Metapopulation ของโรคไข้เลือดออก

พอดีว่าได้มีโอกาสไปร่วมทำงานวิจัยเรื่องการวางแผนการจัดการโรคไข้เลือดออกด้วยยุงติดเชื้อ Wolbachia ที่สถาบันข้อมูลขนาดใหญ่ (Big data institute) ที่มหาวิทยาลัยอ๊อกซ์ฟอร์ด โดยทางผมได้เสนอแบบจำลองคณิตศาสตร์ที่มีการใช้ข้อมูลแผนที่ต่างๆ อย่างเช่น การกระจายตัวของประชากร ที่อยู่อาศัยหรือการกระจายตัวของยุง แผนที่ที่คาดว่ายุงสามารถอยู่อาศัยได้ และแผนที่ของการเกิดโรคไข้เลือดออก เพื่อทำนายการกระจายตัวของโรคไข้เลือดออก และการวางแผนการปล่อยยุงที่ติดเชื้อ wolbachia รูปร่างหน้าตาของแบบจำลองคร่าวๆ ที่ให้ดูได้ก็จะประมาณนี้ครับ

ไอเดียก็ประมาณว่าถ้าในบริเวณไหนมียุงติดเชื้อ wolbachia บริเวณนั้น็จะไม่มีไข้เลือดออกเลย การกระจายของยุงและเชื้อไข้เลือดออกก็ขึ้นกับว่าบริเวณนั้นและบริเวณใกล้เคียงมียุง หรือยุงอาศัยได้หรือไม่ มีคนอาศัยอยู่หรือเปล่า จากงานนี้เราจะสามารถวางแผนได้ว่าจะปล่อยยุงติดเชื้อนี้อย่างไร ตรงไหนถึงจะคุ้มค่า ในช่วงระยะเวลาที่จำกัดได้

แบบจำลองคณิตศาสตร์ของการแพร่เชื้อมาเลเรียในร่างกายผู้ป่วย

ผมเขียนโปรแกรมแสดงแบบจำลองของการแพร่เชื้อมาลาเรีย plasmodium falciparum ในร่างกายผู้ป่วยแบบต่างๆไว้ที่

https://github.com/slphyx/P.-falciparum-Dynamics

โดยแบบจำลองเหล่านี้จะมาจากบทความต่างๆ โดยที่แต่ล่ะแบบจำลองจะมีสมมุติฐานที่แตกต่างกันออกไปแล้วแต่ผู้แต่ง

โดยรายละเอียดนั้นก็สามารถหาอ่านได้จากบทความที่เขียนไว้แล้วนั้นครับ

FYI

แบบจำลองการแพร่กระจายเชื้อมาลาเรียในร่างกายผู้ป่วย

แบบจำลองคณิตศาสตร์สำหรับการแพร่กระจายเชื้อมาลาเรียในร่างกายผู้ป่วยนั้นมีผู้เสนออยู่หลายแบบครับแต่แบบที่ผมคิดว่ามันเจ๋งที่สุดก็คือแบบจำลองที่คิดโดย White NJ, Chapman D, Watt G. The effects of multiplication and synchronicity on the vascular distribution of parasites in falciparum malaria. Trans R Soc Trop Med Hyg. 1992;86(6):590-7. PubMed PMID: 1287908. ครับ

ตัวอย่างข้างล่างนี้ผมลองเอาแบบจำลองมาเปรียบเทียบกับข้อมูลจริงที่ได้จากผู้ป่วยครับ

ข้อมูลจากผู้ป่วยนี้ก็เป็นอะไรที่น่าสนใจครับ เพราะได้มาจากการเฝ้านับเชื้อมาลาเรียจากผู้ป่วยที่เป็นซิฟิลิสครับ ในสมัยก่อนผู้ป่วยที่เป็นซิฟิลิสจะถูกรักษาด้วยการทำให้ติดเชื้อมาลาเรียครับ คนที่คิดวิธีนี้ก็ได้รางวัลโนเบลด้วยนะครับ (https://en.wikipedia.org/wiki/Julius_Wagner-Jauregg) สมัยนี้คงทำไม่ได้แล้ว เสี่ยงตายมากๆ

โมเดลหมอกควัน

เมื่อปีที่แล้ว(2558)ผมได้มีโอกาสเป็นที่ปรึกษาโครงงานวิทยาศาสตร์ของนักเรียนกลุ่มหนึ่งจากโรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์ที่สนใจใช้ทำแบบจำลองของการแพร่กระจายของหมอกควัน วิธีที่เด็กทำน่าสนใจมากคือใช้ข้อมูลจริงอย่างเรื่องทิศทางของลมมาช่วยบวกกับโมเดลที่คิดกันเองอัพเดทตามข้อมูลจริง โดยเด็กกลุ่มนี้ใช้ข้อมูลความเร็วและทิศทางลมที่ตำแหน่งต่างๆของบริเวณและช่วงเวลาที่สนใจซึ่งสามารถโหลดได้จากตัวโปรแกรม Mathematica ซึ่งหน้าตาของข้อมูลและบริเวณที่สนใจทำโมเดลก็ประมาณนี้ครับ

map-air

ในโมเดลที่เด็กคิดกันก็คือจะแบ่งกริดของแผนที่เป็นตารางเล็กๆ โดยที่หมอกควันที่เกิดขึ้นในตารางนี้จะแพร่กระจายไปบริเวณตารางเพื่อนบ้านได้ 4 ทิศทางคือบนล่างและซ้ายขวา ขึ้นกับทิศทางและความเร็วลมที่วัดได้ในตารางนั้นๆ

map-grid

ผลลัพท์จากโมเดลที่ได้ก็ประมาณนี้ครับ

map-air-xผลที่ได้จากโมเดลแสดงให้เห็นว่าในช่วงเวลาที่เกิดไฟไหม้ป่าที่อินโดนีเซีย ทางภาคใต้ของไทยเราก็จะได้รับผลกระทบเช่นกัน

map-results

%d bloggers like this: