Okullarda Salgın ABD okul sisteminde sosyal mesafe ve temas ağının sensör cihazlar yardımıyla analizi

Okullarda Salgın ABD okul sisteminde sosyal mesafe ve temas ağının

sensör cihazlar yardımıyla analizi

Prof. Dr. Hasan Güçlü Biyoistatistik ve Tıp Bilişimi ABD İstanbul Medeniyet Üniversitesi

Bilim Akademisi COVID-19 Modelleme Çalıştayı II 30 Kasım 2020

https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2020.07.12.20151696v1.full.pdf https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0151139

Ağ modellemesi

Bağlantı Düğüm

Ağ nedir?

Ağ, ikili bağlantılarla birleştirilmiş düğüm topluluğudur.

Ağ Düğümler Bağlantılar

Sosyal temas ağı kişiler temaslar

doktorların ağı doktorlar hasta paylaşımı

enfeksiyon ağı kişiler kim kime bulaştırmış

arkadaşlık ağı kişiler arkadaşlık

sini ağı sinir hücreleri sinaps

4

J. Moreno, The Sociometry Reader (1960)

Lena Adele Jane Robin Jean Helen Martha ...

Lena 0 0 1 0 2 0 0

Adele 0 0 2 0 0 1 0

Jane 2 0 0 0 1 0 0

Robin 0 0 1 0 0 2 0

Jean 2 0 0 0 0 0 1

Helen 0 0 1 0 2 0 0

Martha 1 0 0 2 0 0 0

... ... ... ...

İlişkisel veri Attribute veri

Kişi Yaş VKİ Gelir

Lena 19 23.1 ...

Adele 20 22.5 ...

Jane 19 29.6 ...

Robin 21 19.7 ...

Jean 20 20.3 ...

Helen 22 18.5 ...

Martha 21 19.1 ...

... ... ... ...

De ğiş ke n an

ali zi

Ağ an ali zi Ağ verisi

5

Yemek arkadaşları

J. Moreno, The Sociometry Reader (1960)

6

0 1 2 3 4

1 2 3 4

Bağlantı dağılımı

Çizge teorisi

1

4 5

6

8 7

3 2

1 : 4

2 : 3 4 6 4 : 5 6 7 5 : 7

Ekli liste

A =

0 BB BB BB BB BB

@

0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0

1 CC CC CC CC CC A

1 2 3 4 5 6 7 8

1 2 3 4 5 6 7 8

Komşuluk matrisi

Okullarda temas ağı analizi

9

Temas ağı neden önemli?

• Solunum yolu bulaşıcı hastalıkları genelde fiziksel olarak yakın

mesafedeki kişiler arasında damlacık (ya da aerosol) yoluyla yayılır

• Amaç: Normal bir okul gününde ABD’de bir okul ortamında

öğrenciler arası temasları bulaşıcı hastalıkların yayılımı açısından incelemek

• Yöntem: Kablosuz sensör cihazlarını kullanarak temaslar

incelendi. Cihazlar senkronize bir şekilde her 20 saniyede bir

uyanarak çevredeki diğer cihazları kayde\ler

Okul temas ağları

Guclu et al, PLoS One, 2016

• Temasları ölçmek için öğrenci ve öğretmenlerin takabilecekleri kablosuz sensör cihazlarını (mot) kullandık

• Pittsburgh şehri sınırlarında 10 okulda yaklaşık 1800 öğrenci üzerinde çalıştık

• Projemizin adı SMART (Surveillance, Monitoring Absenteeism and Respiratory Transmission in Schools)

11

SMART Projesi - okullar

13

Okullarda salgınlar

Ders programı Motlar kullanarak

9AM 10AM 11AM 12PM 1PM 2PM 3PM

Time

0 5 10 15 20 25 30 35

Average number of contacts

P-ESC-ES C-EM1 C-EM2

8AM 9AM 10AM 11AM 12PM 1PM 2PM 3PM

Time

0 5 10 15 20 25 30 35

Average number of contacts

P-MS1 P-MS2 C-HSP-HS

Zamana bağlı bağlanc sayısı

14

15

Okul sosyal temas ağı

P-ES

16

Okul sosyal temas ağı

C-EM1

17

Okul sosyal temas ağı

C-MS1

18

Okul sosyal temas ağı

19

9"

10"

11"

Threshold)=)5)min) Only%students%

Shapes:%grades%

Colors:%communi3es%

from%mul3level%alg.%

C-HS

Okul sosyal temas ağı - topluluklar

SMART Projesi - sosyal temas ağları

Temas ağları: anketlere karşı motlar

Temas ağları: anketlere karşı motlar

Salgınların modellenmesi ve

simülasyonu

Okulları kapatmak

24

Şartlı okul kapatma

25

Vaka sayısına göre okulların kapatılmasının grip salgınına etkisi. R0=1,7

Açık 1 vaka 3 vaka 5 vaka 10 vaka 15 vaka 20 vaka

Okul kapatmada en uygun vaka sayısı nedir? Erken veya geç

kapatmak vaka oranını artırıyor.

Vaka oranları:

Açık: %38.0 1 vaka: %29.6 3 vaka: %28.2 5 vaka: %26.6 10 vaka: %25.4 15 vaka: %26.4 20 vaka: %28.3

Influenza

Sosyal temas ağı analizi sonuçları

•

Sosyal temas ağı sensör motları kullanılarak okul programından daha iyi modellenebilir

•

Sosyal temas ağı göreceli olarak yüksek bir yoğunluğa ve küçük dünya ağları özelliklerine sahiper

•

Temas süresi ve temas sayısı homojen bir dağılım göstermektedir

•

Sosyal temas ağının analizi rastgele aşılama yerine hedefli bir aşılamanın çok daha etkili olacağını gösteriyor

•

Temas ağı üzerinde yapılan Covid-19 ve influenza simülasyonları öğrencilerin devam verisi ile uyum gösteriyor

Sonraki çalışmalar

•

Benzeri bir çalışmayı yüksek frekanslı taşınabilir cihazlar kullanarak

ülkemizde yapmayı planlıyoruz

•

Aynı sistem sadece okullarda değil

işyerlerinde ve alışveriş merkezlerinde de denenecek

•

Elde edilen temas ağı verileri ile sosyal karşılaşma ve etkileşim profillerini

daha iyi anlama şansına sahip olacağız