Optimierte Strategien zur Kontrolle von Epidemien in hochgradig heterogenen Populationen -
Ein entscheidungsanalytischer Ansatz zur agentenbasierten Modellierung
Projektinhalte und Ziele
Die SARS-CoV-2-Pandemie stellt eine beispiellose Herausforderung für die Gesellschaft und die politische Entscheidungsfindung dar. Ziel von OptimAgent ist es, ein standardisiertes modellbasiertes Framework zur Unterstützung von Entscheidungsprozessen im Bereich der öffentlichen Gesundheit zu entwickeln. Dieses Framework ermöglicht die Evaluation eines breiten Spektrums an Maßnahmen zur Infektionskontrolle. Im Zentrum steht dabei die Konzeption eines agentenbasierten Modells, welches deutlich über die bis dato vorliegenden Simulationsansätze hinausgeht.
Durch eine flexible modulare Struktur und einen umfassenden Konsultationsprozess mit nationalen und internationalen Modellierungsexpert:innen wird das Modell insbesondere daraufhin optimiert, gesundheitspolitische Entscheidungsprozesse während künftiger Pandemien informativ zu unterstützen. Darüber hinaus wird es für endemische Erreger adaptierbar sein und die soziodemographischen und regionalen Strukturen Deutschlands realistisch abbilden. Die dem Modell zugrundeliegenden Agenten vereinen demografische, sozioökonomische, soziologische und psychologische Charakteristika, welche das individuelle Kontaktverhalten, Infektions- und Krankheitsrisiko beeinflussen.
Basierend auf den Ergebnissen von umfassenden und differenzierten Analysen zum Kontaktverhalten werden spezifische Modellmodule zu selektiven, zielgerichteten Kontaktbeschränkungen in unterschiedlichen Settings, Kontaktnachverfolgungs- und Teststrategien entwickelt. Der flexible modulare Modellaufbau bietet zudem Möglichkeiten der einfachen Integration weiterer Komponenten.
Schwerpunkt des Vorhabens ist es, die Auswirkungen unterschiedlicher Aspekte der Heterogenität der Bevölkerungsstruktur sowie deren Zusammenspiel auf das Infektionsgeschehen zu analysieren. Hierdurch sollen neue Erkenntnisse zur Bedeutung der Heterogenität bei der Ausbreitung von schweren respiratorischen Infektionskrankheiten in der Bevölkerung und zur Effektivität von Pandemiekontrollmaßnahmen gewonnen werden.
Projektaufbau
Das Projekt OptimAgent ist in die Phasen „Konzeptualisierung“, „Entwicklung & Analyse“ und „Anwendung“ gegliedert und umfasst sechs miteinander verknüpfte Teilprojekte.
Teilprojekt 1 -
Heterogenität im Kontaktverhalten und in der Inanspruchnahme von Präventionsmaßnahmen in verschiedenen Phasen einer Epidemie
Untersucht die Heterogenität im Kontaktverhalten und der Compliance mit nicht-pharmazeutischen Interventionen sowie deren Auswirkungen auf Transmissionsmuster in der Bevölkerung
Teilprojekt 2 -
Heterogenität der sozio-psychologischen Determinanten von Gesundheitsverhalten
Konzentriert sich auf psychosoziale Aspekte, die das Gesundheitsverhalten beeinflussen, und erstellt ein Modul zur Erzeugung künstlicher Populationen
Teilprojekt 3 -
Schätzung der räumlichen und zeitlichen Heterogenität - Methoden zur Parametrisierung und zum Anlernen von Modellen
Entwickelt einen prinzipiellen Ansatz zur Ableitung von zeit- und ortsaufgelösten epidemiologischen Parametern aus verschiedenen Datenquellen
Teilprojekt 4 -
Erzeugung von repräsentativen Szenariopopulationen für epidemiologische Modelle
Erstellt ein Tool zur Erzeugung repräsentativer Szenariopopulationen für epidemiologische Modelle
Teilprojekt 5 -
Entwicklung des German Epidemic Micro-Simulation Systems
Wird ein agentenbasiertes Referenzmodell für Deutschland entwickeln, das Arbeiten aus den Teilprojekten 1-4 und 6 integriert und die Simulation komplexer Szenarien ermöglicht.
