การวิเคราะห์เชิงพื้นที่และเวลาของผลกระทบของการพ่นยาฆ่าแมลงปริมาณน้อยมากภายในอาคารต่อความหนาแน่นของยุงลาย Aedes aegypti ในครัวเรือน | ศัตรูพืชและพาหะ

โครงการนี้วิเคราะห์ข้อมูลจากการทดลองขนาดใหญ่สองครั้ง ซึ่งเกี่ยวข้องกับการฉีดพ่นสารไพรีทรอยด์ภายในอาคารหกรอบในช่วงระยะเวลาสองปีในเมืองอิควิตอส เมืองในเขตป่าอะเมซอนของเปรู เราได้พัฒนารูปแบบจำลองหลายระดับเชิงพื้นที่เพื่อระบุสาเหตุของการลดลงของประชากรยุงลาย Aedes aegypti ซึ่งเกิดจาก (i) การใช้ยาฆ่าแมลงแบบปริมาณต่ำมาก (ULV) ในครัวเรือนเมื่อเร็วๆ นี้ และ (ii) การใช้ ULV ในครัวเรือนใกล้เคียงหรือบริเวณใกล้เคียง เราได้เปรียบเทียบความเหมาะสมของแบบจำลองกับรูปแบบการถ่วงน้ำหนักประสิทธิภาพการฉีดพ่นที่เป็นไปได้หลายแบบ โดยอิงจากฟังก์ชันการลดลงตามเวลาและพื้นที่ที่แตกต่างกัน เพื่อจับผลกระทบที่ล่าช้าของยาฆ่าแมลง ULV
ผลการศึกษาของเราบ่งชี้ว่า การลดลงของจำนวนยุงลายภายในบ้านนั้น ส่วนใหญ่เกิดจากการฉีดพ่นภายในบ้านหลังเดียวกัน ในขณะที่การฉีดพ่นในบ้านข้างเคียงไม่มีผลเพิ่มเติมใดๆ ประสิทธิภาพของการฉีดพ่นควรได้รับการประเมินโดยพิจารณาจากระยะเวลาตั้งแต่การฉีดพ่นครั้งล่าสุด เนื่องจากเราไม่พบผลสะสมจากการฉีดพ่นต่อเนื่องกัน จากแบบจำลองของเรา เราประมาณการว่าประสิทธิภาพของการฉีดพ่นลดลงประมาณ 50% หลังจากฉีดพ่นไปแล้วประมาณ 28 วัน
การลดจำนวนประชากรยุงลาย Aedes aegypti ในครัวเรือนนั้นขึ้นอยู่กับจำนวนวันที่ผ่านไปนับตั้งแต่การฉีดพ่นครั้งล่าสุดในแต่ละครัวเรือน ซึ่งเน้นย้ำถึงความสำคัญของการฉีดพ่นในพื้นที่เสี่ยงสูง โดยความถี่ในการฉีดพ่นขึ้นอยู่กับพลวัตการแพร่ระบาดในท้องถิ่น
ยุงลาย Aedes aegypti เป็นพาหะหลักของอาร์โบไวรัสหลายชนิดที่สามารถก่อให้เกิดการระบาดใหญ่ได้ รวมถึงไวรัสไข้เลือดออก (DENV) ไวรัสชิคุนกุนยา และไวรัสซิกา ยุงชนิดนี้กินเลือดมนุษย์เป็นหลักและมักจะกัดกินเลือดมนุษย์อยู่บ่อยครั้ง มันปรับตัวได้ดีกับสภาพแวดล้อมในเมือง [1,2,3,4] และได้แพร่กระจายไปยังหลายพื้นที่ในเขตร้อนและกึ่งเขตร้อน [5] ในหลายภูมิภาคเหล่านี้ การระบาดของไข้เลือดออกเกิดขึ้นซ้ำเป็นระยะ ส่งผลให้มีผู้ป่วยประมาณ 390 ล้านรายต่อปี [6, 7] ในกรณีที่ไม่มีวิธีการรักษาหรือวัคซีนที่มีประสิทธิภาพและหาได้ง่าย การป้องกันและควบคุมการแพร่กระจายของไข้เลือดออกจึงต้องอาศัยการลดจำนวนประชากรยุงผ่านมาตรการควบคุมพาหะต่างๆ ซึ่งโดยทั่วไปคือการฉีดพ่นยาฆ่าแมลงที่มุ่งเป้าไปที่ยุงตัวเต็มวัย [8]
