Avaliação dos Riscos de Surto Sazonal com TER
Novo método melhora a avaliação de risco para surtos de doenças sazonais.
― 8 min ler
Índice
- Compreensão Atual dos Riscos de Surtos
- Apresentando o Risco Epidêmico Limite (REL)
- Modelos Usados para Calcular REL e CER
- Conceitos Básicos do Modelo SIR
- Usando um Modelo Estocástico de Hospedeiro-Vetor
- Comparando CER e REL
- Aplicação no Mundo Real: Chikungunya na Itália
- Importância de Personalizar Estimativas para Tomada de Decisão
- Conclusão
- Fonte original
Patógenos, que são germes que podem causar doenças, nem sempre estão em certas áreas, mas ainda podem representar um risco se forem trazidos de outros lugares. Por exemplo, regiões no sul da Europa geralmente não têm doenças transmitidas por vetores, como dengue e Chikungunya. Mas, quando pessoas que carregam essas doenças viajam pra lá, surtos locais podem acontecer. A chance desses surtos ocorrerem pode mudar com as estações do ano. Vários fatores, como o comportamento das pessoas, quanto tempo os patógenos sobrevivem e as condições que permitem que os portadores da doença prosperem, podem ser influenciados pelo clima.
Pra gerenciar esses riscos de forma eficaz, é importante identificar épocas do ano em que os surtos são mais prováveis. Ao fornecer estimativas de como esses riscos podem variar ao longo do tempo, as autoridades podem melhorar suas medidas de vigilância e controle contra doenças transmitidas por vetores, como os Mosquitos.
Compreensão Atual dos Riscos de Surtos
A pesquisa tem se concentrado principalmente em estimar quão provável é que um surto ocorra depois que um caso importado é relatado. Isso geralmente é medido calculando a probabilidade de um grande surto com base no número de casos importados e na facilidade com que o patógeno se espalha. Esse tipo de probabilidade pode ser determinado tanto para doenças que se espalham diretamente de pessoa pra pessoa quanto para aquelas que se espalham por vetores.
Existem duas abordagens principais para calcular a probabilidade de um surto significativo. Um método assume que os parâmetros de transmissão (fatores que influenciam como as doenças se espalham) permanecem constantes, enquanto o outro leva em conta mudanças nesses fatores de transmissão ao longo do tempo. Muitos modelos diferentes têm sido utilizados para esses cálculos, incluindo vários modelos epidemiológicos que simulam como as infecções se espalham.
Normalmente, a probabilidade de um grande surto é estimada usando um modelo simplificado, assumindo que há um número consistente de pessoas que podem se infectar. Isso significa que, em circunstâncias normais, um patógeno vai ou desaparecer depois de ser introduzido ou causar um aumento infinito nas infecções.
No entanto, essa abordagem pode se complicar quando lidamos com doenças sazonais. Se uma doença só pode se espalhar durante certos períodos do ano, é provável que ela morra durante as estações em que não pode se espalhar. Portanto, mesmo que haja muitas pessoas que podem se infectar, o número de infecções não vai continuar crescendo indefinidamente. Isso cria uma situação onde os cálculos padrão podem mostrar um risco muito baixo de grandes surtos, mesmo quando há uma chance de que casos significativos possam surgir antes que o patógeno desapareça.
Apresentando o Risco Epidêmico Limite (REL)
Pra entender melhor o risco de surtos significativos para patógenos sazonais, podemos usar uma nova abordagem. Em vez de calcular a probabilidade de que um grande surto ocorra com base no número de infecções, podemos calcular a probabilidade de ultrapassar um certo número de infecções antes que o patógeno desapareça. É isso que chamamos de Risco Epidêmico Limite (REL).
O REL pode ser calculado usando modelos que consideram tanto a sazonalidade quanto o número de pessoas que podem ser infectadas. Essa métrica nos permite ver quantas infecções podem ocorrer em uma determinada estação, mesmo que o risco geral de um surto completo seja baixo.
Em cenários específicos, o REL pode sugerir que não há risco de um surto de doença. No entanto, o REL pode mostrar que ainda há um potencial para infecções substanciais. Essa é uma informação importante para as autoridades de saúde pública, pois ajuda a se prepararem para surtos potenciais mesmo quando métodos tradicionais sugerem o contrário.
CER
Modelos Usados para Calcular REL eModelo SIR
Conceitos Básicos doPra entender como podemos calcular o REL de forma eficaz, podemos olhar pro modelo SIR, que divide a população em três grupos: indivíduos suscetíveis, aqueles que estão infectados e aqueles que foram removidos (seja porque se recuperaram ou morreram).
Nesse modelo, o número total de pessoas permanece constante. Também podemos considerar que, em uma situação real, as taxas em que as pessoas ficam infectadas e as taxas em que se recuperam podem mudar ao longo do ano.
Usando um Modelo Estocástico de Hospedeiro-Vetor
Pra doenças que são transmitidas por vetores, como mosquitos, podemos usar uma abordagem diferente. Nesse modelo, olhamos não só pra população humana, mas também pra população dos vetores. O modelo acompanha as populações de vetores em diferentes estágios de seu ciclo de vida, desde ovos até adultos, e como essas populações são afetadas pelas mudanças sazonais.
Ao incorporar dados realistas de temperatura sazonal, conseguimos estimar como esses fatores influenciam o risco de doenças se espalharem ao longo do ano.
Comparando CER e REL
Nas nossas análises, fizemos várias simulações usando tanto as métricas CER e REL pra entender suas diferenças. Quando as doenças podem ser transmitidas o ano todo, tanto o CER quanto o REL podem fornecer estimativas similares dos riscos de surtos. No entanto, quando as doenças só são transmissíveis durante certas estações, as diferenças entre as duas métricas ficam mais claras.
Por exemplo, mesmo que o CER indique um risco zero de um grande surto durante períodos específicos do ano, o REL pode ainda mostrar um risco considerável de surtos menores acontecerem. Isso é especialmente verdadeiro se as condições temporariamente permitirem que a doença se espalhe antes que mudanças ambientais interrompam a transmissão.
Nas simulações que realizamos, descobrimos que a duração de condições inadequadas para transmissão pode afetar significativamente as estimativas derivadas do CER e REL. Quando as condições são insustentáveis por um longo tempo, o CER tende a sugerir que não há risco algum, mesmo que surtos possam ainda ocorrer antes que a doença desapareça.
Aplicação no Mundo Real: Chikungunya na Itália
Pra ilustrar a utilidade prática do REL, podemos examinar um estudo de caso envolvendo chikungunya em Feltre, na Itália. Essa região apresenta variabilidade sazonal que afeta a população de mosquitos, o que, por sua vez, influencia o risco de transmissão de chikungunya.
Usando dados reais de temperatura de 2014 e 2015, podemos encaixar esses dados em nossos modelos pra calcular estimativas de risco. Os cálculos mostraram que, enquanto o CER permaneceu zero ao longo do ano devido às estações afetarem as populações de mosquitos, o REL indicou períodos em que havia risco de surtos substanciais.
Esse caso exemplifica como entender a dinâmica sazonal pode ajudar as respostas de saúde pública e preparar melhor para surtos potenciais.
Importância de Personalizar Estimativas para Tomada de Decisão
Quantificar os surtos que podem ocorrer devido a casos importados é crucial para estratégias de saúde pública. Isso se torna ainda mais significativo para patógenos sazonais que têm padrões claros de transmissão ao longo do ano.
Identificar períodos em que o risco é maior permite que os tomadores de decisão alocem recursos melhor e implementem medidas de vigilância nos momentos certos. Métodos anteriores para calcular probabilidades de surtos, particularmente aqueles que apenas consideram condições constantes, podem levar a subestimações nos riscos, especialmente em contextos sazonais.
O REL permite flexibilidade na definição do que constitui um "grande surto", permitindo que os usuários selecionem um valor limite relevante para seu contexto específico. Por exemplo, pra algumas regiões, um surto pode ser considerado significativo uma vez que ultrapasse algumas dezenas de casos.
No caso da chikungunya, uma estratégia de saúde pública baseada em pesquisa focada no REL poderia levar a medidas de controle mais eficazes e respostas oportunas em períodos de alto risco, melhorando, em última análise, os resultados de saúde da comunidade.
