การวิเคราะห์เชิงปริภูมิและเวลาของผลกระทบของการพ่นยาฆ่าแมลงปริมาตรเล็กพิเศษในร่มต่อความหนาแน่นของยุงลายบ้าน | ศัตรูพืชและแมลงพาหะ

โครงการนี้วิเคราะห์ข้อมูลจากการทดลองขนาดใหญ่สองครั้งซึ่งเกี่ยวข้องกับการพ่นสารไพรีทรอยด์ในร่มหกรอบในช่วงเวลาสองปีในเมืองอิกีโตสในป่าอะเมซอนของเปรู เราพัฒนาแบบจำลองเชิงพื้นที่หลายระดับเพื่อระบุสาเหตุของการลดลงของประชากรยุงลาย Aedes aegypti ซึ่งเกิดจาก (i) การใช้สารกำจัดแมลงปริมาณต่ำพิเศษ (ULV) ในครัวเรือนล่าสุดและ (ii) การใช้สาร ULV ในครัวเรือนใกล้เคียง เราเปรียบเทียบความเหมาะสมของแบบจำลองกับแผนการถ่วงน้ำหนักประสิทธิภาพการพ่นที่เป็นไปได้หลากหลายโดยอิงจากฟังก์ชันการสลายตัวตามเวลาและพื้นที่ที่แตกต่างกันเพื่อจับภาพผลกระทบที่ล่าช้าของสารกำจัดแมลง ULV
ผลการวิจัยของเราบ่งชี้ว่าการลดลงของความอุดมสมบูรณ์ของ A. aegypti ภายในครัวเรือนเกิดจากการฉีดพ่นภายในครัวเรือนเดียวกันเป็นหลัก ในขณะที่การฉีดพ่นในครัวเรือนใกล้เคียงไม่มีผลเพิ่มเติมใดๆ ประสิทธิภาพของกิจกรรมการฉีดพ่นควรได้รับการประเมินโดยพิจารณาจากเวลาตั้งแต่การฉีดพ่นครั้งสุดท้าย เนื่องจากเราไม่พบผลสะสมจากการฉีดพ่นครั้งต่อๆ ไป จากแบบจำลองของเรา เราประมาณว่าประสิทธิภาพการฉีดพ่นลดลง 50% ประมาณ 28 วันหลังจากการฉีดพ่น
การลดลงของจำนวนยุงลายบ้านในครัวเรือนนั้นขึ้นอยู่กับจำนวนวันนับตั้งแต่ครั้งสุดท้ายที่ได้รับการบำบัดในครัวเรือนนั้นๆ โดยเน้นย้ำถึงความสำคัญของการฉีดพ่นให้ทั่วบริเวณที่มีความเสี่ยงสูง โดยความถี่ในการฉีดพ่นจะขึ้นอยู่กับพลวัตของการแพร่กระจายในท้องถิ่น
ยุงลายเป็นพาหะหลักของไวรัสหลายชนิดที่สามารถทำให้เกิดโรคระบาดใหญ่ได้ เช่น ไวรัสเดงกี (DENV) ไวรัสชิคุนกุนยา และไวรัสซิกา ยุงสายพันธุ์นี้กินคนเป็นหลักและมักกินคนเป็นอาหาร ยุงสายพันธุ์นี้ปรับตัวได้ดีในสภาพแวดล้อมในเมือง [1,2,3,4] และเคยอาศัยอยู่หลายพื้นที่ในเขตร้อนและกึ่งเขตร้อน [5] ในหลายภูมิภาคเหล่านี้ การระบาดของไข้เลือดออกเกิดขึ้นซ้ำเป็นระยะๆ ส่งผลให้มีผู้ป่วยประมาณ 390 ล้านรายต่อปี [6, 7] หากไม่มีการรักษาหรือวัคซีนที่มีประสิทธิภาพและมีจำหน่ายทั่วไป การป้องกันและควบคุมการแพร่ระบาดของไข้เลือดออกจะต้องอาศัยการลดจำนวนยุงโดยใช้มาตรการควบคุมพาหะต่างๆ โดยทั่วไปจะใช้การพ่นยาฆ่าแมลงที่กำหนดเป้าหมายยุงตัวเต็มวัย [8]
