Efeitos não lineares dos padrões de contatos em estratégias de vacinação

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2022
Autor(a) principal: Schulenburg, Arthur Braga Silva
Orientador(a): Ferreira Junior, Silvio da Costa
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal de Viçosa
Programa de Pós-Graduação: Física
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Área do conhecimento CNPq:
Link de acesso: https://locus.ufv.br//handle/123456789/31089
https://doi.org/10.47328/ufvbbt.2022.619
Resumo: Com populações densas e altamente conectadas, as doenças infecciosas conseguem se ins- talar com muito mais facilidade em nossa sociedade. Quando surge uma nova ameaça, é extremamente importante a elaboração de medidas de mitigação a Ąm de suprimir seu avanço. Entre estas medidas, uma das mais importantes é a vacinação, logo, a Ąm de maximizar sua eĄciência, é necessário buscar estratégias de vacinação efetivas para mi- nimizar os danos causados pela doença. Nesta dissertação, apresentamos um modelo compartimental estratiĄcado por idade e orientado por dados, com o qual analisamos o papel da razão infecção-fatalidade (IFR, do inglês infection fatality ratio), e das matrizes de contatos sociais na deĄnição de estratégias de vacinação para três países com padrões demográĄcos distintos (Brasil, Alemanha e Uganda), com o intuito de averiguar as es- tratégias mais efetivas na redução de casos fatais pela doença. Constatamos que uma vacinação, mesmo que modesta, se iniciada com antecedência o suĄciente consegue redu- zir consideravelmente esse número. Entretanto, sua eĄciência decai rapidamente à medida que a transmissão se torna descontrolada e/ou o atraso para se iniciar a vacinação se es- tende. Além disso, observamos também que, para um IFR que cresce exponencialmente com a idade, é mais efetivo uma estratégia de vacinação que prioriza os mais idosos nos cenários de alta transmissão e, por outro lado, vacinar aqueles que realizam mais contatos é mais efetivo no cenário em que a transmissão está melhor controlada. Os diagramas de fase para as estratégias mais e menos efetivas dependem não linearmente dos parâmetros epidemiológicos considerados. Observamos também que, apesar dos padrões demográĄcos e matrizes sociais de contato alterarem quantitativamente os diagramas de fase, eles são qualitativamente semelhantes. Concluímos, então, que indicar uma estratégia de vaci- nação não é uma tarefa simples, pois é um processo que depende de vários parâmetros, como o perĄl etário do IFR da doença, padrões populacionais, contatos sociais, eĄcácia da vacina e cenário de transmissão da doença na população. Palavras-chave: Epidemiologia matemática. Modelos compartimentais. COVID-19.
id UFV_6b6a0dce85eb24f291f3337eaab435a8
oai_identifier_str oai:locus.ufv.br:123456789/31089
network_acronym_str UFV
network_name_str LOCUS Repositório Institucional da UFV
repository_id_str
spelling Cota, Wesley Francis CostaSchulenburg, Arthur Braga Silvahttp://lattes.cnpq.br/8258844249011059Ferreira Junior, Silvio da Costa2023-06-22T17:32:11Z2023-06-22T17:32:11Z2022-08-09SCHULENBURG, Arthur Braga Silva. Efeitos não lineares dos padrões de contatos em estratégias de vacinação. 2022. 80 f. Dissertação (Mestrado em Física) - Universidade Federal de Viçosa, Viçosa. 2022.https://locus.ufv.br//handle/123456789/31089https://doi.org/10.47328/ufvbbt.2022.619Com populações densas e altamente conectadas, as doenças infecciosas conseguem se ins- talar com muito mais facilidade em nossa sociedade. Quando surge uma nova ameaça, é extremamente importante a elaboração de medidas de mitigação a Ąm de suprimir seu avanço. Entre estas medidas, uma das mais importantes é a vacinação, logo, a Ąm de maximizar sua eĄciência, é necessário buscar estratégias de vacinação efetivas para mi- nimizar os danos causados pela doença. Nesta dissertação, apresentamos um modelo compartimental estratiĄcado por idade e orientado por dados, com o qual analisamos o papel da razão infecção-fatalidade (IFR, do inglês infection fatality ratio), e das matrizes de contatos sociais na deĄnição de estratégias de vacinação para três países com padrões demográĄcos distintos (Brasil, Alemanha e Uganda), com o intuito de averiguar as es- tratégias mais efetivas na redução de casos fatais pela doença. Constatamos que uma vacinação, mesmo que modesta, se iniciada com antecedência o suĄciente consegue redu- zir consideravelmente esse número. Entretanto, sua eĄciência decai rapidamente à medida que a transmissão se torna descontrolada e/ou o atraso para se iniciar a vacinação se es- tende. Além disso, observamos também que, para um IFR que cresce exponencialmente com a idade, é mais efetivo uma estratégia de vacinação que prioriza os mais idosos nos cenários de alta transmissão e, por outro lado, vacinar aqueles que realizam mais contatos é mais efetivo no cenário em que a transmissão está melhor controlada. Os diagramas