Lähdekoodi sivulle Epidemiologinen malli

{{metodi|moderaattori=Jouni|edistyminen=Täysluonnos|edistymistaulu=Kyllä}}
[[op_en:Epidemiological_modelling]] 

== Kysymys ==

Miten arvioidaan vakavan pneumokokkitaudin [[tautitaakka]] tilanteessa, jossa
kansalliseeen rokotusohjelmaan on valittu tietyt rokoteserotyypit sisältävä konjugaattirokote?

* Vakava pneumokokkitauti tarkoittaa invasiivista, veriviljelyllä varmennettua pneumokokkitautia (ks. [[Vertailuperusteet|vertailuperusteet]]).
* Arvioidaan tautitapausten vuosittainen määrä kaikissa ikäryhmissä.
* Rokotuskattavuus, rokotteen teho ja aika rokotusten aloittamisesta ovat riittävät, jotta rokoteserotyyppien nielukantajuus ja tauti häviävät.
* Oletetaan, että rokoteserotyyppien nielukantajuus korvautuu täysin muilla pneumokokin serotyypeillä, joiden taudinaiheuttamiskyky säilyy ennallaan.


== Vastaus ==

Ennuste vakavien pneumokokkitautitapausten vuosittaisesta määrästä ikäluokittain lasketaan laskennallisen mallin avulla (ks. 'Perustelut' alla). Tässä vaiheessa ennuste koskee veriviljelypositiivista vakavaa pneumokokkitautia (invasive pneumococcal disease, IPD).

Voit verrata eri rokotteita keskenään tai rokotetta/rokotteita tilanteeseen, jossa ei rokoteta lainkaan.

<br>
* <big>'''<u>Ohje käyttäjälle: Valitse vertailuun haluamasi rokotteet ja klikkaa painiketta "Aja koodi".</u>'''

PCV10, PCV13 ja 'Ei rokoteta'-skenaarion voi tehdä suoravalintana. Sen lisäksi voit tarkastella myös rokotetta, johon itse valitset haluamasi serotyypit. Tulokset lasketaan erilliselle välilehdelle. </big>

<rcode embed=0 graphics=1 variables="
		name:vac|description:Mitkä vaihtoehdot otetaan tarkasteluun?|type:checkbox|options:
		'PCV10';PCV-10;
		'PCV13';PCV-13;
		'Ei_rokoteta';Ei rokoteta|
		default:'PCV10';'PCV13'|
		category:Skenaariot|
		name:custom_vac|description:Haluatko lisäksi määritellä oman rokotteen?|type:selection|options:
		FALSE;En;
		TRUE;Kyllä|
		default:FALSE|
		
		name:vac_user|description:Valitse serotyypit uuteen konjugaattirokotteeseen|type:checkbox|options:
		'1';1;
		'3';3;
		'4';4;
		'6A';6A;
		'6B';6B;
		'6C';6C;
		'7';7F;
		'8';8;
		'9N';9N;
		'9V';9V;
		'10';10;
		'11';11;
		'12';12;
		'14';14;
		'15';15;
		'16';16;
		'18C';18C;
		'19A';19A;
		'19F';19F;
		'20';20;
		'22';22;
		'23A';23A;
		'23F';23F;
		'33';33;
		'35';35;
		'38';38;
		'Oth';Other|
		default:'19F';'23F';'6B';'14';'9V';'4';'18C';'1';'7'|
		category:Oma rokote|
		category_conditions:custom_vac;TRUE"
>
library(OpasnetUtils)
library(ggplot2)		

if(custom_vac) {
	vac <- c(vac, "Oma")
}

if (length(vac) == 0) stop("Mitään skenaariota ei valittu")

user_args <- list(
	Scenario = vac
)

temp <- opbase.data("Op_en6353", subset = "serotypes_in_typical_pneumococcal_vaccines")
temp$Obs <- NULL
colnames(temp)[colnames(temp) == "Result"] <- "Serotype"

user_args$Vaccines <- temp[temp$Vaccine %in% user_args$Scenario, ]

if(custom_vac) {
	user_args$Vaccines <- rbind(
			user_args$Vaccines, 
			data.frame(Vaccine = "Oma", Serotype = vac_user)
	)
}

objects.latest("Op_en6353", code_name = "initiate") # [[:op_en:Epidemiological modelling]] ovariables VacCar, VacIPD
objects.latest("Op_en6007", code_name = "answer") # [[OpasnetUtils/Drafts]]

openv.setN(100)

## Read the annual IPD and carriage incidence data.
## The 0 entries in IPD and carriage data are replaced by small values.

