การวิเคราะห์เชิงปริภูมิและเวลาของผลกระทบของการพ่นยาฆ่าแมลงปริมาตรเล็กพิเศษในร่มต่อความหนาแน่นของยุงลายบ้าน | ศัตรูพืชและพาหะ

โครงการนี้วิเคราะห์ข้อมูลจากการทดลองขนาดใหญ่สองครั้ง ซึ่งเกี่ยวข้องกับการฉีดพ่นสารไพรีทรอยด์ภายในอาคารหกรอบ เป็นระยะเวลาสองปี ในเมืองอิกีโตส ในป่าอเมซอนของเปรู เราได้พัฒนาแบบจำลองเชิงพื้นที่หลายระดับเพื่อระบุสาเหตุของการลดลงของประชากรยุงลาย (Aedes aegypti) ซึ่งเกิดจาก (i) การใช้สารกำจัดแมลงแบบปริมาตรต่ำพิเศษ (ULV) ในครัวเรือนเมื่อเร็วๆ นี้ และ (ii) การใช้สารกำจัดแมลงแบบ ULV ในครัวเรือนใกล้เคียง เราได้เปรียบเทียบความเหมาะสมของแบบจำลองกับรูปแบบการถ่วงน้ำหนักประสิทธิภาพการฉีดพ่นที่เป็นไปได้หลากหลายรูปแบบ โดยพิจารณาจากฟังก์ชันการสลายตัวตามเวลาและพื้นที่ที่แตกต่างกัน เพื่อวิเคราะห์ผลกระทบที่ล่าช้าของสารกำจัดแมลงแบบ ULV
ผลการศึกษาของเราบ่งชี้ว่าการลดลงของปริมาณเชื้อ A. aegypti ภายในครัวเรือนหนึ่งส่วนใหญ่เกิดจากการฉีดพ่นยาฆ่าแมลงภายในครัวเรือนเดียวกัน ในขณะที่การฉีดพ่นยาฆ่าแมลงในครัวเรือนใกล้เคียงไม่มีผลกระทบเพิ่มเติม ควรประเมินประสิทธิภาพของกิจกรรมการฉีดพ่นยาฆ่าแมลงโดยพิจารณาจากระยะเวลานับตั้งแต่การฉีดพ่นครั้งสุดท้าย เนื่องจากเราไม่พบผลกระทบสะสมจากการฉีดพ่นยาฆ่าแมลงครั้งต่อๆ ไป จากแบบจำลองของเรา เราประเมินว่าประสิทธิภาพการฉีดพ่นยาฆ่าแมลงลดลง 50% ประมาณ 28 วันหลังจากการฉีดพ่นยาฆ่าแมลง
การลดลงของจำนวนยุงลายบ้านในครัวเรือนส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับจำนวนวันนับตั้งแต่ครั้งสุดท้ายที่ได้รับการบำบัดในครัวเรือนนั้นๆ ซึ่งเน้นย้ำถึงความสำคัญของการฉีดพ่นในบริเวณที่มีความเสี่ยงสูง โดยความถี่ในการฉีดพ่นขึ้นอยู่กับพลวัตของการแพร่กระจายในพื้นที่
ยุงลายบ้าน (Aedes aegypti) เป็นพาหะหลักของไวรัสอาร์โบหลายชนิดที่สามารถก่อให้เกิดการระบาดใหญ่ได้ รวมถึงไวรัสเดงกี (DENV) ไวรัสชิคุนกุนยา และไวรัสซิกา ยุงชนิดนี้กินคนเป็นหลักและมักกินคนเป็นอาหาร ยุงชนิดนี้ปรับตัวได้ดีกับสภาพแวดล้อมในเมือง [1,2,3,4] และเคยอาศัยอยู่หลายพื้นที่ในเขตร้อนและกึ่งเขตร้อน [5] ในหลายภูมิภาคเหล่านี้ การระบาดของไข้เลือดออกจะเกิดขึ้นซ้ำเป็นระยะๆ ส่งผลให้มีผู้ป่วยประมาณ 390 ล้านรายต่อปี [6, 7] ในกรณีที่ไม่มีการรักษาหรือวัคซีนที่มีประสิทธิภาพและหาได้ง่าย การป้องกันและควบคุมการแพร่เชื้อไข้เลือดออกต้องอาศัยการลดจำนวนประชากรยุงผ่านมาตรการควบคุมพาหะต่างๆ ซึ่งโดยทั่วไปจะใช้การฉีดพ่นยาฆ่าแมลงที่มุ่งเป้าไปที่ยุงตัวเต็มวัย [8]
ในการศึกษานี้ เราใช้ข้อมูลจากการทดลองภาคสนามขนาดใหญ่สองครั้งที่จำลองขึ้นใหม่ ซึ่งเป็นการพ่นสารไพรีทรอยด์ปริมาณต่ำพิเศษภายในอาคารในเมืองอิกีโตส ในป่าอเมซอนของเปรู [14] เพื่อประเมินผลกระทบเชิงพื้นที่และเวลาของการพ่นสารไพรีทรอยด์ปริมาณต่ำพิเศษต่อความอุดมสมบูรณ์ของยุงลายบ้าน (Aedes aegypti) นอกเหนือจากครัวเรือนแต่ละครัวเรือน งานวิจัยก่อนหน้านี้ได้ประเมินผลกระทบของการบำบัดด้วยปริมาณต่ำพิเศษ โดยพิจารณาจากว่าครัวเรือนนั้นอยู่ในหรืออยู่นอกพื้นที่การแทรกแซงที่ใหญ่กว่า ในการศึกษานี้ เราพยายามวิเคราะห์ผลกระทบของการบำบัดในระดับที่ละเอียดขึ้นในระดับครัวเรือนแต่ละครัวเรือน เพื่อทำความเข้าใจถึงผลสัมฤทธิ์ของการบำบัดภายในครัวเรือนเมื่อเทียบกับการบำบัดในครัวเรือนใกล้เคียง ในด้านเวลา เราได้ประเมินผลกระทบสะสมของการพ่นสารซ้ำเมื่อเทียบกับการพ่นสารครั้งล่าสุดต่อการลดความอุดมสมบูรณ์ของยุงลายบ้าน (Aedes aegypti) ในครัวเรือน เพื่อทำความเข้าใจความถี่ของการพ่นสารที่จำเป็น และเพื่อประเมินการลดลงของประสิทธิภาพการพ่นสารเมื่อเวลาผ่านไป การวิเคราะห์นี้สามารถช่วยในการพัฒนากลยุทธ์การควบคุมเวกเตอร์และให้ข้อมูลสำหรับการกำหนดค่าพารามิเตอร์ของแบบจำลองเพื่อคาดการณ์ประสิทธิผล [22, 23, 24]
ภาพจำลองแบบระยะห่างวงแหวนที่ใช้ในการคำนวณสัดส่วนของครัวเรือนภายในวงแหวน ณ ระยะทางที่กำหนดจากครัวเรือน i ที่ได้รับยาฆ่าแมลงในสัปดาห์ก่อนหน้า t (ครัวเรือน i ทั้งหมดอยู่ภายในระยะ 1,000 เมตรจากเขตกันชน) ในตัวอย่างนี้จาก L-2014 ครัวเรือน i อยู่ในพื้นที่ที่ได้รับยาฆ่าแมลง และได้ทำการสำรวจตัวเต็มวัยหลังจากการพ่นยารอบที่สอง วงแหวนระยะห่างอ้างอิงจากระยะทางที่ยุงลายบ้าน (Aedes aegypti) บิน วงแหวนระยะห่าง B อ้างอิงจากการกระจายตัวแบบสม่ำเสมอทุกๆ 100 เมตร