Conclusão
Em resumo, apresentamos o conceito de Risco Epidêmico Limite (REL) e ilustramos sua utilidade na avaliação do risco de grandes surtos para patógenos sazonais. Essa nova métrica fornece uma compreensão aprimorada ao focar no número de infecções que poderiam ocorrer antes que o patógeno desapareça.
Ao empregar modelos simples e complexos, podemos ajustar nossas estimativas para atender melhor aos objetivos de saúde pública. À medida que as mudanças climáticas continuam impactando a dinâmica das doenças transmitidas por vetores, usar modelos refinados que considerem a sazonalidade será crucial pra apoiar medidas preventivas e informar políticas.
É hora de se preparar pros potenciais riscos impostos por patógenos sazonais. Usar abordagens como o REL pode aumentar muito nossa capacidade de responder de forma eficaz e prevenir surtos futuros.
Título: Quantifying infectious disease epidemic risks: A practical approach for seasonal pathogens
Resumo: For many infectious diseases, the risk of outbreaks varies seasonally. If a pathogen is usually absent from a host population, a key public health policy question is whether the pathogens arrival will initiate local transmission, which depends on the season in which arrival occurs. This question can be addressed by estimating the "probability of a major outbreak" (the probability that introduced cases will initiate sustained local transmission). A standard approach for inferring this probability exists for seasonal pathogens (involving calculating the Case Epidemic Risk; CER) based on the mathematical theory of branching processes. Under that theory, the probability of pathogen extinction is estimated, neglecting depletion of susceptible individuals. The CER is then one minus the extinction probability. However, as we show, if transmission cannot occur for long periods of the year (e.g., over winter or over summer), the pathogen will inevitably go extinct, leading to a CER of zero even if seasonal outbreaks can occur. This renders the CER uninformative in those scenarios. We therefore devise an alternative approach for inferring outbreak risks for seasonal pathogens (involving calculating the Threshold Epidemic Risk; TER). Estimation of the TER involves calculating the probability that introduced cases will initiate a local outbreak in which a threshold number of infections is exceeded before outbreak extinction. For simple seasonal epidemic models, such as the stochastic Susceptible-Infectious-Removed model, the TER can be calculated numerically (without model simulations). For more complex models, such as stochastic host-vector models, the TER can be estimated using model simulations. We demonstrate the application of our approach by considering Chikungunya virus in northern Italy as a case study. In that context, transmission is most likely in summer, when environmental conditions promote vector abundance. We show that the TER provides more useful assessments of outbreak risks than the CER, enabling practically relevant risk quantification for seasonal pathogens. Author SummaryInvasive pathogens pose a challenge to human health, particularly as outbreak risks for some infectious diseases are being exacerbated by climate change. For example, the occurrence of seasonal vector-borne disease outbreaks in mainland Europe is increasing, even though pathogens like the Chikungunya and dengue viruses are not normally present there. In this changing landscape, assessing the risk posed by invasive pathogens requires computational methods for estimating the probability that introduced cases will lead to a local outbreak, as opposed to the first few cases fading out without causing a local outbreak. In this article, we therefore provide a computational framework for estimating the risk that introduced cases will lead to a local outbreak in which a pre-specified, context specific threshold number of cases is exceeded (we term this risk the "Threshold Epidemic Risk", or TER). Since even small seasonal outbreaks can have negative impacts on local populations, we demonstrate that calculation of the TER provides more appropriate estimates of local outbreak risks than those inferred using standard methods. Going forwards, our computational modelling framework can be used to assess outbreak risks for a wide range of seasonal diseases.
Autores: Alexander Richard Kaye, G. Guzzetta, M. Tildesley, R. Thompson
Última atualização: 2024-08-01 00:00:00
Idioma: English
Fonte URL: https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2024.07.30.24311220
Fonte PDF: https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2024.07.30.24311220.full.pdf
Licença: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
Alterações: Este resumo foi elaborado com a assistência da AI e pode conter imprecisões. Para obter informações exactas, consulte os documentos originais ligados aqui.
Obrigado ao medrxiv pela utilização da sua interoperabilidade de acesso aberto.