Bảng điều khiển giúp phân tích và dự đoán sự lây lan của cúm gia cầm
19/01/2024
Cúm gia cầm có khả năng gây bệnh cao (HPAI) là một bệnh do virus gây ra bởi virus cúm gia cầm loại A ảnh hưởng đến chăn nuôi gia cầm. Kể từ cuối năm 2020, các đợt dịch bùng phát trở lại trên khắp thế giới, tạo ra những thách thức chưa từng có trong việc kiểm soát dịch bệnh.
Phân nhóm H5N1 của HPAI đã trải qua những thay đổi kể từ lần xuất hiện gần đây nhất dẫn đến tỷ lệ mắc bệnh gia tăng, hiện diện quanh năm và tính nhạy cảm cao hơn ở các loài chim hoang dã. Những thay đổi này đã mở rộng phạm vi tiếp cận của căn bệnh này sang các khu vực mới, chẳng hạn như Trung Mỹ và Nam Mỹ, đồng thời tạo ra những tác động tàn phá đối với ngành chăn nuôi gia cầm và động vật hoang dã, bao gồm cả động vật có vú.
Khi Cúm gia cầm có khả năng gây bệnh cao (HPAI) xuất hiện ở Newfoundland, Canada, vào cuối năm 2021, DashFLUboard đã truy tìm nguồn gốc của đợt bùng phát là do các loài chim hoang dã bị nhiễm bệnh di cư từ Châu Âu.
Do tỷ lệ xuất hiện HPAI cao hiện nay và sự hiện diện của nó ở nhiều loài khác nhau, bao gồm cả động vật có vú, căn bệnh này gây ra mối đe dọa liên quan đến sức khỏe cộng đồng. Để giải quyết vấn đề này, điều cần thiết là phải phát triển các hệ thống giám sát có thể theo dõi và dự đoán sự lây lan của bệnh để đưa ra các biện pháp phòng ngừa và kiểm soát hiệu quả.
DashFLUboard, một ứng dụng bảng điều khiển nguồn mở được phát triển bằng một số sản phẩm ArcGIS, cho phép người dùng khám phá động thái của HPAI bằng cách theo dõi sự di chuyển của chim hoang dã (cách chính - và cách không thể tránh khỏi - bệnh lây lan sang các khu vực mới) và kết nối các đợt bùng phát. Bảng điều khiển cho phép người dùng thực hiện đánh giá rủi ro gần theo thời gian thực, tăng cường giám sát dịch bệnh, dự đoán sự lây lan của HPAI và thực hiện các biện pháp kiểm soát trong ngành chăn nuôi gia cầm.
Bảng điều khiển tích hợp các nguồn dữ liệu chính dễ dàng hiển thị
Giao diện thân thiện và dễ tiếp cận của DashFLUboard phục vụ nhiều người dùng GIS trong các lĩnh vực y tế công cộng, học viện, nông nghiệp, dịch vụ thú y và công nghệ không gian địa lý. Điều này thúc đẩy các mục tiêu của sáng kiến Một sức khỏe toàn cầu, trong đó công nhận các mối liên hệ liên quan đến sức khỏe giữa con người, động vật, thực vật và môi trường của chúng.
Một nhóm liên ngành từ Viện Nghiên cứu và Công nghệ Nông nghiệp và Thực phẩm Quốc gia Tây Ban Nha và Đại học Minnesota đã xây dựng bảng thông tin bằng cách sử dụng ArcGIS Web AppBuilder và Bảng điều khiển ArcGIS. Các công cụ phân tích của nó được triển khai thông qua API ArcGIS cho Python và API ArcGIS cho JavaScript. Trang tổng quan tích hợp dữ liệu từ các nguồn sau:
- Thông tin chi tiết về các đợt bùng phát HPAI được lấy từ cơ sở dữ liệu về bệnh động vật của Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên hợp quốc EMPRES-i.
- Thông tin di chuyển của các loài chim hoang dã dựa trên dữ liệu phục hồi của Phòng thí nghiệm Bird Banding đối với 118 loài chim hoang dã có nguy cơ tuyệt chủng được trang bị các vòng nghiên cứu. Phòng thí nghiệm đã tích lũy gần 2 triệu hồ sơ trong 20 năm qua và phát triển ma trận chuyển động mạng lưới tóm tắt các mối liên hệ giữa điểm khởi hành và điểm đến của các loài chim ở cấp khu vực và tiểu bang Hoa Kỳ. Nhóm dự án đã phân loại 118 loài thành 9 nhóm phân loại để dễ dàng thăm dò.