เราได้ทดสอบการวัดแบบง่าย b โดยการคำนวณสัดส่วนของครัวเรือนภายในวงแหวนที่ระยะทางที่กำหนดจากครัวเรือน i ที่ได้รับการบำบัดด้วยยาฆ่าแมลงในสัปดาห์ก่อนหน้า t (ไฟล์เพิ่มเติม 1: ตารางที่ 4)
โดยที่ h คือจำนวนครัวเรือนในวงแหวน r และ r คือระยะห่างระหว่างวงแหวนและครัวเรือน i ระยะห่างระหว่างวงแหวนคำนวณโดยพิจารณาจากปัจจัยต่อไปนี้:
ความพอดีของแบบจำลองสัมพัทธ์ของฟังก์ชันผลกระทบการฉีดพ่นภายในครัวเรือนแบบถ่วงน้ำหนักตามเวลา เส้นสีแดงที่หนากว่าแสดงถึงแบบจำลองที่เหมาะสมที่สุด โดยเส้นที่หนาที่สุดแสดงถึงแบบจำลองที่เหมาะสมที่สุด และเส้นหนาอื่นๆ แสดงถึงแบบจำลองที่มีค่า WAIC ไม่แตกต่างจาก WAIC ของแบบจำลองที่เหมาะสมที่สุดอย่างมีนัยสำคัญ B ฟังก์ชันการสลายตัวที่ใช้กับจำนวนวันนับตั้งแต่การฉีดพ่นครั้งล่าสุด ซึ่งอยู่ในห้าอันดับแรกของแบบจำลองที่เหมาะสมที่สุด โดยจัดอันดับตามค่าเฉลี่ย WAIC ในทั้งสองการทดลอง
การลดลงของจำนวนยุงลายบ้าน (Aedes aegypti) ต่อครัวเรือนโดยประมาณสัมพันธ์กับจำนวนวันนับตั้งแต่การฉีดพ่นครั้งสุดท้าย สมการที่แสดงนี้แสดงการลดลงเป็นอัตราส่วน โดยที่อัตราส่วนอัตรา (RR) คืออัตราส่วนระหว่างสถานการณ์การฉีดพ่นกับค่าพื้นฐานเมื่อไม่มีการฉีดพ่น
แบบจำลองประเมินว่าประสิทธิภาพการพ่นลดลง 50% ประมาณ 28 วันหลังจากการพ่น ในขณะที่ประชากรยุงลาย Aedes aegypti ฟื้นตัวเกือบเต็มที่ประมาณ 50–60 วันหลังจากการพ่น
ในการศึกษานี้ เราได้อธิบายผลกระทบของการพ่นสารไพรีทรอยด์ปริมาณต่ำพิเศษภายในอาคารต่อความอุดมสมบูรณ์ของยุงลายบ้าน (Aedes aegypti) ในครัวเรือน โดยพิจารณาจากระยะเวลาและขอบเขตเชิงพื้นที่ของการพ่นยาใกล้บ้าน ความเข้าใจที่ดีขึ้นเกี่ยวกับระยะเวลาและขอบเขตเชิงพื้นที่ของผลกระทบของการพ่นยาต่อประชากรยุงลายบ้าน (Aedes aegypti) จะช่วยระบุเป้าหมายที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการครอบคลุมพื้นที่และความถี่ในการพ่นยาที่จำเป็นในระหว่างการแทรกแซงการควบคุมพาหะนำโรค และใช้เป็นข้อมูลในการสร้างแบบจำลองเปรียบเทียบกลยุทธ์การควบคุมพาหะนำโรคต่างๆ ที่เป็นไปได้ ผลการศึกษาของเราแสดงให้เห็นว่าการลดลงของประชากรยุงลายบ้าน (Aedes aegypti) ภายในครัวเรือนเดียวเกิดจากการพ่นยาภายในครัวเรือนเดียวกัน