Teilprojekt 6 -
Auswirkungen synergistischer Wechselwirkungen zwischen Exposition und Anfälligkeit gegenüber Infektionskrankheiten auf sozioökonomische Ungleichheiten in der Krankheitslast und die Effekte von Infektionskontrollmaßnahmen
Erstellt ein entscheidungsanalytisches Modul, das Effektivität und Effizienz alternativer nicht-pharmazeutischer Interventionen abschätzen.
Projektverantwortliche
Teilprojekt 1
Dr. André Karch, WWU
(Teilprojektleiter)
Veronika Jäger, WWU
Dr. Rafael Mikolajczyk, MLU
Dr. Vitaly Belik, FUB
Teilprojekt 2
Dr. André Calero Valdez, UzL (Teilprojektleiter)
Teilprojekt 3
Dr. Markus Scholz, UnL
(Teilprojektleiter)
Teilprojekt 4
Dr. Jan Pablo Burgard, UnT
(Teilprojektleiter)
Dr. Ralf Münnich, UnT
Teilprojekt 5
Wolfgang Bock, TUK, (Teilprojektleiter)
Dr. Bernd Hellingrath, ERCIS
Johannes Horn, MLU
Dr. Mirjam E. Kretzschmar, UMC
Dr. Tyll Krüger, WUST
Teilprojekt 6
Jun.-Prof. Dr. Alexander Kuhlmann, MLU (Teilprojektleiter)
Berit Lange, HZI
Dr. Wolfgang Greiner, UnB
Dr. Beate Jahn, UMIT
Dr. Uwe Siebert, UMIT
Projektpartner
Prof. Dr. Rafael Mikolajczyk
Dr. Johannes Horn
Dr. Daniel Rodenburger
Moritz Kersting
Carla Hartmann
Institut für Epidemiologie, Biometrie und Informatik an der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg
Jun.-Prof. Dr. Alexander Kuhlmann
Nachwuchsgruppe Gesundheitsökonomie und Versorgungsforschung an der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg
Prof. Dr. André Karch
Dr. Veronika Jäger
Phuong Huynh
Institut für Epidemiologie und Sozialmedizin an der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster
Prof. Dr. Bernd Hellingrath
Johannes Ponge
Institut für Wirtschaftsinformatik an der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster
Prof. Dr. Vitaly Belik
Andrzej Krzysztof Jarynowski
Institut für Veterinär-Epidemiologie und Biometrie an der Freien Universität Berlin
Prof. Dr. Markus Scholz
Institut für Medizinische Informatik, Statistik und Epidemiologie an der Universität Leipzig
Prof. Dr. André Calero Valdez
Lilian Kojan
Institut für Multimediale und Interaktive Systeme an der Universität zu Lübeck
Prof. Dr. Jan Pablo Burgard
Prof. Dr. Ralf Münnich
Soheil Shams
Lehrstuhl für Wirtschafts- und Sozialstatistik an der Universität Trier
Dr. Wolfgang Bock
Lukas Bayer
Lehrgebiet Technomathematik an der Technischen Universität Kaiserslautern
Dr. Berit Lange
Dr. Isti Rodiah
Abteilung für Epidemiologie am Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung GmbH
Prof. Dr. Wolfgang Greiner
Maren Steinmann
Sebastian Gruhn
Fakultät für Gesundheitswissenschaften an der Universität Bielefeld
Prof. Dr. Tyll Krüger
Technische Universität Breslau
Prof. Dr. Mirjam E. Kretzschmar
Universität Utrecht
Prof. Dr. Beate Jahn
Prof. Dr. Uwe Siebert
UMIT – Private Universität für Gesundheitswissenschaften, Medizinische Informatik und Technik GmbH (UMIT TIROL)
Richard Pastor
Steven Schulz
NET CHECK
Wissenschaftlicher Beirat
Vittoria Colizza
Forschungsleiterin am Pierre-Louis-Institut für Epidemiologie
Luca Ferretti
Senior Researcher am Big Data Institute, Universität Oxford
Simon Cauchemez
Leiter der Abteilung für mathematische Modellierung von Infektionskrankheiten am Institut Pasteur
Stefan Flasche
Co-Direktor des Centre for Mathematical Modelling of Infectious Diseases (CMMID)
London School of Hygiene and Tropical Medicine
Franciszek Rakowski
Leiter des polnischen Modellierungsteams
ICM University of Warsaw
Nicolas Popper
Vorsitzender von DEXHELPP (Decision Support for Health Policy and Planning)
Koordinator des COCOS (Centre for Computational Complex Systems)
Technische Universität Wien