Nova hrvatska metoda za pronalazak nultog pacijenta

Vjerojatno ste već u raznim filmovima katastrofe poput Outbreaka iz 1995. s Dustinom Hoffmanom, Rene Russo i Morganom Freemanom, imali priliku vidjeti kolika je važnost pronalaska izvora neke opasne smrtonosne epidemije, takozvanog nultog pacijenta, što liječnicima između ostaloga može omogućiti poduzimanje koraka koji će dovesti do razvoja učinkovitog cjepiva i tretmana liječenja.

Hrvatski znanstvenici s Instituta Ruđer Bošković (IRB), Fakulteta elektrotehnike i računarstva (FER), Prirodoslovno matematičkog fakulteta (PMF) Sveučilišta u Zagrebu i Hrvatskog katoličkog sveučilišta (HKS), razvili su novu metodu za pronalazak izvora epidemije, odnosno nultog pacijenta pomoću računalnog modela, a rezultate istraživanja objavio je ugledan znanstveni časopis Physical Review Letters.

Tim u kojem su se nalazili Nino Antulov-Fantulin s IRB-a, Alen Lančić (PMF), Tomislav Šmuc (IRB), Hrvoje Štefančić (HKS), te Milo Šikić (FER), razvio je novu metodu pronalaska nultog pacijenta,  koja može pomoći u određivanju kako, kada i zašto je izbila epidemija neke bolesti.

Metoda radi tako da se uspoređuje trenutna slika zaražene populacije sa simulacijama dinamike širenja zaraze, a modelom se izračunava vjerojatnost je li neka osoba unutar te populacije zapravo izvor zaraze ili nulti pacijent.

Modelom nije moguće uvijek pronaći nultog pacijenta, ali ne zbog ograničenosti modela, nego zbog granica odredivosti samog procesa. Međutim, ova metoda se može se pokazati vrlo korisnom u sužavanju potrage za izvorom epidemija.

Fantulin i njegovi kolege zaraženu populaciju su prikazali pomoću modela kompleksnih mreža, u kojoj svaki čvor reprezentira pojedinca, a veze predstavljaju kontakte unutar populacije. Zaraženi čvor može zaraziti svoje susjede i svaki čvor se može oporaviti od zarazne bolesti. Usporedbom promatrane realizacije epidemije sa simulacijama širenja dotične zarazne bolesti među tom populacijom, nova metoda može procijeniti vjerojatnost da je neki čvor nulti pacijent.

Model polazi od toga da je svaki zaraženi ili oporavljeni čvor u mreži mogući izvor zaraze, te nakon toga sugerira najizglednijeg kandidata među njima. Učinkovitost procjene izvora ovisi o tome širi li se zaraza lako ili ne, zatim o vremenu oporavka od bolesti, veličini mreže, te trenutku u kojem je napravljena slika zaražene populacije (prikupljeni podaci o razmjerima epidemije).

U slučaju zaraze koja se brzo širi, model relativno lagano i s velikom vjerojatnošću locira nultog pacijenta, no ukoliko se zaraza širi sporije, ta vjerojatnost opada.

Posebno je zanimljivo i to da je hrvatski tim otkrio da postoje granice odredivosti nultog pacijenta, odnosno kada svi čvorovi u mreži postaju jednako izgledni, obzirom na promatranu realizaciju epidemije na mreži.