ในการศึกษานี้ เราใช้ข้อมูลจากการทดลองภาคสนามขนาดใหญ่สองครั้งที่ทำซ้ำกันเกี่ยวกับการพ่นสารไพรีทรอยด์ปริมาณต่ำมากภายในอาคารในเมืองอิควิตอส ในป่าอะเมซอนของเปรู [14] เพื่อประเมินผลกระทบที่ล่าช้าทั้งในเชิงพื้นที่และเวลาของการพ่นสารปริมาณต่ำมากต่อจำนวนยุงลาย Aedes aegypti ในครัวเรือน นอกเหนือจากครัวเรือนแต่ละหลัง การศึกษาครั้งก่อนประเมินผลของการรักษาด้วยปริมาณต่ำมากโดยขึ้นอยู่กับว่าครัวเรือนนั้นอยู่ภายในหรือภายนอกพื้นที่การแทรกแซงที่ใหญ่กว่า ในการศึกษานี้ เราพยายามที่จะแยกย่อยผลของการรักษาในระดับที่ละเอียดกว่า ในระดับครัวเรือนแต่ละหลัง เพื่อทำความเข้าใจถึงการมีส่วนร่วมสัมพัทธ์ของการรักษาภายในครัวเรือนเมื่อเทียบกับการรักษาในครัวเรือนใกล้เคียง ในเชิงเวลา เราประเมินผลสะสมของการพ่นซ้ำเมื่อเทียบกับการพ่นครั้งล่าสุดในการลดจำนวนยุงลาย Aedes aegypti ในครัวเรือน เพื่อทำความเข้าใจความถี่ของการพ่นที่จำเป็นและเพื่อประเมินการลดลงของประสิทธิภาพการพ่นเมื่อเวลาผ่านไป การวิเคราะห์นี้สามารถช่วยในการพัฒนากลยุทธ์การควบคุมเวกเตอร์และให้ข้อมูลสำหรับการกำหนดพารามิเตอร์ของแบบจำลองเพื่อทำนายประสิทธิภาพของกลยุทธ์เหล่านั้น [22, 23, 24]
ภาพแสดงแผนผังระยะทางวงแหวนที่ใช้ในการคำนวณสัดส่วนของครัวเรือนภายในวงแหวนที่ระยะห่างที่กำหนดจากครัวเรือน i ซึ่งได้รับการฉีดพ่นยาฆ่าแมลงในสัปดาห์ก่อนหน้า t (ครัวเรือน i ทั้งหมดอยู่ภายในระยะ 1000 เมตรจากเขตกันชน) ในตัวอย่างนี้จาก L-2014 ครัวเรือน i อยู่ในพื้นที่ที่ได้รับการฉีดพ่น และการสำรวจผู้ใหญ่ดำเนินการหลังจากรอบการฉีดพ่นครั้งที่สอง ระยะทางวงแหวนอิงตามระยะทางที่ทราบกันว่ายุงลาย Aedes aegypti บิน ระยะทางวงแหวน B อิงตามการกระจายอย่างสม่ำเสมอทุกๆ 100 เมตร
เราได้ทดสอบมาตรวัดอย่างง่าย b โดยการคำนวณสัดส่วนของครัวเรือนภายในวงแหวนที่ระยะห่างที่กำหนดจากครัวเรือน i ซึ่งได้รับการฉีดพ่นยาฆ่าแมลงในสัปดาห์ก่อนหน้า t (ไฟล์เพิ่มเติม 1: ตารางที่ 4)
โดยที่ h คือจำนวนครัวเรือนในวงแหวน r และ r คือระยะห่างระหว่างวงแหวนกับครัวเรือน i ระยะห่างระหว่างวงแหวนจะถูกกำหนดโดยคำนึงถึงปัจจัยต่อไปนี้:
