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