SRP om epidemiologi og ebola i Matematik A og Bioteknologi A

  • HTX 3. år
  • SRP (Bioteknologi A, Matematik A)
  • 10
  • 23
  • 325
  • PDF

SRP om epidemiologi og ebola i Matematik A og Bioteknologi A

Studieretningsprojekt (SRP) i Matematik A og Bioteknologi A, tager udgangspunkt i epidemiologiens udvikling som videnskab og dens anvendelsesmuligheder i dag.
Derudover undersøger SRP'et differentialligningsmodellen SIR-modellen og diskuterer dennes anvendelighed i forbindelse med et udbrud af ebola og generelt.
Til sidst fastlægges en handlingsplan for et fremtidigt udbrud af ebola på baggrund af SIR-modellens mekanismer og nedbringelsen af sygdommens reproduktionsværdi (R-værdi).

Opgaveformulering

Giv en definition af faget epidemiologi, og giv et kort rids i dets historie fra John Snow til Ebola-udbruddet i vest-Afrika i 2014. Beskriv hvordan faget kan anvendes
i bekæmpelsen af smitsomme sygdomme.
Forklar hvilke smitte veje forskellige sygdomme kan benytte, og hvordan denne spredning kan beskrives rent epidemiologisk. Brug gerne konkrete eksempler.
Gør rede for SIR-modellen og lav en model/simulering af SIR-modellen med udgangspunkt i Ebola epidemien.
Diskuter SIR-modellens begrænsninger i relation til Ebola epidemien.
Brug Ebola som case og redegør for hvordan sygdommen spredes, og diskuter hvordan epidemiologisk viden kan benyttes til at hindre Ebola spredning.

Studienets kommentar

Du kan også få hjælp til dit Studieretningsprojekt i SRP-bogen. Her guider vi dig i alt fra emnevalg og faglige metoder til opbygning af opgaven.
Få den bedste hjælp til SRP med SRP-bogen.

Indhold

Abstract 2
Indledning 4
Epidemiologiens historie fra John Snow til Ebolaudbruddet i 2014 - 4
John Snow 5
Robert Koch 6
Smitsomme sygdommes spredning 6
Sygdomsspredning beskrevet epidemiologisk 8
Epidemiologiens anvendelsesmuligheder mod smitsomme sygdomme 9
Et nutidigt eksempel på epidemiologisk arbejde i Danmark 10
SIR-modellen 12
R0-værdien 14
SIR-modellen i aktion 14
Diskussion af SIR-modellens anvendelighed på Ebola-epidemier 15
Epidemiologisk handleplan for Ebola 16
Ebolas patogenese og smittevej 16
Præventiv epidemiologi 17
Reaktiv epidemiologi 18
Historisk epidemiologi 19
Konklusion 19
Litteraturliste 19
Bilag 21

Uddrag

Indledning
Smitsomme sygdomme har altid plaget mennesker og bekæmpelsen af disse har ændret sig markant gennem tiden, primært fordi vi har fået større viden om, hvad sygdommene skyldes. Der er i dag en hel videnskab dedikeret til spredningen af smitsomme sygdomme og andre helbredsfænomener: epidemiologi. Faget er blevet til efter en række personers vigtige bidrag og det er i dag en videnskab, der praktiseres over hele kloden. Epidemiologi anvendes i relation til smitsomme sygdomme, på baggrund af, hvordan de spredes og hvem de spredes til. Faget har desuden et bredt spektrum af anvendelsesmuligheder, der udnyttes for at imødekomme udbrud af sygdommene både præventivt og reaktivt. For at forudsige, hvor stor en indvirkning et udbrud kan have på befolkningen, kan der opstilles matematiske modeller, hvor man kan se, hvordan en epidemi sandsynligvis vil blive.

Epidemiologiens historie fra John Snow til Ebolaudbruddet i 2014
Epidemiologi kommer af de græske ord epi(på) demos (mennesker), og logi (læren om.) Det er læren om ting, der påvirker mennesker. Epidemiologi er i dag en yderst vigtig videnskab, der både bruges til at beskrive helbredsfænomener, som spredes via patogene organismer og fæ..

Robert Koch
Robert Koch var en tysk læge, som levede fra 1843-1910. Koch bidrog til epidemiologien, da han bekræftede, at nogle sygdomme skyldes bestemte bakterier. Han isolerede bakterien, der forsager miltbrand (Bacillus anthracis), bakterien, som forsager kolera (Vibrio cholerae) og bakterien, som forsager tuberkulose (Mycobacterium tuberculosis).