กราฟแสดงความเหมาะสมของแบบจำลองเชิงสัมพัทธ์ของฟังก์ชันผลกระทบจากการฉีดพ่นภายในครัวเรือนแบบถ่วงน้ำหนักตามเวลา เส้นสีแดงที่หนากว่าแสดงถึงแบบจำลองที่เหมาะสมที่สุด โดยเส้นที่หนาที่สุดแสดงถึงแบบจำลองที่เหมาะสมที่สุด และเส้นหนาอื่นๆ แสดงถึงแบบจำลองที่มีค่า WAIC ไม่แตกต่างจากค่า WAIC ของแบบจำลองที่เหมาะสมที่สุดอย่างมีนัยสำคัญ B ฟังก์ชันการลดลงที่ใช้กับจำนวนวันนับตั้งแต่การฉีดพ่นครั้งสุดท้ายที่อยู่ในแบบจำลองที่เหมาะสมที่สุดห้าอันดับแรก จัดอันดับตามค่า WAIC เฉลี่ยในทั้งสองการทดลอง
การลดลงของจำนวนยุงลาย Aedes aegypti ต่อครัวเรือนโดยประมาณนั้นสัมพันธ์กับจำนวนวันที่ผ่านไปนับตั้งแต่การฉีดพ่นครั้งล่าสุด สมการที่ให้มาแสดงการลดลงในรูปของอัตราส่วน โดยที่อัตราส่วน (RR) คืออัตราส่วนของสถานการณ์ที่มีการฉีดพ่นต่อสถานการณ์ที่ไม่ฉีดพ่น
แบบจำลองประเมินว่าประสิทธิภาพของการฉีดพ่นลดลง 50% ประมาณ 28 วันหลังจากการฉีดพ่น ในขณะที่ประชากรยุงลาย Aedes aegypti ฟื้นตัวเกือบเต็มที่ประมาณ 50-60 วันหลังจากการฉีดพ่น
ในการศึกษาครั้งนี้ เราได้อธิบายถึงผลกระทบของการพ่นสารเคมีไพรีทรอยด์ปริมาณต่ำมากภายในบ้านต่อจำนวนยุงลาย Aedes aegypti โดยพิจารณาจากช่วงเวลาและขอบเขตการพ่นใกล้บ้าน การทำความเข้าใจระยะเวลาและขอบเขตของผลกระทบจากการพ่นต่อประชากรยุงลาย Aedes aegypti ให้ดียิ่งขึ้น จะช่วยในการระบุเป้าหมายที่เหมาะสมที่สุดสำหรับขอบเขตการพ่นและความถี่ในการพ่นที่จำเป็นในระหว่างการแทรกแซงการควบคุมพาหะนำโรค และเป็นข้อมูลสำหรับการสร้างแบบจำลองเพื่อเปรียบเทียบกลยุทธ์การควบคุมพาหะนำโรคต่างๆ ที่เป็นไปได้ ผลการศึกษาของเราแสดงให้เห็นว่า การลดลงของประชากรยุงลาย Aedes aegypti ภายในบ้านหลังเดียวเกิดจากการพ่นภายในบ้านหลังนั้น ในขณะที่การพ่นบ้านในพื้นที่ใกล้เคียงไม่มีผลเพิ่มเติม ผลกระทบของการพ่นต่อจำนวนยุงลาย Aedes aegypti ภายในบ้านขึ้นอยู่กับระยะเวลาตั้งแต่การพ่นครั้งล่าสุดเป็นหลัก และค่อยๆ ลดลงในช่วง 60 วัน ไม่พบการลดลงของประชากรยุงลาย Aedes aegypti เพิ่มเติมอันเป็นผลจากผลสะสมของการพ่นหลายบ้าน กล่าวโดยสรุปคือ จำนวนยุงลาย Aedes aegypti ลดลง จำนวนยุงลายในบ้านขึ้นอยู่กับระยะเวลาที่ผ่านไปนับตั้งแต่การพ่นยาฆ่าแมลงครั้งล่าสุดในบ้านหลังนั้นเป็นหลัก
