Probing the interplay of microbes and medicine in a hospital setting using an individual-based model - Hoikkala, Ville (2014)
Tämän tutkielman tavoitteena oli kehittää graafisen käyttöliittymän omaava monipuolinen simulaatioympäristö, jolla voidaan mallintaa bakteerien leviämistä sairaalaympäristössä. Ohjelma mahdollistaa noin neljänkymmenen sairaalaparametrin asettamisen ja tulosten purkamisen taulukkomuotoon. Kyseisessä yksilöpohjaisessa mallissa keskitytään sairaalatyöntekijöiden ja potilaiden välisiin vuorovaikutuksiin. Työntekijät toimivat vektoreina, levittäen bakteeri-infektioita potilaiden välillä. Bakteerimallinnus yksittäisen potilaan sisällä on toteutettu matemaattisesti. Bakteerit voivat kilpailla keskenään ja muuntua antibiooteille vastustuskykyisiksi; tällöin voidaan hyödyntää faagiterapiaa, jossa infektioita hoidetaan bakteriofaageilla. Malli osoittaa, että antibioottien ja faagiterapian yhtäaikainen käyttö on huomattavasti tehokkaampaa kuin eriaikainen käyttö: yhtäaikaisessa käytössä sensitiivisten bakteereiden kokonaismäärä sairaalassa laski 29% ja antibioottiresistenttien bakteereiden määrä 10%. Sensitiivisyysanalyysissa selvisi, että esimerkiksi hoitotodennäköisyysparametrilla on suuri, eksponentiaalinen vaikutus keskimääräiseen sairaalassaoloaikaan: 10% hoitotodennäköisyys johti 16 päivän keskipituuteen, kun 100% todennäköisyys johti 7 päivän mittaiseen keskipituuteen. Työntekijöiden hygieniakäytännöt vaikuttavat vahvasti bakteerien kokonaismäärään sairaalassa. Täydet hygienatoimet eivät kuitenkaan riitä koko sairaalan bakteerikannan tuhoamiseen, eivätkä olemattomat hygienatoimet johda jokaisen potilaan infektioon. Tulosten merkityksellisyys on vahvasti riippuvaista parametrien arvoista, joista osa on laajalti spekulatiivisia. Mallia tulisi siis lähinnä käyttää riippuvaisuuksien etsimiseen ja herkkyyksien arvioimiseen. Työ tarjoaa pohjan vektorivälitteisten ja yksilöpohjaisten simulaatiomallien kehittämiseen tulevaisuudessa.