Die Plattform
Auf einen Blick
Daten & Datenquellen
Zu den primären Datenquellen von LOKI-Pandemics gehören aggregierte öffentliche Surveillancedaten, fallbezogene Daten von lokalen Gesundheitsbehörden, Daten zu klinischen und krankenhausbezogenen Parametern (in Zusammenarbeit mit dem Projekt Lean European Open Survey on SARS-CoV-2 [LEOSS], einer prospektiven europäischen multizentrischen Kohortenstudie), bevölkerungsbezogene Studien und Seroprävalenzerhebungen (https://serohub.net/en/, https://hzi-c19-antikoerperstudie.de/).
Außerdem werden vorhandene Daten zu Impfungen, Abwasserproben, Kontaktnetzwerken, Mobilität und Aerosoldynamik integriert.
Darüber hinaus wird eine Evidenzsynthese der vorhandenen Literatur durchgeführt, um frühere Schätzungen von Parametern zu integrieren. Die Evidenzsynthese wird sich in der ersten Phase auf SARS-CoV-2 konzentrieren und später laufende Arbeiten (https://respinow.de/) zu anderen Erregern der Atemwege integrieren.
Diese Daten und die synthetisierte Evidenz zu den Modellparametern werden in strukturierter Form bereitgestellt und im Rahmen der Analyse weiterverwendet.
Datenanalyse und Modelle
Im Rahmen der Analyse der Daten werden Modelle entwickelt, welche die reale Ausbreitung von Infektionskrankheiten abbilden sollen. Darüber hinaus werden Methoden zur Parameterschätzung, Unsicherheitsquantifizierung und Optimierung bereitgestellt. Bei der Parameterschätzung wird versucht, Rückschlüsse auf die echten Werte verschiedener Parameter (z.B. die Anzahl der täglichen Kontakte) zu ziehen. Mithilfe der Unsicherheitsquantifizierung kann berechnet werden, wie wahrscheinlich bestimmte Ergebnisse sind, falls bestimmte Aspekte des Modells nicht vollständig bekannt oder unscharf sind bzw. Schwankungen unterliegen. Das Optimierungstool berechnet für ein vorab definiertes Ziel die entsprechende Kombination sowie den optimalen Zeitpunkt von nicht-pharmazeutischen Maßnahmen aus einem vorgegebenen Set.
Alle Modelle werden mit einer freizügigen Open Source Lizenz entwickelt und in dem Simulations-Backend MEmilio (https://github.com/DLR-SC/memilio) veröffentlicht.
Webanwendung
Die Webanwendung bietet die Möglichkeit zur Überwachung, Bewertung und Kontrolle eines lokalen Infektionsgeschehens. Infektionsherde können mithilfe der Anwendung identifiziert werden und die Simulation von Szenarien zeigt, wie sich eine Krankheit in der Zukunft weiter ausbreiten kann. Dadurch wird eine Bewertung der regionalen und überregionalen Situation ermöglicht.
Die Webanwendung bietet zudem die Möglichkeit der interaktiven Simulation verschiedener Szenarien mit und ohne Anwendung von NPIs im direkten Vergleich. Dadurch kann der Effekt einzelner oder miteinander kombinierter NPIs dargestellt und bewertet werden. Die daraus resultierenden Daten können als Entscheidungsgrundlage für die Einführung von Maßnahmen genutzt werden, die das Infektionsgeschehen effektiv eindämmen.
Datenschutz
Aspekte der Informationssicherheit sind ein integraler Bestandteil der gesamten Plattform, damit sichergestellt wird, dass sensible Daten unter Wahrung der Privatsphäre analysiert werden. Die Lösungen hierzu werden in erster Linie durch technische und rechtliche Überlegungen definiert, welche die Zusammenarbeit mit Rechtsexpert:innen erfordern und die Gestaltung der Sicherheitsarchitektur der Plattform betreffen. Da die Plattform verschiedene Formen des Zugangs zu potenziell sensiblen Daten bieten wird, ist es von entscheidender Bedeutung, neuartige Sicherheitsarchitekturen zu entwickeln, die die bestmögliche Datennutzung unter Einhaltungen des Datenschutzes und der Datensicherheit herstellen können.
Umgang mit Unsicherheiten der Berechnungen
Eigenschaften der Virusausbreitung, die die Berechnung benötigt, wie z.B. die Inkubationszeit oder das Kontaktverhalten der Menschen, sind niemals exakt bekannt. Diese Eigenschaften werden als Eingangsfaktoren bezeichnet. Mit der Unsicherheit in den Eingangsfaktoren ergeben sich Unsicherheiten in der Ausgabe der Berechnungen, d.h. es kann niemals exakt vorhergesagt werden, wie viele Neuinfektionen es gibt. Mithilfe der Unsicherheitsquantifizierung, welche in der Plattform abgebildet wird, kann aber abgeschätzt werden, mit welcher Wahrscheinlichkeit das Ergebnis in einem bestimmten Bereich liegt.
Nutzen von LOKI-Pandemics
Die Plattform wird für die Gesundheitsämter zur Kontrolle lokaler Infektionsausbrüche entwickelt. Eine große Chance ergibt sich daher langfristig durch den Einsatz der praxistauglichen und benutzerfreundlichen Plattform zur lokalen Ausbruchskontrolle. Das Programm bietet dabei Funktionen zur Überwachung, Untersuchung und Bewertung des Infektionsgeschehens. Hierfür stehen gut aufbereitete, zusammengeführte und lokale Daten zur Verfügung. Diese Daten werden im Projekt eruiert, entsprechend aufbereitet und zusammengeführt. Die Daten bilden anschließend die Basis für Berechnungen bzw. Simulationen, deren Ergebnisse mit tagesaktuellen Daten sofort abrufbereit sind und die zur Berechnung optimaler Interventionsstrategien herangezogen werden können. Die Webanwendung kann dadurch als eine Entscheidungshilfe für die Einführung von Maßnahmen und deren Begründung genutzt werden, wodurch auch der Einsatz von Ressourcen zur Pandemiebewältigung besser geplant werden kann.