ในการศึกษานี้ เราใช้ข้อมูลจากการทดลองภาคสนามจำลองขนาดใหญ่สองครั้งของการพ่นสารไพรีทรอยด์ปริมาณต่ำพิเศษในร่มในเมืองอิกีโตส ในป่าอเมซอนของเปรู [14] เพื่อประเมินผลกระทบที่ล่าช้าทั้งในเชิงพื้นที่และเวลาของการพ่นสารไพรีทรอยด์ปริมาณต่ำพิเศษต่อความอุดมสมบูรณ์ของยุงลายบ้านเรือนนอกเหนือจากครัวเรือนแต่ละครัวเรือน การศึกษาก่อนหน้านี้ได้ประเมินผลกระทบของการบำบัดด้วยปริมาณต่ำพิเศษโดยขึ้นอยู่กับว่าครัวเรือนอยู่ภายในหรือภายนอกพื้นที่การแทรกแซงที่ใหญ่กว่า ในการศึกษานี้ เราพยายามที่จะแยกผลกระทบของการบำบัดในระดับที่ละเอียดกว่าในระดับครัวเรือนแต่ละครัวเรือน เพื่อทำความเข้าใจถึงการมีส่วนสนับสนุนที่สัมพันธ์กันของการบำบัดภายในครัวเรือนเมื่อเทียบกับการบำบัดในครัวเรือนใกล้เคียง ในด้านเวลา เราประเมินผลกระทบสะสมของการพ่นซ้ำเมื่อเทียบกับการพ่นครั้งล่าสุดต่อการลดความอุดมสมบูรณ์ของยุงลายบ้านเรือน เพื่อทำความเข้าใจความถี่ของการพ่นที่จำเป็นและเพื่อประเมินการลดลงของประสิทธิภาพการพ่นเมื่อเวลาผ่านไป การวิเคราะห์นี้สามารถช่วยในการพัฒนากลยุทธ์การควบคุมเวกเตอร์และให้ข้อมูลสำหรับการกำหนดพารามิเตอร์ของโมเดลเพื่อคาดการณ์ประสิทธิผล [22, 23, 24]
การแสดงภาพของโครงการระยะห่างวงแหวนที่ใช้ในการคำนวณสัดส่วนของครัวเรือนภายในวงแหวนที่ระยะห่างที่กำหนดจากครัวเรือน i ที่ได้รับการบำบัดด้วยยาฆ่าแมลงในสัปดาห์ก่อนหน้า t (ครัวเรือน i ทั้งหมดอยู่ภายในระยะ 1,000 ม. ของเขตกันชน) ในตัวอย่างนี้จาก L-2014 ครัวเรือน i อยู่ในพื้นที่ที่ได้รับการบำบัด และการสำรวจผู้ใหญ่ดำเนินการหลังจากการพ่นยารอบที่สอง วงแหวนระยะห่างนั้นขึ้นอยู่กับระยะทางที่ยุงลาย Aedes aegypti รู้จักบิน วงแหวนระยะห่าง B ขึ้นอยู่กับการกระจายสม่ำเสมอทุกๆ 100 ม.
