RESUMO
To represent the complex individual interactions in the dynamics of disease spread informed by data, the coupling of an epidemiological agent-based model with the ensemble Kalman filter is proposed. The statistical inference of the propagation of a disease by means of ensemble-based data assimilation systems has been studied in previous works. The models used are mostly compartmental models representing the mean field evolution through ordinary differential equations. These techniques allow to monitor the propagation of the infections from data and to estimate several parameters of epidemiological interest. However, there are many important features which are based on the individual interactions that cannot be represented in the mean field equations, such as social network and bubbles, contact tracing, isolating individuals in risk, and social network-based distancing strategies. Agent-based models can describe contact networks at an individual level, including demographic attributes such as age, neighborhood, household, workplaces, schools, entertainment places, among others. Nevertheless, these models have several unknown parameters which are thus difficult to prescribe. In this work, we propose the use of ensemble-based data assimilation techniques to calibrate an agent-based model using daily epidemiological data. This raises the challenge of having to adapt the agent populations to incorporate the information provided by the coarse-grained data. To do this, two stochastic strategies to correct the model predictions are developed. The ensemble Kalman filter with perturbed observations is used for the joint estimation of the state and some key epidemiological parameters. We conduct experiments with an agent based-model designed for COVID-19 and assess the proposed methodology on synthetic data and on COVID-19 daily reports from Ciudad Autónoma de Buenos Aires, Argentina.
Assuntos
Busca de Comunicante , Bases de Dados Factuais , Modelos Biológicos , Quarentena , SARS-CoV-2 , COVID-19/epidemiologia , COVID-19/prevenção & controle , COVID-19/transmissão , Humanos , Análise de SistemasRESUMO
Los defectos de la pared abdominal -y en particular la hernia incisional- constituyen un capítulo de gran importancia en la cirugía abdominal. A lo largo de la historia se han aplicado diversas técnicas en búsqueda de un tratamiento eficaz para esta patología. El empleo de biomateriales sintéticos se ha revelado como una de las alternativas. El objetivo de este trabajo es evaluar experimentalmente las diferencias de adaptabilidad y complicaciones que presentan tres técnicas distintas: Cierre quirúrgico simple (Grupo I), y dos técnicas que emplean materiales protésicos (las dos de uso más frecuente), el Polipropileno (Grupo II) y el Politetrafluoroetileno expandido (PTFE-e = Gore-tex) (Grupo III). Se utilizaron 30 conejos adultos en los que se creó un defecto de la pared abdominal resecando un sector de 7 x 5 cm sobre la línea xifopubiana que excluye piel e incluye peritoneo; separándolos en tres grupos de 10 animales según la técnica de corrección empleada. El seguimiento postoperatorio se realizó a los 30, 60 y 90 días. El resultado final se evaluó macroscópicamente, con microscopía óptica y con microscopía electrónica de barrido. Se observó mayor evisceración en el Grupo I; mayor número de adherencias viscerales en el Grupo II; el Grupo III mostró la misma capacidad mecánica de contención que el Grupo II. No se observó desarrollo de fístulas en ningún caso. Se detectó infección en 2/10 animales del Grupo II y en 1/10 en los Grupos I y III. Pero mientras en los Grupos I y II el tratamiento con antibióticos fue efectivo, en el Grupo III se debió reemplazar la prótesis. En general las técnicas que utilizan materiales protésicos presentan mejor capacidad de contención mecánica. La eventualidad de un proceso infeccioso sobreagregado demostró ser fácilmente tratable en el caso de la malla de Polipropileno debido a la posibilidad de ser infiltrada por células de respuesta inflamatoria y cicatrizal, lo que no ocurre en el caso del PTFE-e. El Polipropileno provoca múltiples adherencias viscerales, lo que desaconseja su implantación en contacto con las vísceras. La baja adhesividad a tejidos del PTFE-e previene esta situación. (AU)
Assuntos
Animais , Coelhos , Implantação de Prótese/métodos , Implantação de Prótese/efeitos adversos , Laparotomia/efeitos adversos , Hérnia Ventral/cirurgia , Hérnia Ventral/complicações , Hérnia Ventral/epidemiologia , Polipropilenos/uso terapêutico , Polipropilenos/efeitos adversos , Infecção da Ferida Cirúrgica , Telas Cirúrgicas/estatística & dados numéricos , Telas Cirúrgicas/efeitos adversos , Politetrafluoretileno/uso terapêutico , Seguimentos , Microscopia Eletrônica de Varredura/estatística & dados numéricosRESUMO
Los defectos de la pared abdominal -y en particular la hernia incisional- constituyen un capítulo de gran importancia en la cirugía abdominal. A lo largo de la historia se han aplicado diversas técnicas en búsqueda de un tratamiento eficaz para esta patología. El empleo de biomateriales sintéticos se ha revelado como una de las alternativas. El objetivo de este trabajo es evaluar experimentalmente las diferencias de adaptabilidad y complicaciones que presentan tres técnicas distintas: Cierre quirúrgico simple (Grupo I), y dos técnicas que emplean materiales protésicos (las dos de uso más frecuente), el Polipropileno (Grupo II) y el Politetrafluoroetileno expandido (PTFE-e = Gore-tex) (Grupo III). Se utilizaron 30 conejos adultos en los que se creó un defecto de la pared abdominal resecando un sector de 7 x 5 cm sobre la línea xifopubiana que excluye piel e incluye peritoneo; separándolos en tres grupos de 10 animales según la técnica de corrección empleada. El seguimiento postoperatorio se realizó a los 30, 60 y 90 días. El resultado final se evaluó macroscópicamente, con microscopía óptica y con microscopía electrónica de barrido. Se observó mayor evisceración en el Grupo I; mayor número de adherencias viscerales en el Grupo II; el Grupo III mostró la misma capacidad mecánica de contención que el Grupo II. No se observó desarrollo de fístulas en ningún caso. Se detectó infección en 2/10 animales del Grupo II y en 1/10 en los Grupos I y III. Pero mientras en los Grupos I y II el tratamiento con antibióticos fue efectivo, en el Grupo III se debió reemplazar la prótesis. En general las técnicas que utilizan materiales protésicos presentan mejor capacidad de contención mecánica. La eventualidad de un proceso infeccioso sobreagregado demostró ser fácilmente tratable en el caso de la malla de Polipropileno debido a la posibilidad de ser infiltrada por células de respuesta inflamatoria y cicatrizal, lo que no ocurre en el caso del PTFE-e. El Polipropileno provoca múltiples adherencias viscerales, lo que desaconseja su implantación en contacto con las vísceras. La baja adhesividad a tejidos del PTFE-e previene esta situación.