Rol de la movilidad humana sobre epidemias de dengue en ciudades con clima templado (Buenos Aires)

Barmak, Daniel Hernán

Registro:

Documento:	Tesis Doctoral
Disciplina:	fisica
Título:	Rol de la movilidad humana sobre epidemias de dengue en ciudades con clima templado (Buenos Aires)
Título alternativo:	Role of human mobility on Dengue epidemics in temperate climate cities (Buenos Aires)
Autor:	Barmak, Daniel Hernán
Editor:	Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
Publicación en la Web:	2018-06-29
Fecha de defensa:	2015-06-02
Fecha en portada:	2015
Grado Obtenido:	Doctorado
Título Obtenido:	Doctor de la Universidad de Buenos Aires en el área de Ciencias Físicas
Director:	Dorso, Claudio Oscar
Director Asistente:	Otero, Marcelo
Consejero:	Sassot, Rodolfo
Jurado:	Mindlin, Gabriel Bernardo; Fabricius, Gabriel; Vázquez, Federico
Idioma:	Español
Palabras clave:	DENGUE; EPIDEMIOLOGIA; MOVILIDAD HUMANA; SALUD PUBLICA; MODELADO ESPACIALDENGUE; EPIDEMIOLOGY; HUMAN MOBILITY; PUBLIC HEALTH; SPATIAL MODELING
Tema:	física/física estadística
Formato:	PDF
Handle:	http://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n5678_Barmak
PDF:	https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/download/tesis/tesis_n5678_Barmak.pdf
Registro:	https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/collection/tesis/document/tesis_n5678_Barmak
Ubicación:	Dep.FIS 005678
Derechos de Acceso:	Esta obra puede ser leída, grabada y utilizada con fines de estudio, investigación y docencia. Es necesario el reconocimiento de autoría mediante la cita correspondiente. Barmak, Daniel Hernán. (2015). Rol de la movilidad humana sobre epidemias de dengue en ciudades con clima templado (Buenos Aires). (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de http://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n5678_Barmak

Resumen:

El objetivo principal de esta tesis es explorar los efectos producidos sobre una epidemiavectorial debido a los patrones de desplazamiento humanos. En particular se trabaja conla dispersión del virus del Dengue, mediado por el mosquito Aedes aegypti, en una ciudadde clima templado como Buenos Aires. Los análisis se realizan mediante simulacionesnuméricas, basadas en modelos computacionales de carácter estocástico y que tienen encuenta la espacialidad explícitamente. La dinámica poblacional del Aedes aegypti está basada en un modelo preexistente,el cual tiene sólo dos parámetros ajustables: la temperatura ambiental y la densidad desitios de cría. Sobre este modelo base, se superimpone una dinámica para la movilidad humana,basada en patrones de movilidad observados experimentalmente. Luego se acoplanestas dinámicas poblacionales para permitir la transmisión del virus entre ellas. En primera instancia, se analiza el efecto que produce la elección de los tiempos característicos de los estadios humanos frente al virus. En dichos análisis se considera quelos humanos no tienen movilidad alguna. Se observa que la sensibilidad del tama˜no final (cantidad de recuperados totales), la probabilidad de ocurrencia y la duración de lasepidemias con la distribución del período de latencia del virus en el humano es baja, sinembargo, el tiempo de aparición del primer caso secundario o también llamado tiempo degeneración es sensible a la distribución elegida. Luego se procede a analizar el efecto de los patrones de movilidad humanos. Estoestá motivado por la evidencia experimental de la existencia de m´ultiples focos de dispersiónen epidemias de Dengue, característica ausente en el caso de modelar la difusión delvirus por el vuelo de los mosquitos ´unicamente. La movilidad humana está modelada siguiendoevidencia experimental, la cual sugiere que la distribución de distancias recorridaspor los individuos sigue distribuciones de Levy-flight. Los análisis espacio-temporales permitenconcluir que la movilidad humana es esencial para la descripción de las epidemias yque los modelos que no la toman en cuenta, solamente permiten describir correctamenteel comienzo de la epidemia, sin embargo no permiten predecir el tama˜no final de epidemiaya que lo subestima y no permite explicar adecuadamente la evolución espacio-temporal. Habiendo introducido la movilidad, se analizan posibles intervenciones de importanciaen salud publica, destinadas a reducir el impacto de las epidemias. Se consideran básicamentetres estrategias: Restricción de movimiento, que consiste en restringir la movilidadde los individuos sintomáticos. Aislamiento, que los aísla de las picaduras de los mosquitos. Y en tercer lugar fumigaciones, que consisten en la disminución de mosquitos en ubicacionesinfestadas. Se observa que la primera de las estrategias es totalmente inefectiva yse recomienda combinar el aislamiento y la fumigación para lograr una mayor eficienciaaún en casos de baja eficiencia individual. Para concluir se analizan sendas situaciones que contemplan escenarios mas heterogéneos espacial y temporalmente. Situaciones donde la densidad de humanos no es homogénea en toda la ciudad, ya sea por la existencia de zonas más densamente pobladas, opor la existencia de un hospital donde concurren los individuos infectados. Además se consideransituaciones donde la resolución temporal del movimiento humano y las picadurasde los mosquitos es mayor a la descripción mínima utilizada hasta este punto.

