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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.6.2020.tde-27032020-094749
Document
Author
Full name
Luiz Fernando Costa Nascimento
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2001
Supervisor
Committee
Massad, Eduardo (President)
Almeida, Margarida Maria Mattos Brito de
Burattini, Marcelo Nascimento
Coutinho, Francisco Antonio Bezerra
Santos, Maria de Fátima de Castro Lacaz
Title in Portuguese
Estimativa do aparecimento de casos novos de tuberculose de acordo com a perda de eficácia da BCG ao longo do tempo: o papel da heterogeneidade e da revacinação
Keywords in Portuguese
BCG
Modelagem Matemática
Revacinação
Tuberculose
Abstract in Portuguese
Objetivo: Estimar os efeitos na incidência de tuberculose, a luz dos conhecimentos da imunologia, numa coorte dinâmica acompanhada por 30 anos utilizando-se de modelo matemático São consideradas as possibilidades de revacinação com BCG aos 7 anos ou 12 anos e a eficácia desta vacina é estimada em 15%, 50% ou 80%. Método: Foi desenvolvido um modelo matemático para simulação computacional utilizando-se da linguagem Fortran 90. Trabalhou-se com uma coorte dinâmica onde nasciam 2000 crianças por ano, sendo que a vacinação com a BCG era imediata após o nascimento. As eficácias vacinais foram estimadas segundo a literatura em 15%, 50% ou 80%. O modelo matemático constava de 6 compartimentos e a passagem de indivíduos entre os compartimentos era mediada por um sistema de equações diferenciais totais, não linear, de primeira ordem. Não foram considerados os casos de reinfecção exógena, reativação endógena e interação da tuberculose com AIDS, além das coberturas de diagnóstico, tratamento e abandono. Foram criados 9 bancos de dados pela combinação das 3 situações vacinais e das 3 possibilidades da eficácia. A coorte foi acompanhada durante 30 anos. Resultados: As simulações do modelo matemático mostram que, se houver uma única dose de vacinação com BCG, os melhores resultados na incidência serão encontrados se a eficácia for de 80%; a incidência no último ano de acompanhamento da coorte variou entre 125 casos/100.000 habitantes e 173 casos/100.000 habitantes. Com a revacinação aos 7 anos a incidência estimada variou entre 66,2 casos/100.000 habitantes com eficácia vacinal de 80% e 99,7 casos/100.000 habitantes para eficácia vacinal de 15%. Os melhores resultados na incidência foram notados com revacina aos 12 anos, tendo a incidência anual variado entre 25 casos/100.000 habitantes para eficácia de 80% e 66 casos/100.000 habitantes para eficácia vacinal de 15%. Os motivos que levaram a um melhor valor com revacina aos 12 anos são as atividades aumentadas dos linfócitos Th1 de memória, que em contato com a vacina BCG, estimula a liberação de citocinas, que são fundamentais para a lise de macrófagos infectados e destruição do M. tuberculosis. Conclusões: A modelagem matemática mostrou ser uma ferramenta importante para estimar os efeitos de medidas de intervenção em saúde pública e, através dos parâmetros do modelo, variar as possibilidades, podendo se optar por uma intervenção mais eficiente. A revacinação aos 12 anos de idade mostrou ser mais eficaz e tem custos operacional social e financeiro muito mais baixos que os custos decorrentes do tratamento dos doentes e eventuais comunicantes.
Title in English
Estimation of new cases of tuberculosis in according with the loss of BCG eficacy along the time: the role of revaccination and heterogenety
Keywords in English
BCG
Mathematical Modelling
Revaccination
Tuberculosis
Abstract in English
Objective: To estimate the effects in incidence of the tuberculosis, in dynamical cohort followed for 30 years, we applied a mathematical model There were considered the possibilities of revaccination with BCG at 7 years or 12 years old and the efficay was assumed to be 15%, 50% or 80%. Methods: It was developed a mathematical model for computational simulation by the use of Fortran 90 language. It consisted of a dynamical cohort with 2000 newborns each year and the BCG vaccination occured at birth. The vaccinal efficacy was assumed to be 15%, 50% or 80%. The mathematical model had 6 compartiments and the transfer between they was modelled by a non linear, first order ordinary differential equations system. They did not consider the exogenous infection, endogenous rectivation nor AIDS interaction besides treatment, diagnosis and disregard. Nine file records were created by combination of the 3 vaccinal situations and the 3 efficacy possibilities. Results: With only one vaccination at birth, the computational simulations showed better results when the vaccinal efficacy was 80%; the annual incidence at the end of the cohort was between 125 cases/100000 persons and 173 cases/100000 persons; with a revaccination at 7 year old age the incidence changed between 66,2 cases/100000 persons and 99,7 cases/100000 persons. The better results were observed with a revaccination at 12 year old age when the incidence fell to 25 cases/100000 persons. The causes responsible for the fall were the enhanced immune activities of memory Th1 lymphocytes which are very important to kill the intracellular parasites. Conclusions: The mathematical modelling had demonstrated to be an important tool to estimate the effects of intervention measures in public health. So, when the parameter are changed better results can be obtained. The revaccination at 12 years old age has a better results and it has a minimal social operational and financial costs when compared with treatment of the diseased men and theirs communicants.
 
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Publishing Date
2020-03-27
 
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