IPD <- Ovariable("IPD", ddata = "Op_fi4305.pneumokokki_vaestossa")
IPD@data <- IPD@data[IPD@data$Observation == "Incidence" , colnames(IPD@data) != "Observation"]

Car <- Ovariable("Car", ddata = "Op_fi4305.pneumokokki_vaestossa")
Car@data <- Car@data[Car@data$Observation == "Carrier" , colnames(Car@data) != "Observation"]

serotypes<-c(
	"19F", "23F", "6B", "14", "9V", "4", "18C", "1", "7",
	"6A", "19A", "3", "8", "9N", "10", "11", "12", "15",
	"16", "20", "22", "23A", "33", "35", "38", "6C", "Oth"
)

# Näyttää monimutkaiselta tuo servacin määrittely. Eikö voisi tehdä helpomminkin?

servac <- merge(data.frame(Vaccine = user_args$Scenario), data.frame(Serotype = serotypes))
servac <- merge(
		data.frame(user_args$Vaccines, Result = 1), 
		servac, 
		all.y = TRUE
)
servac$Result <- as.numeric(!is.na(servac$Result))
servac <- Ovariable(
		"servac", 
		data = servac
)

p_user <- q_user <- adultcarriers <- 1

p <- Ovariable("p", data = data.frame(Result = p_user))
q <- EvalOutput(Ovariable("q", data = data.frame(Result = q_user))) 
# EvalOutput must be used because q is mentioned twice in the code and there will otherwise be a merge mismatch.

# The true number of adult carriers may actually be larger than estimated. This adjusts for that.
Car <- Car * Ovariable("adjust", data = data.frame(Age = c("Under 5", "Over 5"), Result = c(1, adultcarriers)))

VacCar <- EvalOutput(VacCar)
VacIPD <- EvalOutput(VacIPD)

if (1==0) {
	cat("servac\n")
	oprint(summary(servac))
	
	
	cat("Number of carriers\n")
	oprint(summary(VacCar))
	cat("Incidence of invasive pneumococcal disease.\n")
	oprint(summary(VacIPD))  
}

if("Iter" %in% colnames(VacCar@output)) N <- max(VacCar@output$Iter) else N <- 1

if (1==0) {ggplot(VacCar@output, aes(x = Serotype, weight = result(VacCar) / N, fill = Vaccine)) + geom_bar(position = "dodge") + theme_gray(base_size = 24) + 
			labs(title = "Carriers", y = "Number of carriers in Finland") }

ggplot(VacIPD@output, aes(x = Serotype, weight = result(VacIPD) / N, fill = Vaccine)) + geom_bar(position = "dodge") + theme_gray(base_size = 24) +
		labs(title = "Incidence of invasive pneumococcal disease", y = "Number of cases per year")

ggplot(VacIPD@output, aes(x = Vaccine, weight = result(VacIPD) / N, fill = Age)) + geom_bar(position = "stack") + theme_gray(base_size = 24) +
		labs(title = "Incidence of invasive pneumococcal disease", y = "Number of cases per year")

</rcode>

== Perustelut ==

Pneumokokkitaudin rokotusten jälkeinen [[tautitaakka]] arvioidaan nielukantajuuden laskennallisen korvautumismallin <ref name="optimal"> Nurhonen M, Auranen K (2014) Optimal Serotype Compositions for Pneumococcal Conjugate Vaccination under Serotype Replacement. PLoS Computational Biology 10(2): e1003477. [http://www.ploscompbiol.org/article/info%3Adoi%2F10.1371%2Fjournal.pcbi.1003477]</ref> avulla. Mallissa rokoteserotyyppien nielukantajuus häviää vähitellen rokotusohjelman kohdeväestöstä sekä rokotetun että rokottamattoman väestönosan keskuudessa. Samalla rokotetyyppien nielukantajuus korvautuu ei-rokotetyyppien kantajuudella. Tämän korvautumisen seuraukset voidaan laskea ennen rokotuksia vallinneiden serotyyppikohtaisten nielukantajuusosuuksien ja tautimäärien perusteella. Mallissa oletetaan, että rokoteserotyyppien nielunkantajuus korvautuu täysin ei-rokotetyyppien kantajuudella rokotteen saamimsen jälkeen.

