Published May 16, 2013 | Version v1
Publication Open

Field transmission intensity of Schistosoma japonicum measured by basic reproduction ratio from modified Barbour's model

Creators

  • 1. National Institute for Parasitic Diseases
  • 2. Gannan Normal University
  • 3. Hong Kong Jockey Club
  • 4. Chinese University of Hong Kong

Description

Schistosomiasis japonica, caused by infection with Schistosoma japonicum, is still recognized as a major public health problem in the Peoples' Republic of China. Mathematical modelling of schistosomiasis transmission has been undertaken in order to assess and project the effects of various control strategies for elimination of the disease. Seasonal fluctuations in transmission may have the potential to impact on the population dynamics of schistosomiasis, yet no model of S. japonicum has considered such effects. In this paper, we characterize the transmission dynamics of S. japonicum using a modified version of Barbour's model to account for seasonal variation (SV), and investigate the effectiveness of the control strategy adopted in Liaonan village of Xingzi county, Jiangxi Province.We use mathematical tools for stability analysis of periodic systems and derive expressions for the basic reproduction ratio of S. japonicum in humans; we parameterise such expressions with surveillance data to investigate the conditions for persistence or elimination of the disease in the study village. We perform numerical simulations and parametric sensitivity analysis to understand local transmission conditions and compare values of the basic reproductive ratio with and without seasonal fluctuations.The explicit formula of the basic reproduction ratio for the SV-modified Barbour's model is derived. Results show that the value of the basic reproduction ratio, R0, of Liaonan village, Xingzi county is located between 1.064 and 1.066 (very close to 1), for schistosomiasis transmission during 2006 to 2010, after intensification of control efforts.Our modified version of the Barbour model to account for seasonal fluctuations in transmission has the potential to provide better estimations of infection risk than previous models. Ignoring seasonality tends to underestimate R0 values albeit only marginally. In the absence of simultaneous R0 estimations for villages not under control interventions (such villages do not currently exist in China), it is difficult to assess whether control strategies have had a substantial impact on levels of transmission, as the parasite population would still be able to maintain itself at an endemic level, highlighting the difficulties faced by elimination efforts.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

لا يزال داء البلهارسيا الياباني، الناجم عن الإصابة بالبلهارسيا اليابانية، معترفًا به كمشكلة صحية عامة رئيسية في جمهورية الصين الشعبية. تم إجراء النمذجة الرياضية لانتقال داء البلهارسيات من أجل تقييم وإسقاط آثار استراتيجيات المكافحة المختلفة للقضاء على المرض. قد يكون للتقلبات الموسمية في الانتقال القدرة على التأثير على ديناميكيات السكان لداء البلهارسيات، ومع ذلك لم يأخذ أي نموذج من البلهارسيا اليابانية في الاعتبار مثل هذه الآثار. في هذه الورقة، نقوم بتوصيف ديناميكيات انتقال S. japonicum باستخدام نسخة معدلة من نموذج بربور لمراعاة التباين الموسمي (SV)، والتحقيق في فعالية استراتيجية التحكم المعتمدة في قرية لياونان في مقاطعة شينغزي بمقاطعة جيانغشي. نستخدم أدوات رياضية لتحليل استقرار الأنظمة الدورية واشتقاق تعبيرات عن نسبة التكاثر الأساسية لـ S. japonicum في البشر ؛ نحدد هذه التعبيرات ببيانات المراقبة للتحقيق في ظروف استمرار أو القضاء على المرض في قرية الدراسة. نقوم بإجراء عمليات المحاكاة العددية وتحليل الحساسية البارامترية لفهم ظروف الانتقال المحلية ومقارنة قيم نسبة التكاثر الأساسية مع وبدون التقلبات الموسمية. يتم اشتقاق صيغة صريحة لنسبة التكاثر الأساسية لنموذج بربور المعدل من SV. تظهر النتائج أن قيمة نسبة التكاثر الأساسية، R0، لقرية لياونان، مقاطعة شينغزي تقع بين 1.064 و 1.066 (قريبة جدًا من 1)، لانتقال داء البلهارسيات خلال الفترة من 2006 إلى 2010، بعد تكثيف جهود المكافحة. لدينا نسخة معدلة من نموذج بربور لمراعاة التقلبات الموسمية في انتقال العدوى لديها القدرة على توفير تقديرات أفضل لمخاطر العدوى من النماذج السابقة. يميل تجاهل الموسمية إلى التقليل من قيم R0 وإن كان بشكل هامشي فقط. في غياب تقديرات R0 المتزامنة للقرى غير الخاضعة للتدخلات الخاضعة للسيطرة (مثل هذه القرى غير موجودة حاليًا في الصين)، من الصعب تقييم ما إذا كان لاستراتيجيات المكافحة تأثير كبير على مستويات انتقال العدوى، حيث سيظل سكان الطفيليات قادرين على الحفاظ على أنفسهم عند مستوى متوطن، مما يسلط الضوء على الصعوبات التي تواجهها جهود القضاء.

Translated Description (French)

La schistosomiase japonaise, causée par une infection à Schistosoma japonicum, est toujours reconnue comme un problème majeur de santé publique en République populaire de Chine. Une modélisation mathématique de la transmission de la schistosomiase a été entreprise afin d'évaluer et de projeter les effets de diverses stratégies de contrôle pour l'élimination de la maladie. Les fluctuations saisonnières de la transmission peuvent avoir un impact sur la dynamique de la population de la schistosomiase, mais aucun modèle de S. japonicum n'a pris en compte de tels effets. Dans cet article, nous caractérisons la dynamique de transmission de S. japonicum à l'aide d'une version modifiée du modèle de Barbour pour tenir compte de la variation saisonnière (VS), et étudions l'efficacité de la stratégie de contrôle adoptée dans le village de Liaonan du comté de Xingzi, province du Jiangxi. Nous utilisons des outils mathématiques pour l'analyse de la stabilité des systèmes périodiques et dérivons des expressions pour le taux de reproduction de base de S. japonicum chez l'homme ; nous paramétrons ces expressions avec des données de surveillance pour étudier les conditions de persistance ou d'élimination de la maladie dans le village étudié. Nous effectuons des simulations numériques et une analyse de sensibilité paramétrique pour comprendre les conditions de transmission locales et comparer les valeurs du taux de reproduction de base avec et sans fluctuations saisonnières. La formule explicite du taux de reproduction de base pour le modèle de Barbour modifié par SV est dérivée. Les résultats montrent que la valeur du taux de reproduction de base, R0, du village de Liaonan, comté de Xingzi est située entre 1,064 et 1,066 (très proche de 1), pour la transmission de la schistosomiase de 2006 à 2010, après intensification des efforts de lutte. Notre version modifiée du modèle Barbour pour tenir compte des fluctuations saisonnières de la transmission a le potentiel de fournir de meilleures estimations du risque d'infection que les modèles précédents. Ignorer la saisonnalité a tendance à sous-estimer les valeurs de R0, même si ce n'est que marginalement. En l'absence d'estimations simultanées du R0 pour les villages non sous contrôle (de tels villages n'existent pas actuellement en Chine), il est difficile d'évaluer si les stratégies de contrôle ont eu un impact substantiel sur les niveaux de transmission, car la population parasitaire serait toujours en mesure de se maintenir à un niveau endémique, soulignant les difficultés rencontrées par les efforts d'élimination.

Translated Description (Spanish)

La esquistosomiasis japónica, causada por la infección con Schistosoma japonicum, todavía se reconoce como un importante problema de salud pública en la República Popular China. Se ha realizado una modelización matemática de la transmisión de la esquistosomiasis con el fin de evaluar y proyectar los efectos de diversas estrategias de control para la eliminación de la enfermedad. Las fluctuaciones estacionales en la transmisión pueden tener el potencial de impactar en la dinámica poblacional de la esquistosomiasis, sin embargo, ningún modelo de S. japonicum ha considerado tales efectos. En este artículo, caracterizamos la dinámica de transmisión de S. japonicum utilizando una versión modificada del modelo de Barbour para tener en cuenta la variación estacional (SV) e investigamos la efectividad de la estrategia de control adoptada en la aldea de Liaonan del condado de Xingzi, provincia de Jiangxi. Utilizamos herramientas matemáticas para el análisis de estabilidad de sistemas periódicos y derivamos expresiones para la relación de reproducción básica de S. japonicum en humanos; parametrizamos dichas expresiones con datos de vigilancia para investigar las condiciones de persistencia o eliminación de la enfermedad en la aldea de estudio. Realizamos simulaciones numéricas y análisis de sensibilidad paramétrica para comprender las condiciones de transmisión local y comparar los valores de la relación reproductiva básica con y sin fluctuaciones estacionales. Se deriva la fórmula explícita de la relación de reproducción básica para el modelo de Barbour modificado por SV. Los resultados muestran que el valor de la relación de reproducción básica, R0, del pueblo de Liaonan, condado de Xingzi, se encuentra entre 1.064 y 1.066 (muy cerca de 1), para la transmisión de esquistosomiasis durante 2006 a 2010, después de la intensificación de los esfuerzos de control. Nuestra versión modificada del modelo de Barbour para tener en cuenta las fluctuaciones estacionales en la transmisión tiene el potencial de proporcionar mejores estimaciones del riesgo de infección que los modelos anteriores. Ignorar la estacionalidad tiende a subestimar los valores de R0, aunque solo marginalmente. En ausencia de estimaciones simultáneas de R0 para las aldeas que no están bajo control (tales aldeas no existen actualmente en China), es difícil evaluar si las estrategias de control han tenido un impacto sustancial en los niveles de transmisión, ya que la población de parásitos aún podría mantenerse a un nivel endémico, destacando las dificultades que enfrentan los esfuerzos de eliminación.

