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Novos sistemas de modelagem de computador para prever a propagação do vírus SARS-CoV-2

Joe Mihaljevic, epidemiologista matemático e professor assistente na Escola de Informática da Northern Arizona University, Informática, e Cyber ​​Systems (SICCS), está liderando um novo projeto para criar sistemas de modelagem de computador para prever os resultados da propagação do vírus SARS-CoV-2, que causa COVID-19, em quatro condados do norte do Arizona - Coconino, Navajo, Apache e Mohave.

p No início desta primavera, O Flagstaff Medical Center expressou uma necessidade urgente de modelar a disseminação do vírus para planejamento de emergência e para solicitar recursos adequados das autoridades estaduais e federais. "Infraestruturas cibernéticas de previsão de transmissão quase em tempo real confiável são, portanto, vitais para garantir a eficácia, cuidados de saúde equitativos para as populações rurais do Arizona durante esta crise pandêmica, "Mihaljevic disse.

p Em março, a National Science Foundation (NSF) fez um apelo urgente aos pesquisadores à luz do surgimento e disseminação do COVID-19, encorajando os cientistas a usar o mecanismo de financiamento da Pesquisa de Resposta Rápida (RAPID) para apoiar pesquisas relacionadas a vírus. Como resultado, Mihaljevic se inscreveu e recebeu US $ 200, 000 bolsa de um ano para desenvolver um portal de modelagem de doenças em colaboração com o cientista da computação e professor do SICCS Eck Doerry e o biólogo evolucionário e professor assistente do SICCS Crystal Hepp, um diretor assistente do Pathogen and Microbiome Institute da NAU. A colaboração reúne três áreas principais de especialização:Mihaljevic é um modelador de doenças; Doerry transforma novas idéias em soluções de software altamente utilizáveis; e Hepp é um biólogo evolucionário que se concentra na disseminação do vírus de RNA e na análise de dados de saúde pública.

p Usando um portal de modelagem seguro e interativo baseado na web desenvolvido por Doerry, Mihaljevic pode obter os dados de caso relatados mais recentes das autoridades de saúde locais e executar modelos ao vivo em uma interface interativa que os tomadores de decisão podem usar para explorar possíveis cenários e resultados projetados.

p Em todos os quatro condados, o patógeno está moderadamente sob controle, embora haja variabilidade regional, com algumas populações em maior risco. Estamos reduzindo a velocidade do vírus, mas agora queremos entender o que acontecerá se começarmos a remover as intervenções no local, como distanciamento social e físico. Você deve ter ouvido que atingimos o pico. Em surtos de doenças, pode haver vários picos. Facilitar as restrições cedo demais pode significar vários bloqueios. "

Joe Mihaljevic, Professor assistente, Escola de Informática da Northern Arizona University, Informática, e sistemas cibernéticos

p Por exemplo, se todas as restrições fossem removidas no início de maio, após 45 dias de pedidos de permanência em casa, seu modelo prevê um segundo pico com pelo menos três vezes o número de visitas ao hospital do que a taxa atual. "Podemos ver mais de 100 novas visitas a hospitais por dia, " ele disse.

p Se as medidas de distanciamento forem mantidas até 31 de maio, por outro lado, o modelo projeta um segundo surto menor quando as restrições são removidas. “Com 75 dias de intervenções implementadas, um segundo pico no norte do Arizona pode ser um pouco menor do que o primeiro pico, em um cenário otimista, "Mihaljevic disse.

p "Resumidamente, muitos dos modelos atuais desenvolvidos para gerenciar a crise COVID-19 provavelmente não são completamente adequados para descrever a disseminação de patógenos em regiões rurais. Temos centros urbanos como Flagstaff que estão realmente aninhados em uma paisagem mais rural - uma metapopulação, se você quiser - com comunidades que são muito diferentes umas das outras. Seremos capazes de rastrear o número de pacientes que estão sendo enviados para quais hospitais e entender quais instalações estão mais estressadas ", disse Mihaljevic.

p O modelo de computador é baseado em dados de vigilância de doenças, dados do US Census Bureau e informações do centro médico que rastreiam quantos leitos hospitalares estão disponíveis em cada condado. Mihaljevic diz que parte da doação é para desenvolver um mapeamento refinado. "Digamos que você seja um hospital e queira entender o que está acontecendo em sua região. Você poderá filtrar os dados e projeções apenas para o seu município ou sistema hospitalar."

p Hepp colabora com uma variedade de parceiros de saúde pública em sua pesquisa. "Com uma forte compreensão dos tipos de dados disponíveis nos sistemas de relatórios de saúde pública, juntamente com uma consciência da sensibilidade dos dados, minha contribuição é ajudar a identificar quais dados são necessários para entrar no modelo de computador. Não precisamos de informações privadas, como o nome ou endereço de um paciente, mas podemos agregar números para informar o modelo com base em informações como códigos postais, quando uma pessoa começou a se sentir mal e quando um swab nasal foi tirado para testar a doença. "

p "Nosso objetivo é desenvolver uma infraestrutura cibernética, um aplicativo da web para nos ajudar a comunicar os resultados de nossa modelagem para a saúde pública e as partes interessadas em saúde que podem interagir visualmente com o modelo e manipular os parâmetros para explorar esses cenários e tomar decisões informadas para um plano de saúde pública baseado em dados, "Mihaljevic disse.

p Mihaljevic acredita que sua modelagem de computador também ajudará a informar as autoridades eleitas sobre como e quando remover as restrições de distanciamento físico e reabrir negócios e espaços públicos. “Nosso objetivo é fornecer suporte informático crítico imediato para a gestão estratégica da crise atual, enquanto construímos nossa experiência, ferramentas e infraestrutura para agilizar as respostas a futuras epidemias. "

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