Korvautumisen seuraukset riippuvat oleellisesti kahdesta mallissa hyödynnetystä oletuksesta
# Rokotteeseen kuulumattomien serotyyppien nielukantajuusosuudet toisiinsa verrattuina eivät muutu rokotuksen vaikutuksesta 
# Rokotuksella ei ole vaikutusta yksittäisten serotyyppien taudinaiheuttamiskykyyn

Rokottamisen vaikutus tautimäärään lasketaan nielukantajuuden muutosten kautta ja korvautuminen pneumokokkiserotyyppien nielukantajuudessa heijastuu suoraan muutoksena niiden aiheuttamissa tautimäärissä. Rokotusten vaikutus kokonaistautitaakkaan riippuu oleellisesti rokoteserotyyppien taudinaiheuttamiskyvystä verrattuna muiden serotyyppien taudinaiheuttamiskykyyn. Joidenkin serotyyppien kohdalla tarkastellaan kuitenkin myös vaihtoehtoista oletusta, jossa rokote voi vähentää serotyypin aiheuttaman taudin esiintymistä rokotettujen keskuudessa ilman vaikutusta nielukantajuuteen. Pneumokokkien aiheuttama vuosittainen tautimäärä arvioidaan kaikissa ikäryhmissä.

Mallissa keskitytään tarkastelemaan vakavia eli invasiivisia, veriviljelyllä varmennettua pneumokokkitautia (ks. [[Vertailuperusteet|vertailuperusteet]]). Nämä syntyvät bakteerien päästessä elimistön muuten steriileille alueille vereen, selkäydinnesteeseen tai aivoihin, joissa ne aiheuttavat bakteremiaa ja aivokalvontulehdusta. Pneumokokkien aiheuttamat välikorvan tulehdukset ja keuhkokuumeet jäävät vähemmälle huomiolle.

Korvautumismalli on rakennettu vastaamaan konjugaattirokotteiden käytöstä viimeisten 15 vuoden aikana eri puolilla maailmaa kertynyttä kokemusta ja alan tieteellistä tutkimusta. Joistakin viimeisimmistä alan vertaisarvioiduista tutkimusartikkeleista on luettelo erillisellä sivulla: [[Viitteet]].

=== Korvautuminen ===

[[Korvautuminen]] on ilmiö, jossa rokotusten hävittämät pneumokokkiserotyypit korvautuvat väestössä osittain muilla serotyypeillä. Tällöin pneumokokkien kokonaismäärä ei vähene väestössä niin paljon kuin rokoteserotyyppien yleisyys antaisi olettaa. Ilmiötä on tarkemmin kuvattu [[korvautuminen|omalla sivullaan]].

[[File:Model_kuva_simplified2.jpg|thumb|center|600px|'''Kuva 1. Korvautumismallin periaate.''' 
Pneumokokin nielukantajuus (carriage, x-akseli) ja sairastumistapaukset kantajuusepisodia kohden (case-to-carrier ratio, y-akseli) rokotteen serotyypeille (VT) ja serotyypeille joihin rokote ei vaikuta (NVT) ennen rokotusohjelmaa (kuva A) ja sen jälkeen (kuva A). Sairastumistapaukset (DVT ja DNVT) on saatu kertomalla akseleiden arvot ja ne vastaavat kuvaajassa suorakulmion muotoisia alueita. Rokottamisen vaikutuksesta rokoteserotyyppien nielukantajuus häviää ja korvautuu muiden serotyyppien kantajuudella (kuva B). Tautitapausten määrä laskee hävinneen ja korvaavan nielukantajuuden sairastuttavuuden (RVT ja RNVT) eroavuuden vuoksi. Tautihäviämä on (kuva B) merkitty sinisellä suorakulmiolla.]]

=== Aineisto ===

Epidemiologinen malli perustuu kahteen aineistoon: (a) pneumokokkibakteerin nielukantajuuden ilmaantuvuus ja serotyyppijakauma sekä (b) vakavan pneumokokkitaudin ilmaantuvuus. Ks. aineistot alla olevast linkistä.