de fase para as estratégias mais e menos efetivas dependem não linearmente dos parâmetros epidemiológicos considerados. Observamos também que, apesar dos padrões demográĄcos e matrizes sociais de contato alterarem quantitativamente os diagramas de fase, eles são qualitativamente semelhantes. Concluímos, então, que indicar uma estratégia de vaci- nação não é uma tarefa simples, pois é um processo que depende de vários parâmetros, como o perĄl etário do IFR da doença, padrões populacionais, contatos sociais, eĄcácia da vacina e cenário de transmissão da doença na população. Palavras-chave: Epidemiologia matemática. Modelos compartimentais. COVID-19.With dense and highly connected populations, infectious diseases are able to occur much often in our society. When a new threat arises, it is extremely important to develop mi- tigation measures in order to suppress its advance. One of the most important measure is vaccination, so in order to maximize its efficiency, it is necessary to Ąnd out effective vaccination strategies to minimize the damage caused by the disease. In this dissertation, we present an age-structured compartmental model in a data-driven approach, with which we analyzed the role of the infection fatality ratio (IFR), and the social contact matrices in deĄning vaccination strategies for three countries with different demographics (Brazil, Germany and Uganda), in order to investigate the more effective strategies in reducing fatal cases of disease. We found out that a vaccination, even if modest, if started early enough can considerably reduce this number. However, its efficiency rapidly drops as the transmission becomes uncontrolled and/or the delay in starting vaccination becomes long. In addition, we also observed that a vaccination strategy that prioritizes the elderly people in high transmission scenarios is more effective and, on the other hand, vaccinating those ones who make more contacts is more effective in the better controlled transmission sce- nario. The phase diagrams for the most and least effective strategies depend non-linearly with the epidemiological parameters considered. We also observed that, although demo- graphic patterns and social contact matrices quantitatively change the phase diagrams, they are qualitatively similar. We conclude then that indicating a vaccination strategy is not a simple task, as it is a process that depends on several parameters, such as the age proĄle of the diseaseŠs IFR, demographic patterns, social contacts, vaccine efficacy and the diseaseŠs transmission scenario. Keywords: Mathematical epidemiology. Compartmental models. COVID-19.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorporUniversidade Federal de ViçosaFísicaModelos multiníveis (Estatísticas)Epidemiologia - Modelos matemáticosCOVID-19 (Doença) - Vacinação - Modelos matemáticosFísica Estatística e TermodinâmicaEfeitos não lineares dos padrões de contatos em estratégias de vacinaçãoNonlinear effects of contact patterns on vaccination strategiesinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisUniversidade Federal de ViçosaDepartamento de FísicaMestre em FísicaViçosa - MG2022-08-09Mestradoinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:LOCUS Repositório Institucional da UFVinstname:Universidade Federal de Viçosa (UFV)instacron:UFVORIGINALtexto completo.pdftexto completo.pdftexto completoapplication/pdf3076819https://locus.ufv.br//bitstream/123456789/31089/1/texto%20completo.pdf6f329a271e4cf121c5c56b31fb4f7e6eMD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748https://locus.ufv.br//bitstream/123456789/31089/2/license.txt8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD52123456789/310892023-06-22 14:32:53.033oai:locus.ufv.br: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Repositório InstitucionalPUBhttps://www.locus.ufv.br/oai/requestfabiojreis@ufv.bropendoar:21452023-06-22T17:32:53LOCUS Repositório Institucional da UFV - Universidade Federal de Viçosa (UFV)false
dc.title.pt-BR.fl_str_mv Efeitos não lineares dos padrões de contatos em estratégias de vacinação
dc.title.en.fl_str_mv Nonlinear effects of contact patterns on vaccination strategies
title Efeitos não lineares dos padrões de contatos em estratégias de vacinação
spellingShingle Efeitos não lineares dos padrões de contatos em estratégias de vacinação
Schulenburg, Arthur Braga Silva
Modelos multiníveis (Estatísticas)
Epidemiologia - Modelos matemáticos
COVID-19 (Doença) - Vacinação - Modelos matemáticos
Física Estatística e Termodinâmica
title_short Efeitos não lineares dos padrões de contatos em estratégias de vacinação
title_full Efeitos não lineares dos padrões de contatos em estratégias de vacinação
title_fullStr Efeitos não lineares dos padrões de contatos em estratégias de vacinação
title_full_unstemmed Efeitos não lineares dos padrões de contatos em estratégias de vacinação
title_sort Efeitos não lineares dos padrões de contatos em estratégias de vacinação