ข้อจำกัดที่สำคัญของการศึกษาของเราคือ เราไม่ได้ควบคุมอายุของยุงลาย Aedes aegypti ตัวเต็มวัยที่เก็บรวบรวมได้ การวิเคราะห์ก่อนหน้านี้ของการทดลองเหล่านี้ [14] พบแนวโน้มการกระจายอายุของยุงตัวเมียตัวเต็มวัยที่อายุน้อยกว่า (สัดส่วนของยุงตัวเมียที่ไม่เคยวางไข่เพิ่มขึ้น) ในพื้นที่ที่ได้รับการบำบัดด้วย L-2014 เมื่อเทียบกับเขตกันชน ดังนั้น แม้ว่าเราจะไม่พบผลกระทบเชิงอธิบายเพิ่มเติมของการฉีดพ่นในครัวเรือนใกล้เคียงต่อความอุดมสมบูรณ์ของยุงลาย A. aegypti ในครัวเรือนใดครัวเรือนหนึ่ง แต่เราไม่สามารถมั่นใจได้ว่าไม่มีผลกระทบในระดับภูมิภาคต่อพลวัตของประชากรยุงลาย A. aegypti ในพื้นที่ที่มีการฉีดพ่นบ่อยครั้ง
ข้อจำกัดอื่นๆ ของการศึกษาของเรา ได้แก่ การไม่สามารถคำนึงถึงการฉีดพ่นฉุกเฉินที่ดำเนินการโดยกระทรวงสาธารณสุขประมาณ 2 เดือนก่อนการฉีดพ่นทดลอง L-2014 เนื่องจากขาดข้อมูลรายละเอียดเกี่ยวกับสถานที่และเวลาของการฉีดพ่น การวิเคราะห์ก่อนหน้านี้แสดงให้เห็นว่าการฉีดพ่นเหล่านี้มีผลคล้ายกันทั่วพื้นที่ศึกษา ทำให้เกิดฐานร่วมกันสำหรับความหนาแน่นของยุงลาย Aedes aegypti อันที่จริง ประชากรยุงลาย Aedes aegypti เริ่มฟื้นตัวเมื่อมีการฉีดพ่นทดลอง [14] นอกจากนี้ ความแตกต่างของผลลัพธ์ระหว่างสองช่วงการทดลองอาจเกิดจากความแตกต่างในการออกแบบการศึกษาและความไวของยุงลาย Aedes aegypti ต่อไซเปอร์เมทรินที่แตกต่างกัน โดย S-2013 มีความไวมากกว่า L-2014 [14] เราได้รายงานผลลัพธ์ที่สอดคล้องกันมากที่สุดจากการศึกษาทั้งสอง และรวมแบบจำลองที่ปรับให้เข้ากับการทดลอง L-2014 เป็นแบบจำลองสุดท้ายของเรา เนื่องจากการออกแบบการทดลอง L-2014 มีความเหมาะสมมากกว่าในการประเมินผลกระทบของการฉีดพ่นเมื่อเร็ว ๆ นี้ต่อประชากรยุงลาย Aedes aegypti และเนื่องจากประชากรยุงลาย Aedes aegypti ในท้องถิ่นได้พัฒนาความต้านทานต่อไพรีทรอยด์ในช่วงปลายปี 2014 [41] เราจึงพิจารณาว่าแบบจำลองนี้เป็นตัวเลือกที่อนุรักษ์นิยมมากกว่าและเหมาะสมกว่าในการบรรลุวัตถุประสงค์ของการศึกษานี้