เราได้ทดสอบการวัดแบบง่าย b โดยการคำนวณสัดส่วนของครัวเรือนภายในวงแหวนที่ระยะทางที่กำหนดจากครัวเรือน i ที่ได้รับการบำบัดด้วยยาฆ่าแมลงในสัปดาห์ก่อนหน้า t (ไฟล์เพิ่มเติม 1: ตารางที่ 4)
โดยที่ h คือจำนวนครัวเรือนในวงแหวน r และ r คือระยะทางระหว่างวงแหวนและครัวเรือน i ระยะทางระหว่างวงแหวนจะถูกกำหนดโดยคำนึงถึงปัจจัยต่อไปนี้:
ความพอดีของแบบจำลองสัมพันธ์ของฟังก์ชันเอฟเฟกต์การพ่นภายในครัวเรือนที่มีการถ่วงเวลา เส้นสีแดงที่หนากว่าแสดงถึงแบบจำลองที่พอดีที่สุด โดยเส้นที่หนาที่สุดแสดงถึงแบบจำลองที่พอดีที่สุด และเส้นหนาอื่นๆ แสดงถึงแบบจำลองที่ WAIC ไม่แตกต่างอย่างมีนัยสำคัญจาก WAIC ของแบบจำลองที่พอดีที่สุด B ฟังก์ชันการสลายตัวที่ใช้กับจำนวนวันนับตั้งแต่การพ่นครั้งล่าสุดซึ่งอยู่ในแบบจำลองที่พอดีที่สุดห้าอันดับแรก โดยจัดอันดับตาม WAIC เฉลี่ยในทั้งสองการทดลอง
การลดลงของจำนวนยุงลายต่อครัวเรือนโดยประมาณนั้นสัมพันธ์กับจำนวนวันนับตั้งแต่ครั้งสุดท้ายที่ฉีดพ่น สมการที่แสดงนี้แสดงถึงการลดลงเป็นอัตราส่วน โดยที่อัตราส่วนอัตรา (RR) คืออัตราส่วนของสถานการณ์การฉีดพ่นเทียบกับค่าพื้นฐานเมื่อไม่ฉีดพ่น
แบบจำลองประเมินว่าประสิทธิภาพการพ่นลดลงร้อยละ 50 ประมาณ 28 วันหลังจากการพ่น ในขณะที่ประชากรยุงลาย Aedes aegypti เกือบจะฟื้นตัวเต็มที่ประมาณ 50–60 วันหลังจากการพ่น
ในการศึกษาครั้งนี้ เราอธิบายผลกระทบของการพ่นสารไพรีทรอยด์ปริมาณต่ำพิเศษภายในอาคารต่อความอุดมสมบูรณ์ของยุงลายบ้านเรือน โดยพิจารณาจากระยะเวลาและขอบเขตพื้นที่ในการพ่นสารใกล้บ้านเรือน ความเข้าใจที่ดีขึ้นเกี่ยวกับระยะเวลาและขอบเขตพื้นที่ของผลกระทบของการพ่นสารต่อประชากรยุงลายบ้านเรือนจะช่วยระบุเป้าหมายที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการครอบคลุมพื้นที่และความถี่ในการพ่นสารที่จำเป็นระหว่างการแทรกแซงการควบคุมแมลง และให้ข้อมูลการสร้างแบบจำลองที่เปรียบเทียบกลยุทธ์การควบคุมแมลงที่มีศักยภาพต่างๆ ผลการศึกษาของเราแสดงให้เห็นว่าการลดลงของประชากรยุงลายบ้านเรือนเดียวเกิดจากการพ่นสารภายในบ้านเรือนเดียวกัน ในขณะที่การพ่นสารภายในบ้านเรือนใกล้เคียงไม่มีผลกระทบเพิ่มเติม ผลกระทบของการพ่นสารต่อความอุดมสมบูรณ์ของยุงลายบ้านเรือนนั้นขึ้นอยู่กับเวลาเป็นหลักตั้งแต่การพ่นสารครั้งสุดท้าย และค่อยๆ ลดลงในช่วงเวลา 60 วัน ไม่พบการลดลงของประชากรยุงลายบ้านเรือนเพิ่มเติมอันเป็นผลจากผลกระทบสะสมของการพ่นสารหลายครั้งในบ้านเรือน กล่าวโดยสรุป จำนวนของยุงลายบ้านเรือนลดลง จำนวนยุงลาย Aedes aegypti ในครัวเรือนหนึ่งขึ้นอยู่กับเวลาที่ผ่านไปนับตั้งแต่ครั้งสุดท้ายที่มีการพ่นยาในครัวเรือนนั้น
ข้อจำกัดที่สำคัญประการหนึ่งของการศึกษาของเราคือ เราไม่ได้ควบคุมอายุของยุงลาย Aedes aegypti ที่เก็บมาได้ การวิเคราะห์ก่อนหน้านี้ของการทดลองเหล่านี้ [14] พบแนวโน้มการกระจายตัวของยุงตัวเมียที่โตเต็มวัยในช่วงอายุที่น้อยกว่า (สัดส่วนของยุงตัวเมียที่ไม่เคยออกลูกเพิ่มขึ้น) ในพื้นที่ที่ได้รับการบำบัดด้วย L-2014 เมื่อเทียบกับพื้นที่กันชน ดังนั้น แม้ว่าเราจะไม่พบผลเชิงอธิบายเพิ่มเติมของการพ่นยาในครัวเรือนใกล้เคียงต่อความอุดมสมบูรณ์ของ A. aegypti ในครัวเรือนใดครัวเรือนหนึ่ง แต่เราไม่สามารถมั่นใจได้ว่าไม่มีผลกระทบในระดับภูมิภาคต่อพลวัตของประชากร A. aegypti ในพื้นที่ที่เกิดการพ่นยาบ่อยครั้ง
ข้อจำกัดอื่นๆ ของการศึกษาของเรา ได้แก่ การไม่สามารถอธิบายการพ่นยาฉุกเฉินที่กระทรวงสาธารณสุขดำเนินการประมาณ 2 เดือนก่อนการพ่นยาทดลอง L-2014 เนื่องจากขาดข้อมูลรายละเอียดเกี่ยวกับสถานที่และระยะเวลา การวิเคราะห์ก่อนหน้านี้แสดงให้เห็นว่าการพ่นยาเหล่านี้มีผลกระทบที่คล้ายคลึงกันในพื้นที่ศึกษา โดยสร้างฐานข้อมูลพื้นฐานร่วมกันสำหรับความหนาแน่นของยุงลาย Aedes aegypti อันที่จริง ประชากรยุงลาย Aedes aegypti เริ่มฟื้นตัวเมื่อดำเนินการพ่นยาทดลอง [14] นอกจากนี้ ความแตกต่างของผลลัพธ์ระหว่างช่วงการทดลองทั้งสองช่วงอาจเกิดจากความแตกต่างในการออกแบบการศึกษาและความอ่อนไหวที่แตกต่างกันของยุงลาย Aedes aegypti ต่อไซเปอร์เมทริน โดย S-2013 มีความไวมากกว่า L-2014 [14] เราขอรายงานผลลัพธ์ที่สอดคล้องกันมากที่สุดจากการศึกษาทั้งสองครั้ง และรวมแบบจำลองที่พอดีกับการทดลอง L-2014 เป็นแบบจำลองสุดท้ายของเรา เนื่องจากการออกแบบการทดลอง L-2014 เหมาะสมกว่าสำหรับการประเมินผลกระทบของการฉีดพ่นล่าสุดต่อประชากรยุงลาย Aedes aegypti และประชากรยุงลาย Aedes aegypti ในท้องถิ่นได้พัฒนาความต้านทานต่อไพรีทรอยด์ในช่วงปลายปี 2014 [41] เราจึงถือว่าแบบจำลองนี้เป็นตัวเลือกที่อนุรักษ์นิยมมากกว่าและเหมาะสมกว่าสำหรับการบรรลุวัตถุประสงค์ของการศึกษาครั้งนี้