- Bảng điều khiển lấy dữ liệu khí hậu, bao gồm nhiệt độ trung bình hàng tháng (tính bằng độ C) từ WorldClim phiên bản 2.1. Nó nhận được nhiệt độ thời gian thực (tính bằng Fahrenheit) và tốc độ gió (tính bằng km/giờ) từ Trung tâm Thông tin Môi trường Quốc gia.
Giao diện đơn giản của DashFLUboard bao gồm ba tab:
- Tab Bản ghi ổ dịch lịch sử đóng vai trò là trang chính cho bảng điều khiển. Trên màn hình này, người dùng có thể khám phá và trực quan hóa dữ liệu thông qua bản đồ hiển thị các đợt bùng phát HPAI từ năm 2005 đến nay (thông tin này được cập nhật hàng ngày), thanh trượt thời gian của các thông báo về đợt bùng phát và một bộ biểu đồ tương tác liên quan đến tổng số đợt bùng phát hoặc các đợt bùng phát trong các vùng được chọn.
- Tab Nhiệt độ chứa bản đồ tương tác trên thế giới hiển thị dữ liệu lịch sử và thời gian thực về nhiệt độ trung bình hàng tháng, số liệu gió và đợt bùng phát HPAI. Nhiệt độ là một yếu tố quan trọng trong việc theo dõi HPAI vì virus có cơ hội sống sót cao hơn ở nhiệt độ lạnh hơn.
- Tab chuyển động của các loài chim hoang dã cho phép người dùng khám phá các đợt bùng phát HPAI cùng với sự di chuyển của các loài chim hoang dã, đầu tiên là ở Hoa Kỳ và sau đó trên toàn cầu ở cấp khu vực. Thanh trượt thời gian dọc phía dưới màn hình cho phép người dùng điều chỉnh khoảng thời gian mà họ thấy các đợt bùng phát và sự di chuyển của chim.
Tiến hành phân tích hồi cứu và dự đoán với DashFLUboard
Kể từ khi bảng thông tin được phát triển, các nhà nghiên cứu đã có thể sử dụng nó để khám phá nguồn gốc của các đợt bùng phát HPAI, dự báo mức độ lây lan của căn bệnh này và dự đoán khả năng lây lan của nó sang các khu vực mới.
Với DashFLUboard, người dùng có thể trực quan hóa dữ liệu về các đợt bùng phát HPAI từ năm 2005 đến nay.
Ví dụ: vào cuối năm 2021, HPAI đã được giới thiệu ở Newfoundland, Canada, đánh dấu đợt bùng phát HPAI đầu tiên ở Bắc Mỹ trong mùa đó. Bằng cách sử dụng thanh trượt thời gian để phân tích chuyển động của chim, người dùng DashFLUboard có thể điều tra nguồn gốc có thể xảy ra của các đợt bùng phát, có vẻ như chúng đến từ những con chim hoang dã bị nhiễm bệnh di chuyển đến Newfoundland từ các khu vực bị ảnh hưởng nặng nề ở châu Âu trong hai tháng trước đó.
Mặc dù bảng thông tin không thể cung cấp bằng chứng thuyết phục về mối quan hệ nhân quả nhưng nó đóng vai trò là công cụ có giá trị để đưa ra giả thuyết về cách thức HPAI xâm nhập vào các khu vực mới dựa trên sự di chuyển của các loài chim hoang dã. Các nghiên cứu phát sinh chủng loại sau đó, xem xét mối quan hệ tiến hóa giữa các sinh vật, đã chứng minh rằng những mối liên hệ này giữa Canada và Châu Âu thực sự là nguồn gốc đưa căn bệnh này đến Bắc Mỹ.
Ngoài ra, vào tháng 5 năm 2022, các nhà nghiên cứu đã hợp tác với Tổ chức Y tế Nông nghiệp Khu vực Quốc tế để sử dụng DashFLUboard nhằm khám phá nguy cơ HPAI lây lan sang Trung Mỹ vì căn bệnh này vẫn tiếp diễn ở Bắc Mỹ. Đặc biệt, nhóm nghiên cứu đã đánh giá mối liên hệ của các loài chim hoang dã di chuyển từ các khu vực bị ảnh hưởng ở Hoa Kỳ đến từng tỉnh ở Panama.
Đúng như dự đoán dựa trên những quan sát này, chim hoang dã đã mang HPAI đến Panama vài tháng sau đó, từ tháng 9 đến tháng 12 năm 2022. Mặc dù không có đủ thời gian để tạo ra nỗ lực đầy đủ, được chính phủ hỗ trợ nhằm cải thiện an ninh sinh học ở các khu vực có nguy cơ cao hơn , các nhà cung cấp dịch vụ thú y và nông dân ở Panama đã được thông báo về sự xuất hiện của căn bệnh này và các đợt bùng phát chỉ giới hạn ở 5 trang trại gia cầm nội địa.