ความชันที่ค่อนข้างราบเรียบของเส้นโค้งการสลายตัวของสเปรย์ที่สังเกตได้ในการศึกษานี้อาจเกิดจากการรวมกันของอัตราการสลายตัวของไซเปอร์เมทรินและพลวัตของประชากรยุง สารฆ่าแมลงไซเปอร์เมทรินที่ใช้ในการศึกษานี้เป็นไพรีทรอยด์ที่สลายตัวเป็นหลักผ่านการสลายตัวด้วยแสงและไฮโดรไลซิส (DT50 = 2.6–3.6 วัน) [ 44 ] แม้ว่าโดยทั่วไปแล้วไพรีทรอยด์จะถือว่าสลายตัวอย่างรวดเร็วหลังการใช้งานและมีสารตกค้างน้อยที่สุด แต่อัตราการสลายตัวของไพรีทรอยด์ในอาคารจะช้ากว่าในที่โล่งแจ้งมาก และการศึกษาหลายชิ้นแสดงให้เห็นว่าไซเปอร์เมทรินสามารถคงอยู่ในอากาศและฝุ่นในอาคารได้นานหลายเดือนหลังจากฉีดพ่น [45,46,47] บ้านในอิควิตอสส่วนใหญ่มักสร้างในทางเดินที่มืดและแคบ มีหน้าต่างน้อย ซึ่งอาจอธิบายอัตราการสลายตัวที่ลดลงเนื่องจากการสลายตัวด้วยแสง [14] นอกจากนี้ ไซเปอร์เมทรินยังมีพิษร้ายแรงต่อยุงลาย Aedes aegypti ที่ไวต่อสารพิษในปริมาณต่ำ (LD50 ≤ 0.001 ppm) [48] เนื่องจากไซเปอร์เมทรินที่ตกค้างมีคุณสมบัติไม่ชอบน้ำ จึงไม่น่าจะส่งผลกระทบต่อลูกน้ำยุงในน้ำ ซึ่งอธิบายถึงการฟื้นตัวของยุงตัวเต็มวัยจากแหล่งที่อยู่อาศัยของลูกน้ำยุงที่ยังคงเคลื่อนไหวอยู่เมื่อเวลาผ่านไป ดังที่อธิบายไว้ในการศึกษาดั้งเดิม โดยมีสัดส่วนของยุงตัวเมียที่ไม่วางไข่ในพื้นที่ที่ได้รับการบำบัดสูงกว่าในเขตกันชน [14] วงจรชีวิตของยุงลาย Aedes aegypti จากไข่ถึงตัวเต็มวัยอาจใช้เวลา 7 ถึง 10 วัน ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและชนิดของยุง [49] ความล่าช้าในการฟื้นตัวของประชากรยุงตัวเต็มวัยอาจอธิบายได้เพิ่มเติมจากข้อเท็จจริงที่ว่าไซเปอร์เมทรินที่ตกค้างฆ่าหรือขับไล่ยุงตัวเต็มวัยที่เพิ่งฟักออกมาบางส่วน และยุงตัวเต็มวัยที่นำเข้ามาจากพื้นที่ที่ไม่เคยได้รับการบำบัด รวมถึงการลดลงของการวางไข่เนื่องจากการลดลงของจำนวนยุงตัวเต็มวัย [ 22 , 50 ]
แบบจำลองที่รวมประวัติการฉีดพ่นในครัวเรือนทั้งหมดในอดีตมีความแม่นยำต่ำกว่าและประมาณการผลกระทบที่อ่อนกว่าแบบจำลองที่รวมเฉพาะวันที่ฉีดพ่นล่าสุดเท่านั้น นี่ไม่ควรตีความว่าเป็นหลักฐานว่าครัวเรือนแต่ละแห่งไม่จำเป็นต้องได้รับการฉีดพ่นซ้ำ การฟื้นตัวของประชากรยุงลาย Aedes aegypti ที่สังเกตได้ในการศึกษาของเรา เช่นเดียวกับการศึกษาครั้งก่อนๆ [14] ไม่นานหลังจากฉีดพ่น แสดงให้เห็นว่าครัวเรือนจำเป็นต้องได้รับการฉีดพ่นซ้ำตามความถี่ที่กำหนดโดยพลวัตการแพร่กระจายในท้องถิ่นเพื่อฟื้นฟูการควบคุมยุงลาย Aedes aegypti