ความลาดชันที่ค่อนข้างราบเรียบของเส้นโค้งการสลายตัวของละอองที่สังเกตได้ในการศึกษานี้อาจเกิดจากอัตราการสลายตัวของไซเปอร์เมทรินและพลวัตของประชากรยุงร่วมกัน ยาฆ่าแมลงไซเปอร์เมทรินที่ใช้ในการศึกษานี้เป็นไพรีทรอยด์ที่สลายตัวโดยหลักผ่านการสลายตัวด้วยแสงและการไฮโดรไลซิส (DT50 = 2.6–3.6 วัน) [ 44 ] แม้ว่าโดยทั่วไปแล้วไพรีทรอยด์จะสลายตัวอย่างรวดเร็วหลังจากใช้และมีสารตกค้างเพียงเล็กน้อย แต่ในอาคาร อัตราการสลายตัวของไพรีทรอยด์จะช้ากว่ามากเมื่อเทียบกับในที่โล่งแจ้ง และการศึกษาหลายชิ้นแสดงให้เห็นว่าไซเปอร์เมทรินสามารถคงอยู่ในอากาศภายในอาคารและฝุ่นละอองได้นานหลายเดือนหลังการฉีดพ่น [45,46,47] บ้านในเมืองอิคีโตสมักสร้างขึ้นในทางเดินแคบๆ ที่มืดมิดและมีหน้าต่างเพียงไม่กี่บาน ซึ่งอาจอธิบายได้ว่าทำไมอัตราการสลายตัวที่ลดลงเนื่องจากการสลายตัวด้วยแสง [14] นอกจากนี้ ไซเปอร์เมทรินยังมีพิษสูงต่อยุงลาย Aedes aegypti ที่อ่อนไหวในปริมาณต่ำ (LD50 ≤ 0.001 ppm) [48] เนื่องจากไซเปอร์เมทรินที่ตกค้างมีลักษณะไม่ชอบน้ำ จึงไม่น่าจะส่งผลต่อลูกน้ำยุงน้ำ ซึ่งเป็นเหตุผลที่ยุงตัวเต็มวัยฟื้นตัวจากแหล่งที่อยู่อาศัยของลูกน้ำที่เคลื่อนไหวอยู่ตลอดเวลาตามที่อธิบายไว้ในการศึกษาดั้งเดิม โดยยุงตัวเมียที่ไม่ได้วางไข่ในพื้นที่ที่ได้รับการบำบัดจะมีสัดส่วนสูงกว่าในพื้นที่กันชน [14] วงจรชีวิตของยุงลาย Aedes aegypti จากไข่เป็นตัวเต็มวัยอาจใช้เวลา 7 ถึง 10 วัน ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและชนิดของยุง [49] ความล่าช้าในการฟื้นตัวของประชากรยุงตัวเต็มวัยอาจอธิบายเพิ่มเติมได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าไซเปอร์เมทรินที่ตกค้างจะฆ่าหรือขับไล่ยุงตัวเต็มวัยที่เพิ่งโผล่ออกมาและยุงตัวเต็มวัยบางตัวที่ถูกนำเข้ามาในพื้นที่ที่ไม่เคยได้รับการรักษามาก่อน รวมถึงการลดลงของการวางไข่เนื่องจากจำนวนยุงตัวเต็มวัยลดลง [22, 50]
แบบจำลองที่รวมประวัติการฉีดพ่นในครัวเรือนในอดีตทั้งหมดมีความแม่นยำต่ำกว่าและประเมินผลได้อ่อนแอกว่าแบบจำลองที่รวมเฉพาะวันที่ฉีดพ่นล่าสุดเท่านั้น ไม่ควรนำสิ่งนี้เป็นหลักฐานว่าไม่จำเป็นต้องทำการบำบัดซ้ำในแต่ละครัวเรือน การฟื้นตัวของประชากร A. aegypti ที่สังเกตได้ในการศึกษาของเรา รวมถึงในการศึกษาก่อนหน้านี้ [14] ไม่นานหลังจากการฉีดพ่น