epidemiepläne, die schnelles Handeln ermöglichen, vermutlich das einfachste und erfolgversprechendste Rezept. Eckpunkte einer Epidemie-Strategie sind jedenfalls:

• Aufbewahren von Beatmungsmaschinen, so dass Intensivstationen in wenigen Tagen aufgerüstet werden können.

• Triagierung in Zelten VOR den Kliniken.

• Rechtzeitige Verlegung in andere Kliniken, so dass die Belegung lokal nirgendwo zur Überlastung anwächst, sondern homogen übers Land verteilt ist.

Ohne diese ja bekannten und praktizierten Maßnahmen würden Intensivstationen jeden Winter in Ausnahmesituationen geraten. Wie ist es möglich, dass die Intensivstationen in den Nachbarregionen der Lombardei nicht in großem Umfang überzähige Patienten übernommen haben?

• Die Analyse von Übersterblichkeiten in verschieden Regionen können zur zukünftigen Verbesserung von Epidemiestrategie und Gesundheitssystemen beitragen.

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1 https://de.wikipedia.org/wiki/Infektion