Một cách mới để tăng cường giám sát và kiểm soát dịch bệnh
Là một công cụ có sẵn công khai và dễ sử dụng dựa trên công nghệ của Esri, DashFLUboard cung cấp một cách hiệu quả để các nhà nghiên cứu và những người ra quyết định theo dõi sự lây lan của HPAI và dự đoán căn bệnh này sẽ lan rộng như thế nào trên toàn thế giới. Bằng cách tích hợp nhiều nguồn dữ liệu khác nhau và cung cấp các công cụ và bản đồ tương tác, DashFLUboard hỗ trợ các nỗ lực của chính phủ và trong ngành chăn nuôi gia cầm nhằm theo dõi sự lây lan của HPAI và tăng cường các chiến lược giám sát và kiểm soát dịch bệnh.
Để biết thêm thông tin về DashFLUboard, hãy gửi email cho Tiến sĩ Irene Iglesias Martín, nhà dịch tễ học thú y tại Viện Nghiên cứu và Công nghệ Nông nghiệp và Thực phẩm Quốc gia Tây Ban Nha, theo địa chỉ: iglesias@inia.csic.es hoặc Tiến sĩ Andres Perez, giáo sư dịch tễ tại trường Đại học Minnesota, tại địa chỉ: aperez@umn.edu.
Các tác giả:
- Irene Iglesias Martín: Tiến sĩ. Irene Iglesias Martín là một nhà nghiên cứu và nhà dịch tễ học thú y thuộc Nhóm Dịch tễ học và Sức khỏe Môi trường tại Trung tâm Nghiên cứu Thú y, một khoa của Viện Nghiên cứu và Công nghệ Nông nghiệp và Thực phẩm Quốc gia Tây Ban Nha, là một phần của Hội đồng Nghiên cứu Quốc gia Tây Ban Nha (được biết đến bởi các từ viết tắt tiếng Tây Ban Nha). CISA, INIA-CSIC)..
- Lim Seunghyun: Vào thời điểm bài viết này được viết, Tiến sĩ Lim Seunghyun đang là nghiên cứu sinh tại Trung tâm Thú y và An toàn Thực phẩm của Đại học Minnesota.
- Ana de la Torre: Tiến sĩ Ana de la Torre là nhà nghiên cứu và là người đứng đầu Nhóm Dịch tễ học và Sức khỏe Môi trường tại Trung tâm Nghiên cứu Thú y, một khoa của Viện Nghiên cứu và Công nghệ Nông nghiệp và Thực phẩm Quốc gia Tây Ban Nha, là một phần của Hội đồng Nghiên cứu Quốc gia Tây Ban Nha ( CISA, INIA-CSIC).
- Kaushi Kanankege: Vào thời điểm bài viết này được viết, Tiến sĩ Kaushi Kanankege là nhà nghiên cứu và nhà dịch tễ học thú y tại Trung tâm Thú y và An toàn Thực phẩm của Đại học Minnesota.
- Pablo Ibañez: Pablo Ibañez là nhà vật lý theo hợp đồng tại Trung tâm Nghiên cứu Thú y, một khoa của Viện Nghiên cứu và Công nghệ Nông nghiệp và Thực phẩm Quốc gia Tây Ban Nha, là một phần của Hội đồng Nghiên cứu Quốc gia Tây Ban Nha (CISA, INIA-CSIC).
- Kathryn Fillman: Vào thời điểm bài viết này được viết, Kathryn Fillman đang là sinh viên tốt nghiệp tại Trung tâm Thú y và An toàn Thực phẩm của Đại học Minnesota.
- Carlos E. Blanco: Carlos E. Blanco là nhà địa lý cộng tác tại Trung tâm Nghiên cứu Thú y, một bộ phận của Viện Nghiên cứu và Công nghệ Nông nghiệp và Thực phẩm Quốc gia Tây Ban Nha, trực thuộc Hội đồng Nghiên cứu Quốc gia Tây Ban Nha (CISA, INIA-CSIC).
- Andres M. Perez: Tiến sĩ Andres M. Perez là chủ tịch ưu tú về sức khỏe và an toàn thực phẩm toàn cầu tại Đại học Minnesota và là giám đốc Trung tâm Thú y và An toàn Thực phẩm của trường đại học.
(Nguồn: ArcNews)