แสดงให้เห็นว่าจำเป็นต้องทำการบำบัดซ้ำครัวเรือนในความถี่ที่กำหนดโดยพลวัตการแพร่เชื้อในท้องถิ่น เพื่อระงับ A. aegypti อีกครั้ง ความถี่ในการฉีดพ่นควรตั้งเป้าหมายเป็นหลักเพื่อลดความน่าจะเป็นของการติดเชื้อ Aedes aegypti ตัวเมีย ซึ่งจะถูกกำหนดโดยระยะเวลาที่คาดไว้ของระยะฟักตัวภายนอก (EIP) – เวลาที่เวกเตอร์ที่กินเลือดที่ติดเชื้อจะแพร่เชื้อไปยังโฮสต์ตัวต่อไป ในทางกลับกัน EIP จะขึ้นอยู่กับสายพันธุ์ของไวรัส อุณหภูมิ และปัจจัยอื่นๆ ตัวอย่างเช่น ในกรณีของไข้เลือดออก แม้ว่าการพ่นยาฆ่าแมลงจะฆ่าพาหะที่ติดเชื้อทั้งหมดได้ แต่ประชากรมนุษย์ก็อาจยังคงแพร่เชื้อได้เป็นเวลา 14 วัน และอาจแพร่เชื้อไปยังยุงที่โผล่ออกมาใหม่ได้ [54] เพื่อควบคุมการแพร่กระจายของไข้เลือดออก ช่วงเวลาระหว่างการพ่นยาฆ่าแมลงควรสั้นกว่าช่วงเวลาระหว่างการใช้ยาฆ่าแมลงเพื่อกำจัดยุงที่โผล่ออกมาใหม่ซึ่งอาจกัดโฮสต์ที่ติดเชื้อก่อนที่จะแพร่เชื้อไปยังยุงตัวอื่นได้ เจ็ดวันสามารถใช้เป็นแนวทางและเป็นหน่วยวัดที่สะดวกสำหรับหน่วยงานควบคุมพาหะได้ ดังนั้น การพ่นยาฆ่าแมลงรายสัปดาห์เป็นเวลาอย่างน้อย 3 สัปดาห์ (เพื่อครอบคลุมระยะเวลาแพร่เชื้อทั้งหมดของโฮสต์) จึงเพียงพอที่จะป้องกันการแพร่กระจายของไข้เลือดออกได้ และผลการศึกษาของเราบ่งชี้ว่าประสิทธิภาพของการพ่นยาครั้งก่อนจะไม่ลดลงอย่างมีนัยสำคัญในช่วงเวลาดังกล่าว [13] อันที่จริง ในเมืองอิคีโตส เจ้าหน้าที่สาธารณสุขสามารถลดการแพร่กระจายของไข้เลือดออกได้สำเร็จระหว่างการระบาด โดยการพ่นยาฆ่าแมลงปริมาณน้อยมาก 3 รอบในพื้นที่ปิดเป็นเวลาหลายสัปดาห์ถึงหลายเดือน
ในที่สุด ผลการศึกษาของเราแสดงให้เห็นว่าผลกระทบของการฉีดพ่นภายในอาคารจำกัดอยู่แค่ในครัวเรือนที่ฉีดพ่น และการฉีดพ่นครัวเรือนใกล้เคียงไม่ได้ทำให้ประชากรยุงลาย Aedes aegypti ลดลงอีก ยุงลาย Aedes aegypti ที่โตเต็มวัยสามารถอยู่ใกล้หรือภายในบ้านซึ่งยุงจะฟักออกมา รวมตัวกันห่างออกไปได้ถึง 10 เมตร และเดินทางได้เป็นระยะทางเฉลี่ย 106 เมตร[36] ดังนั้น การฉีดพ่นบริเวณรอบบ้านอาจไม่มีผลสำคัญต่อจำนวนยุงลาย Aedes aegypti ในบ้านหลังนั้น ซึ่งสนับสนุนการค้นพบก่อนหน้านี้ที่ว่าการฉีดพ่นภายนอกหรือรอบบ้านไม่มีผลใดๆ [18, 55] อย่างไรก็ตาม ดังที่กล่าวไว้ข้างต้น อาจมีผลกระทบในระดับภูมิภาคต่อพลวัตของประชากรยุงลาย Aedes aegypti ซึ่งแบบจำลองของเราไม่สามารถตรวจจับได้