Dinâmica de Pandemias e Epidemias

A dinâmica de epidemias e pandemias descreve como as infecções virais aumentam, atingem o pico e diminuem ao longo do tempo dentro e entre populações. Uma epidemia é um aumento acentuado de casos acima da linha de base esperada em uma comunidade ou região; uma pandemia é uma epidemia que se espalhou por muitos países ou continentes. A forma de um surto ao longo do tempo reflete a interação da transmissibilidade, da imunidade acumulada e da estrutura e comportamento da população hospedeira.

Definition

Dinâmica epidêmica é o estudo de como o número de infecções virais em uma população muda ao longo do tempo; uma epidemia é um aumento de casos claramente acima do nível esperado em uma área definida, e uma pandemia é uma epidemia que ocorre em uma ampla área geográfica e afeta uma população excepcionalmente grande, tipicamente abrangendo múltiplos países ou continentes.

Scope

Este tópico aborda os padrões temporais de surtos virais: a curva epidêmica e suas fases, as condições para emergência e crescimento, a rotatividade impulsionada pela depleção de suscetíveis e a distinção entre epidemias e pandemias. Ele introduz a modelagem compartimental como a estrutura padrão para descrever essas dinâmicas e enquadra o material como epidemiologia conceitual, em vez de orientação para o gerenciamento de qualquer surto específico.

Core questions

• O que distingue uma epidemia de uma pandemia?
• O que uma curva epidêmica mostra e quais são suas fases?
• Que condições permitem que um surto surja e cresça?
• Por que as epidemias atingem o pico e diminuem mesmo sem imunidade completa?
• Como os modelos compartimentais representam a dinâmica epidêmica?

Key concepts

• Epidemia versus pandemia
• Curva epidêmica e suas fases
• Fase de crescimento exponencial
• Depleção de suscetíveis e rotatividade epidêmica
• Modelos compartimentais (SIR/SEIR)
• Número de reprodução efetivo ao longo do tempo
• Emergência e disseminação geográfica

Mechanisms

Quando um vírus transmissível é introduzido em uma população suscetível e seu número de reprodução efetivo excede um, os casos crescem, muitas vezes aproximadamente exponencialmente no início. À medida que a infecção e a imunidade esgotam o pool de suscetíveis, o número de reprodução efetivo diminui, o crescimento desacelera, a epidemia atinge o pico e os casos diminuem, produzindo a curva epidêmica característica. Modelos compartimentais, que dividem a população em classes suscetíveis, (expostos,) infecciosas e recuperadas, formalizam essas dinâmicas e ligam a forma da curva a parâmetros como a taxa de transmissão e o período infeccioso. A disseminação geográfica depende da conectividade entre as populações, de modo que um vírus suficientemente transmissível introduzido em um mundo móvel e interconectado pode passar de uma epidemia local para uma pandemia. Intervenções e mudanças de comportamento alteram o número de reprodução efetivo e, assim, remodelam a curva.

Clinical relevance

A compreensão da dinâmica de epidemias e pandemias sustenta a vigilância, a previsão e a avaliação de como as intervenções podem alterar a curva epidêmica em nível populacional. Esta entrada descreve a dinâmica de surtos como conceitos epidemiológicos e ferramentas de modelagem; não é uma orientação operacional para responder a qualquer epidemia particular e não aborda o cuidado individual.

Epidemiology

Estudos de modelagem da fase inicial da pandemia de COVID-19 ilustraram como os parâmetros de transmissão poderiam ser usados para nowcasting e previsão da disseminação, enquanto coortes detalhadas de rastreamento de contatos caracterizaram como a transmissão e a doença se desenvolveram entre os casos e seus contatos. Modelos compartimentais estendidos para capturar os efeitos da intervenção mostraram como medidas em toda a população poderiam alterar a trajetória de uma epidemia.

History

A descrição matemática da dinâmica epidêmica remonta aos modelos compartimentais do início do século XX e ao teorema do limiar associado, e foi sintetizada dentro da estrutura dinâmica populacional mais ampla de Anderson e May em 1991. Pandemias sucessivas, incluindo pandemias de influenza e a pandemia de COVID-19, impulsionaram o rápido desenvolvimento e a aplicação em tempo real de ferramentas de modelagem e previsão.

Key figures

• Roy Anderson
• Robert May
• Gabriel Leung
• Joseph Wu

Seminal works

• anderson-may-1991
• wu-2020

Frequently asked questions

Qual a diferença entre uma epidemia e uma pandemia?

Uma epidemia é um aumento de casos claramente acima do nível esperado dentro de uma comunidade ou região, enquanto uma pandemia é uma epidemia que se espalhou por uma ampla área geográfica, tipicamente múltiplos países ou continentes, afetando uma população muito grande. A distinção é de extensão geográfica, e não de um mecanismo subjacente diferente.

Por que uma epidemia atinge o pico e diminui antes que todos sejam infectados?

À medida que a infecção e a recuperação removem indivíduos suscetíveis, o número de reprodução efetivo diminui; uma vez que ele cai abaixo de um, a epidemia se reverte e declina, o que pode acontecer bem antes que toda a população tenha sido infectada, especialmente quando a mudança de comportamento ou intervenções reduzem ainda mais a transmissão.