Files

1756-3305-6-141.pdf

Files (484.9 kB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:e19bb09a0241ec9ae3b6cdfcc1555c1a
484.9 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
شدة الإرسال الميداني للبلهارسيا اليابانية مقاسة بنسبة التكاثر الأساسية من نموذج بربور المعدل
Translated title (French)
Intensité de transmission du champ de Schistosoma japonicum mesurée par le taux de reproduction de base à partir du modèle de Barbour modifié
Translated title (Spanish)
Intensidad de transmisión de campo de Schistosoma japonicum medida por la relación de reproducción básica del modelo de Barbour modificado

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2097895638
DOI
10.1186/1756-3305-6-141

Is supplement to
https://openalex.org/W4387259570 (Other)
https://openalex.org/W4248057070 (Other)
https://openalex.org/W2751378903 (Other)
https://openalex.org/W2611831451 (Other)
https://openalex.org/W2433271000 (Other)
https://openalex.org/W2379670622 (Other)
https://openalex.org/W2364842159 (Other)
https://openalex.org/W2069782512 (Other)
https://openalex.org/W1985432924 (Other)
https://openalex.org/W1964209398 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
China

References

  • https://openalex.org/W101171454
  • https://openalex.org/W1523939479
  • https://openalex.org/W169086649
  • https://openalex.org/W1968066728
  • https://openalex.org/W1976988610
  • https://openalex.org/W1977136931
  • https://openalex.org/W1987979366
  • https://openalex.org/W1988430207
  • https://openalex.org/W1989605998
  • https://openalex.org/W1991512712
  • https://openalex.org/W1995727007
  • https://openalex.org/W2000869081
  • https://openalex.org/W2003557107
  • https://openalex.org/W2005980437
  • https://openalex.org/W2006776946
  • https://openalex.org/W2008001323
  • https://openalex.org/W2011128405
  • https://openalex.org/W2019198167
  • https://openalex.org/W2020345442
  • https://openalex.org/W2021603013
  • https://openalex.org/W2030687489
  • https://openalex.org/W2034357039
  • https://openalex.org/W2034385285
  • https://openalex.org/W2039598221
  • https://openalex.org/W2040664342
  • https://openalex.org/W2041572706
  • https://openalex.org/W2042848153
  • https://openalex.org/W2043706468
  • https://openalex.org/W2044356986
  • https://openalex.org/W2044624139
  • https://openalex.org/W2045180533
  • https://openalex.org/W2050299562
  • https://openalex.org/W2055475511
  • https://openalex.org/W2061148382
  • https://openalex.org/W2062357739
  • https://openalex.org/W2067867409
  • https://openalex.org/W2070991710
  • https://openalex.org/W2076326717
  • https://openalex.org/W2076612501
  • https://openalex.org/W2086605673
  • https://openalex.org/W2088817941
  • https://openalex.org/W2089314809
  • https://openalex.org/W2093648333
  • https://openalex.org/W2094043772
  • https://openalex.org/W2094393529
  • https://openalex.org/W2097272418
  • https://openalex.org/W2110984157
  • https://openalex.org/W2112601337
  • https://openalex.org/W2113149254
  • https://openalex.org/W2113293587
  • https://openalex.org/W2123300495
  • https://openalex.org/W2135155742
  • https://openalex.org/W2135750381
  • https://openalex.org/W2140079493
  • https://openalex.org/W2150819417
  • https://openalex.org/W2153236234
  • https://openalex.org/W2157548237
  • https://openalex.org/W2159132759
  • https://openalex.org/W2159243843
  • https://openalex.org/W2161818147
  • https://openalex.org/W2167797128
  • https://openalex.org/W2171998228
  • https://openalex.org/W2405868889
  • https://openalex.org/W2779267944
  • https://openalex.org/W4237036802