Sygdomsspredning beskrevet epidemiologisk
Når man skal beskrive sygdomsspredning epidemiologisk, er figurer det mest oplagte valg, da de giver det bedste overblik over spredningen i forhold til konventionelle tekststykker, der hurtigt bliver uoverskuelige. Hvordan figuren skal udformes afhænger af sygdommens smittevej. Der er f.eks. forskel på, hvordan det bedst kan betale sig at afbillede sygdomsspredningen af en fødevarebåren sygdom og en kropsvæskeoverført sygdom.

Et nutidigt eksempel på epidemiologisk arbejde i Danmark
Under et besøg med klassen til Statens Serum Institut (SSI), fik vi et eksempel på et typisk stykke epidemiologisk arbejde, hvilket omhandlede en epidemi af Shigella sonnei i Danmark og Australien. Epidemien startede d. 5. august og varede til og med d. 20. august. D. 16. august blev SSI gjort opmærksom på udbruddet og epidemilogerne lavede en spørgeskemaundersø- gelse på folk, der havde fået konstateret en Shigella-infektion.

SIR-modellen
Når man matematisk skal beskrive eller forudsige forløbet af en epidemi, kan man bruge SIRmodellen. SIR står for Suceptible, Infected og Recovered. Modellen er tre koblede differentialligninger, der viser, hvordan en befolkning vil fordele sig i hver kategori under en epidemi og hvor store de tre kategorier er til ethvert tidspunkt t. Suceptible angiver antallet af modtagelige, Infected angiver antallet af smittefarlige og Recovered angiver, hvor mange der enten er døde af sygdommen, eller har overlevet den og er blevet immune.

SIR-modellen i aktion
Jeg har lavet et eksempel, der baserer sig på en landsby med 1000 indbyggere. Trods grundig granskning af internettet og korrespondance med min vejleder, har det ikke været muligt at finde præcise beta- og gamma-værdier for Ebola, så jeg har brugt værdier, jeg har fundet passende til at illustrere modellens dynamik. Modellen kan ses på figur 9. Som det fremgår af modellen, vil S falde i takt med, at I og R stiger indtil toppunktet nås, hvorefter I vil…

Diskussion af SIR-modellens anvendelighed på Ebola-epidemier
SIR-modellen er mindre brugbar i relation til Ebola, da der er en del ting, den ikke tager højde for. Den første af disse, er de to første antagelser, man laver, for at kunne opstille modellen. Antagelse ét er, at befolkningstallet er konstant, hvilket bliver mere misvisende, jo mere alvorlig sygdommen er og jo længere tid udbruddet varer. Befolkningstallet ændres konstant som følge af fødsler og dødsfald af anden årsag end Ebola.

Epidemiologisk handleplan for Ebola
Ebolavirus er en slægt af seks forskellige virusser, hvor fem af disse kan inficere mennesker og forårsage ”Ebola virus disease”(EVD). Ebolavirus-slægten er kappeklædte, negative, enstrengede RNA-vira fra familien filoviridae, som er kendetegnet ved deres filamentagtige form og for at forsage hæmoragisk feber i mennesker, non-humane primater (NHP'er) og Reston ebolavirus kan derudover smitte grise.

Præventiv epidemiologi
Da der ikke er vacciner mod Ebola til rådighed, er den bedste måde at forhindre udbrud af Ebola, at forhindre overførslen fra Ebolas naturlige vært eller andre organismer denne kan have inficeret (Leroy, et al., 2014). Det bedste gæt på Ebolas naturlige vært er flagermus. Dette baseres på, at flagermus er den naturlige vært for Marburgvirus-slægten, et andet medlem af Filoviridae-familien (Leroy, et al., 2005).

Reaktiv epidemiologi
For at begrænse et udbrud, skal vi forsøge at få R0-værdien så langt ned som overhovedet muligt. Sundhedsvæsnet kan indtil videre ændre effektivt på c og k. Personalet kan isolere mistænkte og bekræftede tilfælde, så de ikke kommer i kontakt med modtagelige personer. Derved vil smittekilden forhåbentligt blive elimineret fra smittekæden og ideelt vil dette indgreb reducere k betragteligt... Køb adgang for at læse mere

SRP om epidemiologi og ebola i Matematik A og Bioteknologi A

[0]
Der er endnu ingen bedømmelser af dette materiale.