Abstract:

The main objective of this thesis is to explore the effects produced on a vector epidemicdue to human movement patterns. In particular we work with the dispersal of the Denguevirus, mediated by the Aedes aegypti mosquito, on a city with temperate weather such as Buenos Aires. Analyses were performed using numerical simulations based on computermodels of stochastic nature which explicitly take spatiality into account. The population dynamics of the Aedes aegypti is based on an existing model, which hasonly two adjustable parameters: ambient temperature, and breeding sites density. On topof this base model, a human dynamic is superimposed, based on experimentally observedmobility patterns. These populations dynamics are then coupled to allow transmission ofthe virus between them. At first, the effect of the choice of the characteristic times of the human stages on thevirus is analyzed. In such analysis it is considered that humans do not have any mobilityfor simplicity. Final size epidemics (total recovered individuals), probability of occurrence,and duration of epidemics are observed to be mildly sensitive to the distribution of thehuman latent period, however the time of appearance of the first secondary case (alsocalled generation time) is sensitive to the chosen distribution. Then we proceed to analyze the effect of human mobility patterns. This is motivatedby the experimental evidence for the existence of multiple foci of dispersion in Dengueepidemics, feature absent in the case of modeling the spread of the virus by the mosquitoflight only. Human mobility is modeled after experimental evidence, which suggests thatthe distribution of distances traveled by individuals follows Levy-flight distributions. Thespatiotemporal analysis allow us to conclude that human mobility is essential for thedescription of the epidemics, and that the models that do not take it into account allowonly properly describe the beginning of the epidemic, however can not predict the final sizeof an epidemic since underestimate it, and can not adequately explain the spatiotemporalevolution. Having introduced mobility, possible public health measures aimed at reducing theimpact of epidemics are discussed. Basically three strategies are considered: Restrictionof movement, which is to restrict the mobility of symptomatic individuals. Isolation,insulating them from mosquito bites. And last, mosquito spraying, consisting of mosquitoabatement on infested locations. It is observed that the first of these strategies is entirelyineffective, and that it is advisable to combine the isolation and spraying for greaterefficiency even in cases of low individual efficiency. To conclude some situations that include spatial and temporally more heterogeneousscenarios are analyzed. Scenarios where human density is not uniform throughout the city,either by the existence of more densely populated areas, or the existence of a hospital whereinfected individuals concur. We also consider scenarios where the temporal resolutionof human movement and mosquito bites is greater than the minimum description used tothis point.

Citación:

---------- APA ----------

Barmak, Daniel Hernán. (2015). Rol de la movilidad humana sobre epidemias de dengue en ciudades con clima templado (Buenos Aires). (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n5678_Barmak

---------- CHICAGO ----------

Barmak, Daniel Hernán. "Rol de la movilidad humana sobre epidemias de dengue en ciudades con clima templado (Buenos Aires)". Tesis Doctoral, Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, 2015.https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n5678_Barmak

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