{{piilotettu|

Pneumokokin nielukantajuus (sarake Kantajuus, oireettomien kantajuusepisodien arvioitu lukumäärä vuodessa vuodessa)ja vakavan pneumokokkitaudin (IPD) keskimääräinen tapausmäärä vuodessa (sarake IPD) serotyypeittäin ja erikseen ikäryhmissä <5 ja 5+ vuotiaat. IPD-aineisto on vuosilta 2000-2009. Epidemiologisen mallin laskenta perustuu tähän aineistoon. Aineisto on sama kuin mallin esitelleessä tutkimisartikkelissa <ref name="optimal"></ref> käytetty aineisto.

<t2b name='Pneumokokki väestössä ' index='Serotyyppi,Ikäluokka,Observation' locations='Kantajuus,IPD' unit='tapausten lukumäärä vuodessa'>
19F|Under 5|156030|7.78
23F|Under 5|156030|7.88
6B|Under 5|126990|24.39
14|Under 5|41200|20.76
9V|Under 5|22290|2.91
4|Under 5|12830|2.91
18C|Under 5|10130|6.64
1|Under 5|10|0.31
7|Under 5|14180|3.02
6A|Under 5|54940|3.94
19A|Under 5|24320|9.88
3|Under 5|12160|1.25
8|Under 5|1350|0.1
9N|Under 5|20940|0.83
10|Under 5|4050|0.41
11|Under 5|72270|0.42
12|Under 5|10|0.21
15|Under 5|33100|1.98
16|Under 5|3380|0.21
20|Under 5|1350|0.01
22|Under 5|12160|0.93
23A|Under 5|3380|0.1
33|Under 5|680|0.42
35|Under 5|30400|0.31
38|Under 5|4050|0.42
6C|Under 5|27470|0.01
Oth|Under 5|24320|0.73
19F|Over 5|168100|28.51
23F|Over 5|314800|53.72
6B|Over 5|256700|29.53
14|Over 5|209800|99.43
9V|Over 5|114100|43.07
4|Over 5|62500|76.99
18C|Over 5|200700|24.39
1|Over 5|100|6.58
7|Over 5|100|46.88
6A|Over 5|158800|17.42
19A|Over 5|54900|20.54
3|Over 5|30800|55.04
8|Over 5|8800|11.21
9N|Over 5|8800|25.2
10|Over 5|20800|6.28
11|Over 5|97700|12.76
12|Over 5|100|13.89
15|Over 5|100|9.18
16|Over 5|191900|4.73
20|Over 5|25200|3.29
22|Over 5|72500|29.03
23A|Over 5|22000|4.4
33|Over 5|100|5.64
35|Over 5|71300|12.41
38|Over 5|100|1.43
6C|Over 5|79400|5.5
Oth|Over 5|330100|11.2
</t2b>

}}

=== Laskenta ===

Laskentaohjelman avulla voidaan verrata keskenään rokotteita PCV10 ja PCV13 (ks. käyttöliittymä yllä kohdassa 'Vastaus'). Lisäksi mukana vertailussa voi olla käyttäjän valitsemat serotyypit sisältävä pneumokokkirokote sekä tilanne, jossa ei rokoteta. Tuloksena esitetään mallin mukainen vakavien pneumokokkitautitapausten lukumäärä Suomessa vuosittain ensin serotyyppikohtaisesti ja sen jälkeen erikseen eri ikäluokissa. Ohjelmakoodi perustuu viitteen <ref name="optimal"></ref> liitetiedostoon S1. 

Alkuperäinen koodi arkistoitu [http://opasnet.fi/fi_wiki/index.php?title=Epidemiologinen_malli&oldid=24970#Vastaus täällä].

=== Herkkyysanalyysi ===

Epidemiologisen mallin herkyyttä rokotteisiin sisältyvien serotyyppien oletetun suojan suhteen tarkastellaan erillisellä sivulla: [[:op_en:Sensitivity_analysis_pcv_model|herkkyysanalyysi]]. Herkkyysanalyysin perusteella mallin antamiin ennusteisiin eniten vaikuttava oletus liittyy serotyypin 3 rooliin 13-valenttisessa rokotteessa.

=== Funktioiden alustus (vain sovelluskehittäjille) ===

Mallissa käytetään samoja funktioita ja ovariableja kuin englanninkielisessä mallissa. Katso siis [[:op_en:Epidemiological modelling#Initiate functions]].

== Katso myös ==

{{pneumokokkirokote}}

== Viitteet ==

<references/>

== Kommentoi ==

{{kommentointityökalu}}