Überwachung von Krankheitsausbrüchen (MOOD)

Überwachung von Krankheitsausbrüchen im Kontext der Datenwissenschaft

Herausforderung

Die Erkennung des Auftretens von Infektionskrankheiten beruht üblicherweise auf der Meldung von Fällen, d. h. auf der sogenannten indikatorgestützten Überwachung (IBS). Dieser Methode mangelt es jedoch an Sensitivität, da Fälle oft nicht oder verspätet gemeldet werden. In einer sich durch Klimawandel, Mobilität von Tieren und Menschen, Bevölkerungswachstum und Verstädterung verändernden Umwelt besteht ein erhöhtes Risiko des Auftretens neuer und exotischer Krankheitserreger, die bei der IBS möglicherweise unentdeckt bleiben. Daher besteht die Notwendigkeit, Signale für das Auftreten von Krankheiten anhand informeller, multipler Quellen zu erkennen, d.h. durch ereignisbasierte Überwachung (EBS). Das Projekt MOOD (MOnitoring Outbreak events for Disease surveillance in a data science context) zielt darauf ab, Data-Mining- und Analysetechniken für Big Data aus verschiedenen Quellen nutzbar zu machen, um die Erkennung, Überwachung und Bewertung von neu auftretenden Krankheiten in Europa zu verbessern.

Zu diesem Zweck wird im MOOD Projekt eine Analyse- und Visualisierungsplattform entwickelt, die eine Echtzeitanalyse und -interpretation von epidemiologischen und genetischen Daten in Kombination mit umweltbezogenen und sozioökonomischen Variablen in einem integrierten sektorübergreifenden, interdisziplinären One-Health-Ansatz ermöglicht:

  1. Data-Mining-Methoden zur Sammlung und Kombination heterogener Big Data (Geo-, Satelliten-, Wetter- und Social Media-Daten),
  2. Ein Netzwerk von Krankheitsexpert:innen, um die Ursachen für das Auftreten von Krankheiten zu identifizieren,
  3. Datenanalysemethoden, die auf diese Big Data angewandt werden, um das Auftreten und die Ausbreitung von Krankheitsüberträgern und infektiösen Krankheiten zu modellieren,
  4. eine Online-Plattform für Endnutzer:innen, d. h. nationale und internationale Organisationen des Gesundheitswesens im Human- und Veterinärbereich, ergänzt durch den Aufbau von Kapazitäten und ein Netzwerk von Krankheitsexperten, um die Risikobewertung der erkannten Signale basierend auf obigen Daten zu erleichtern.

 
Die Ergebnisse von MOOD werden gemeinsam mit den Endnutzer:innen konzipiert und entwickelt, um ihre routinemäßige Verwendung während und nach dem MOOD Projekt zu gewährleisten. Sie werden an luft-, vektor- und wasserübertragenen Krankheiten, einschließlich antimikrobieller Resistenzen, getestet und fein abgestimmt. Ausführliche Konsultationen mit den Endnutzern, Studien über die Hindernisse für die gemeinsame Nutzung von Daten, Verbreitungs- und Schulungsmaßnahmen sowie Studien über die Kosteneffizienz der MOOD-Ergebnisse werden die künftige nachhaltige Übernahme durch die Nutzer unterstützen.

Leistungen

Die Firma mundialis hat im Rahmen dieses Projekt bisher folgende Aspekte umgesetzt:

  • Recherche und Qualitätsanalyse verfügbarer offener Geo-, Meteo- und Satellitendaten in Europa
  • Evaluierung und Bewertung der Datenquellen für die MOOD Fragestellungen
  • Verbesserung der räumlichen Auflösung von ERA5-Daten durch statistische Methoden (kontinentaler Maßstab)
  • Bereitstellung von Land Surface Temperature (LST), NDVI, EVI Satellitendaten (insb. MODIS)
  • Extraktion von thematischen Datensätzen aus OpenStreetMap
  • Aufbereitung der Copernicus-DEM 30m Daten (als Analysis Ready Data)
  • Zeitreihenanalyse von Meteodaten (insb. ERA5), inkl. Aggregierung der Daten und statistische Auswertung
Ergebnis
  • Entwicklung einer geostatistischen Methode zur Verbesserung der räumlichen Auflösung von ERA5-Zeitreihen
  • Entwicklung einer Methode zur Berechnung von Karten der relativen Luftfeuchtigkeit aus ERA5-Zeitreihen
  • Veröffentlichung von Ergebnissen auf dem wissenschaftlichen Online-Speicherdienst Zenodo.org
  • Veröffentlichung von wissenschaftlichen Postern auf Konferenzen
Kunde
Europäische Kommission (EU H2020)

Story

In einer sich durch Klimawandel, Mobilität von Tieren und Menschen, Bevölkerungswachstum und Verstädterung verändernden Umwelt steigt das Risiko, dass neue und exotische Krankheitserreger unbemerkt bleiben. Traditionelle Methoden zur Überwachung von Infektionskrankheiten, die auf der Meldung von Fällen basieren, sind oft zu langsam und ungenau. Hier setzt das EU-H2020 Projekt MOOD an. Im Rahmen des Projekts wurde Methoden und eine innovative Plattform entwickelt, die die frühzeitige Erkennung, Bewertung und Überwachung von Infektionskrankheiten in Europa verbessert. Durch die Nutzung von Big Data aus vielfältigen Quellen wie Geo-, Satelliten-, Wetter- und Social Media-Daten ermöglicht MOOD eine präzisere und schnellere Reaktion auf Krankheitsausbrüche.