Модель разработана группой ученых из Лос-Аламосской национальной лаборатории, штат Нью-Мексико, из Университета Вашингтон и центром по исследованию рака Фреда Хатчинсона в Сиэтле. Она была представлена в работе Национальной академии наук онлайн на неделе с 3 по 7 апреля 2006 г., и в печати в номере от 11 апреля 2006 г.
Крупномасштабная стохастическая имитационная модель рассматривает по всей стране (США) распространение штамма вируса пандемического гриппа, например, птичий вирус H5N1, передаваемый от человека к человеку. Модель показывает, как пандемия распространяется среди 281 миллиона человека в течение 180 дней; так же рассматриваются последствия вмешательств, начиная от антивирусной терапии до закрытия школ и ограничений по перемещениям в то время, как медицина борется, чтобы догнать развивающийся вирус.
Совместная работа ученых поддерживалась, в том числе, и грантами от подразделения Национального Института Общих Медицинских Исследований «Агентное изучение моделей инфекционного заболевания» (именно MIDAS разработал ГЭМ).
Результаты показывают, что предварительные подготовки скромной, но эффективной вакцины в больших количествах представляются наиболее предпочтительными в ожидании разработки более соответствующей вакцины, которая может быть и не доступной, прежде чем пандемия уже достигнет США.
Модель вспышки эпидемии в США исходно представляется приездом 10 зараженных людей в Лос-Анджелес. Пространственно-временная динамика распространения (количество характеристических случаев в любой момент времени) отображается на логарифмической цветной сетке, начиная от 1 (или менее – цвет в таком случае будет голубым) до 100 или более (красный) случаев на 1000 человек. Без вакцинации или иных смягчающих препаратов, все население становится зараженным уже через несколько месяцев. Эффективное вмешательство, включая вакцинацию и нацеленную антивирусную профилактику, может быть успешным без применения крайних мер (закрытие школ, карантин, ограничения на путешествия).
Модель использует 280 миллионов агентов, учитывает данные по демографии и потоку рабочей силы, так же, как и долгосрочную статистику путешествий, чтобы описать географические перемещения людей. В данной модели поездки на большие расстояния, как предполагается, будут на уровне чуть ниже, чем обычно (10%) в соответствии с рекомендациями, но никакие другие смягчающие стратегии. Пандемия быстро распространяется по всему населению, достигая своего пика примерно после 90 дней после исходного введения.
Для расчета путешествий на большие расстояния во время эпидемии привлекаются данные по путешествиям из Департамента Перевозок, которые реально отражают распространение пандемического вируса через авиа перелеты и другие виды пассажирских перевозок по США.
Как показали исследования, в США, в стране, где очень высокий уровень мобильности населения, одних ограничений на путешествия недостаточно, чтобы остановить распространение эпидемии. В данном случае нужно применять смешанные стратегии, чтобы достичь эффекта.
Модель распространения инфекции включает в себя такую вероятность, что любых два человека в обществе встретятся в любой день в любом из заданных условий, например, дома или на работе. Т.о. имитационное заражение инфекции более вероятно для двух человек в одном и том же доме и менее вероятно для двух людей, у которых меньше общего. Т.о. вычисляется возможность любого агента стать зараженным в любой день, и нужен бросок кубок, чтобы определить, заражены ли два агента, или нет.
Другие элементы случайности модифицируют продолжение имитационной болезни. Значительная доля зараженных агентов (33% в данной модели) никогда не развивает клинических симптомов, хотя они и являются инфекционными. К тому же, длительность инкубации и инфекционные периоды могут изменяться и выбираются случайным образом из функции распределения для каждого агента, включая большее количество броском виртуального кубика.
Компьютерная модель служит как виртуальная лаборатория, в которой исследователи могут изучать, как эпидемия может распространяться и какие из стратегий вмешательства могут снизить удар настоящей вспышки. Это поможет врачам спланировать возможную вспышку в будущем и снизить наносимый ею урон.
Обозначения для следующих рисунков:
голубой: очень мало агентов или никто обнаруживают симптомы;
зеленый: 50 зараженных на 1,000 человек;
красный: 100 или более инфицированных на 1,000 человек.
Рис. 1. Этап 1. 50 день распространения эпидемии
Рис. 2. Этап 2. 90 день
Рис. 3. Этап 3. 130 день
© Безденежных Анастасия