author Schulenburg, Arthur Braga Silva
author_facet Schulenburg, Arthur Braga Silva
author_role author
dc.contributor.authorLattes.pt-BR.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/8258844249011059
dc.contributor.none.fl_str_mv Cota, Wesley Francis Costa
dc.contributor.author.fl_str_mv Schulenburg, Arthur Braga Silva
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv Ferreira Junior, Silvio da Costa
contributor_str_mv Ferreira Junior, Silvio da Costa
dc.subject.pt-BR.fl_str_mv Modelos multiníveis (Estatísticas)
Epidemiologia - Modelos matemáticos
COVID-19 (Doença) - Vacinação - Modelos matemáticos
topic Modelos multiníveis (Estatísticas)
Epidemiologia - Modelos matemáticos
COVID-19 (Doença) - Vacinação - Modelos matemáticos
Física Estatística e Termodinâmica
dc.subject.cnpq.fl_str_mv Física Estatística e Termodinâmica
description Com populações densas e altamente conectadas, as doenças infecciosas conseguem se ins- talar com muito mais facilidade em nossa sociedade. Quando surge uma nova ameaça, é extremamente importante a elaboração de medidas de mitigação a Ąm de suprimir seu avanço. Entre estas medidas, uma das mais importantes é a vacinação, logo, a Ąm de maximizar sua eĄciência, é necessário buscar estratégias de vacinação efetivas para mi- nimizar os danos causados pela doença. Nesta dissertação, apresentamos um modelo compartimental estratiĄcado por idade e orientado por dados, com o qual analisamos o papel da razão infecção-fatalidade (IFR, do inglês infection fatality ratio), e das matrizes de contatos sociais na deĄnição de estratégias de vacinação para três países com padrões demográĄcos distintos (Brasil, Alemanha e Uganda), com o intuito de averiguar as es- tratégias mais efetivas na redução de casos fatais pela doença. Constatamos que uma vacinação, mesmo que modesta, se iniciada com antecedência o suĄciente consegue redu- zir consideravelmente esse número. Entretanto, sua eĄciência decai rapidamente à medida que a transmissão se torna descontrolada e/ou o atraso para se iniciar a vacinação se es- tende. Além disso, observamos também que, para um IFR que cresce exponencialmente com a idade, é mais efetivo uma estratégia de vacinação que prioriza os mais idosos nos cenários de alta transmissão e, por outro lado, vacinar aqueles que realizam mais contatos é mais efetivo no cenário em que a transmissão está melhor controlada. Os diagramas de fase para as estratégias mais e menos efetivas dependem não linearmente dos parâmetros epidemiológicos considerados. Observamos também que, apesar dos padrões demográĄcos e matrizes sociais de contato alterarem quantitativamente os diagramas de fase, eles são qualitativamente semelhantes. Concluímos, então, que indicar uma estratégia de vaci- nação não é uma tarefa simples, pois é um processo que depende de vários parâmetros, como o perĄl etário do IFR da doença, padrões populacionais, contatos sociais, eĄcácia da vacina e cenário de transmissão da doença na população. Palavras-chave: Epidemiologia matemática. Modelos compartimentais. COVID-19.
publishDate 2022
dc.date.issued.fl_str_mv 2022-08-09
dc.date.accessioned.fl_str_mv 2023-06-22T17:32:11Z
dc.date.available.fl_str_mv 2023-06-22T17:32:11Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.citation.fl_str_mv SCHULENBURG, Arthur Braga Silva. Efeitos não lineares dos padrões de contatos em estratégias de vacinação. 2022. 80 f. Dissertação (Mestrado em Física) - Universidade Federal de Viçosa, Viçosa. 2022.
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://locus.ufv.br//handle/123456789/31089
dc.identifier.doi.pt-BR.fl_str_mv https://doi.org/10.47328/ufvbbt.2022.619
identifier_str_mv SCHULENBURG, Arthur Braga Silva. Efeitos não lineares dos padrões de contatos em estratégias de vacinação. 2022. 80 f. Dissertação (Mestrado em Física) - Universidade Federal de Viçosa, Viçosa. 2022.
url https://locus.ufv.br//handle/123456789/31089
https://doi.org/10.47328/ufvbbt.2022.619
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de Viçosa
dc.publisher.program.fl_str_mv Física
publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de Viçosa
dc.source.none.fl_str_mv reponame:LOCUS Repositório Institucional da UFV
instname:Universidade Federal de Viçosa (UFV)
instacron:UFV
instname_str Universidade Federal de Viçosa (UFV)
instacron_str UFV
institution UFV
reponame_str LOCUS Repositório Institucional da UFV
collection LOCUS Repositório Institucional da UFV
bitstream.url.fl_str_mv https://locus.ufv.br//bitstream/123456789/31089/1/texto%20completo.pdf
https://locus.ufv.br//bitstream/123456789/31089/2/license.txt
bitstream.checksum.fl_str_mv 6f329a271e4cf121c5c56b31fb4f7e6e
8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv MD5
MD5
repository.name.fl_str_mv LOCUS Repositório Institucional da UFV - Universidade Federal de Viçosa (UFV)
repository.mail.fl_str_mv fabiojreis@ufv.br
_version_ 1801213755339571200