Mathematical and statistical models for the control of mosquito-borne diseases: the experience of Costa Rica

Rev Panam Salud Publica. 2022 Aug 30:46:e113. doi: 10.26633/RPSP.2022.113. eCollection 2022.

Abstract

Objective: To summarize the results of research conducted in Costa Rica in which mathematical and statistical methods were implemented to study the transmission dynamics of mosquito-borne diseases.

Methods: Three articles with mathematical and statistical analysis on vector-borne diseases in Costa Rica were selected and reviewed. These papers show the value and relevance of using different quantitative methods to understand disease dynamics and support decision-making.

Results: The results of these investigations: 1) show the impact on dengue case reports when a second pathogen emerges, such as chikungunya; 2) recover key parameters in Zika dynamics using Bayesian inference; and 3) show the use of machine learning algorithms and climatic variables to forecast the dengue relative risk in five different locations.

Conclusions: Mathematical and statistical modeling enables the description of mosquito-borne disease transmission dynamics, providing quantitative information to support prevention/control methods and resource allocation planning.

Objetivo: Resumir los resultados de las investigaciones realizadas en Costa Rica en las que se aplicaron métodos matemáticos y estadísticos para estudiar la dinámica de transmisión de las enfermedades transmitidas por mosquitos.

Métodos: Se seleccionaron y analizaron tres artículos con análisis matemáticos y estadísticos sobre enfermedades transmitidas por vectores en Costa Rica. En estos artículos se muestra el valor y la pertinencia de emplear diferentes métodos cuantitativos para comprender la dinámica de la enfermedad y brindar apoyo a la toma de decisiones.

Resultados: Los resultados de estas investigaciones: 1) muestran la repercusión en los informes de casos de dengue cuando surge un segundo agente patógeno, como el chikunguña; 2) recuperan parámetros clave en la dinámica del Zika mediante la inferencia bayesiana; y 3) muestran el uso de los algoritmos de aprendizaje automático y las variables climáticas para pronosticar el riesgo relativo de dengue en cinco lugares diferentes.

Conclusiones: Los modelos matemáticos y estadísticos permiten describir la dinámica de transmisión de las enfermedades transmitidas por mosquitos, mediante la provisión de información cuantitativa para brindar apoyo a los métodos de prevención y control y a la planificación de la asignación de recursos.

Objetivo: Resumir os resultados de estudos realizados na Costa Rica em que foram aplicados métodos matemáticos e estatísticos para estudar a dinâmica de transmissão de doenças transmitidas por mosquitos.

Métodos: Foram selecionados e revisados três artigos com análises matemáticas e estatísticas sobre doenças transmitidas por vetores na Costa Rica. Esses artigos mostram o valor e a pertinência do uso de diferentes métodos quantitativos para compreender a dinâmica das doenças e apoiar a tomada de decisões.

Resultados: Os resultados dessas investigações: 1) mostram o impacto nas notificações de casos de dengue quando surge um segundo patógeno, como o chikungunya; 2) recuperam parâmetros-chave na dinâmica do zika, usando a inferência bayesiana; e 3) mostram o uso de algoritmos de aprendizagem por máquina e variáveis climáticas para prever o risco relativo da dengue em cinco locais diferentes.

Conclusões: A modelagem matemática e estatística permite a descrição da dinâmica de transmissão de doenças transmitidas por mosquitos ao oferecer informações quantitativas para apoiar métodos de prevenção e/ou controle e o planejamento da alocação de recursos.

Keywords: Costa Rica; Vector-borne diseases; models, theoretical; public health.