ความถี่ในการฉีดพ่นควรมีเป้าหมายหลักเพื่อลดโอกาสการติดเชื้อของยุงลายตัวเมีย Aedes aegypti ซึ่งจะถูกกำหนดโดยระยะเวลาฟักตัวภายนอกที่คาดการณ์ไว้ (EIP) – เวลาที่พาหะที่ดูดเลือดที่ติดเชื้อแล้วจะสามารถแพร่เชื้อไปยังโฮสต์ตัวต่อไปได้ ในทางกลับกัน EIP จะขึ้นอยู่กับสายพันธุ์ของไวรัส อุณหภูมิ และปัจจัยอื่นๆ ตัวอย่างเช่น ในกรณีของไข้เลือดออก แม้ว่าการพ่นยาฆ่าแมลงจะฆ่าพาหะนำโรคที่เป็นผู้ใหญ่ที่ติดเชื้อทั้งหมดได้ แต่ประชากรมนุษย์อาจยังคงแพร่เชื้อได้นานถึง 14 วันและอาจแพร่เชื้อไปยังยุงที่เพิ่งเกิดใหม่ได้ [54] เพื่อควบคุมการแพร่กระจายของไข้เลือดออก ช่วงเวลาระหว่างการพ่นยาควรสั้นกว่าช่วงเวลาระหว่างการรักษาด้วยยาฆ่าแมลง เพื่อกำจัดยุงที่เพิ่งเกิดใหม่ซึ่งอาจกัดผู้ติดเชื้อก่อนที่พวกมันจะแพร่เชื้อไปยังยุงตัวอื่นได้ เจ็ดวันสามารถใช้เป็นแนวทางและหน่วยวัดที่สะดวกสำหรับหน่วยงานควบคุมพาหะนำโรค ดังนั้น การพ่นยาฆ่าแมลงทุกสัปดาห์เป็นเวลาอย่างน้อย 3 สัปดาห์ (เพื่อให้ครอบคลุมระยะเวลาการแพร่เชื้อทั้งหมดของโฮสต์) จะเพียงพอที่จะป้องกันการแพร่เชื้อไข้เลือดออก และผลการวิจัยของเราชี้ให้เห็นว่าประสิทธิภาพของการพ่นยาครั้งก่อนจะไม่ลดลงอย่างมีนัยสำคัญในช่วงเวลานั้น [13] อันที่จริง ในเมืองอิควิตอส หน่วยงานสาธารณสุขประสบความสำเร็จในการลดการแพร่ระบาดของไข้เลือดออกในระหว่างการระบาดโดยการดำเนินการพ่นยาฆ่าแมลงปริมาณต่ำมากสามรอบในพื้นที่ปิดเป็นระยะเวลาหลายสัปดาห์ถึงหลายเดือน
สุดท้ายนี้ ผลลัพธ์ของเราแสดงให้เห็นว่าผลกระทบของการฉีดพ่นภายในบ้านนั้นจำกัดอยู่เฉพาะในครัวเรือนที่ทำการฉีดพ่นเท่านั้น และการฉีดพ่นในครัวเรือนใกล้เคียงไม่ได้ช่วยลดจำนวนประชากรยุงลาย Aedes aegypti ลงได้อีก ยุงลาย Aedes aegypti ตัวเต็มวัยสามารถอยู่ใกล้หรือภายในบ้านที่พวกมันฟักออกมาได้ รวมตัวกันได้ไกลถึง 10 เมตร และเดินทางได้ระยะทางเฉลี่ย 106 เมตร[36] ดังนั้น การฉีดพ่นบริเวณรอบบ้านอาจไม่มีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อจำนวนยุงลาย Aedes aegypti ในบ้านหลังนั้น ซึ่งสอดคล้องกับผลการศึกษาครั้งก่อนที่ระบุว่าการฉีดพ่นภายนอกหรือรอบบ้านไม่มีผล [18, 55] อย่างไรก็ตาม ดังที่กล่าวไว้ข้างต้น อาจมีผลกระทบในระดับภูมิภาคต่อพลวัตของประชากรยุงลาย A. aegypti ที่แบบจำลองของเราไม่สามารถตรวจจับได้