ในขณะที่การพ่นยาภายในครัวเรือนใกล้เคียงไม่มีผลกระทบเพิ่มเติม ผลกระทบของการพ่นยาต่อความอุดมสมบูรณ์ของยุงลายบ้าน (Aedes aegypti) ในครัวเรือนส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับระยะเวลาตั้งแต่การพ่นยาครั้งล่าสุด และค่อยๆ ลดลงในช่วง 60 วัน ไม่พบการลดลงของประชากรยุงลายบ้าน (Aedes aegypti) เพิ่มเติมอันเป็นผลมาจากผลสะสมของการพ่นยาหลายครั้งในบ้าน กล่าวโดยสรุปคือ จำนวนยุงลายบ้านลดลง จำนวนยุงลายในบ้านหนึ่งหลังขึ้นอยู่กับระยะเวลาที่ผ่านไปนับตั้งแต่ครั้งสุดท้ายที่มีการพ่นยาในบ้านนั้น
ข้อจำกัดสำคัญของการศึกษาของเราคือ เราไม่ได้ควบคุมอายุของยุงลายบ้าน (Aedes aegypti) ตัวเต็มวัยที่เก็บรวบรวมได้ การวิเคราะห์ก่อนหน้านี้ของการทดลองเหล่านี้ [14] พบแนวโน้มการกระจายตัวของยุงตัวเมียที่โตเต็มวัยในช่วงอายุที่น้อยกว่า (สัดส่วนของยุงตัวเมียที่ยังไม่เคยออกลูก) ในพื้นที่ที่ได้รับการบำบัดด้วย L-2014 เมื่อเทียบกับพื้นที่กันชน ดังนั้น แม้ว่าเราจะไม่พบผลเชิงอธิบายเพิ่มเติมของการพ่นยาฆ่าแมลงในครัวเรือนใกล้เคียงต่อความอุดมสมบูรณ์ของยุงลายบ้าน (A. aegypti) ในครัวเรือนใดครัวเรือนหนึ่ง แต่เราไม่สามารถมั่นใจได้ว่าไม่มีผลกระทบในระดับภูมิภาคต่อพลวัตของประชากรยุงลายบ้าน (A. aegypti) ในพื้นที่ที่มีการพ่นยาฆ่าแมลงบ่อยครั้ง
ข้อจำกัดอื่นๆ ของการศึกษาของเรา ได้แก่ การไม่สามารถอธิบายการพ่นยาฉุกเฉินที่กระทรวงสาธารณสุขดำเนินการประมาณ 2 เดือนก่อนการพ่นยาทดลอง L-2014 เนื่องจากขาดข้อมูลรายละเอียดเกี่ยวกับสถานที่และช่วงเวลา การวิเคราะห์ก่อนหน้านี้แสดงให้เห็นว่าการพ่นยาเหล่านี้มีผลกระทบที่คล้ายคลึงกันทั่วพื้นที่ศึกษา ซึ่งเป็นพื้นฐานร่วมกันสำหรับความหนาแน่นของยุงลายบ้าน (Aedes aegypti) อันที่จริง ประชากรยุงลายบ้าน (Aedes aegypti) เริ่มฟื้นตัวเมื่อดำเนินการพ่นยาทดลอง [14] นอกจากนี้ ความแตกต่างของผลการทดลองระหว่างสองช่วงการทดลองอาจเป็นผลมาจากความแตกต่างของรูปแบบการศึกษาและความไวที่แตกต่างกันของยุงลายบ้านต่อไซเพอร์เมทริน โดยยุงลายบ้าน S-2013 มีความไวมากกว่า L-2014 [14] เรารายงานผลลัพธ์ที่สอดคล้องกันมากที่สุดจากการศึกษาทั้งสอง และได้รวมแบบจำลองที่สอดคล้องกับการทดลอง L-2014 ไว้เป็นแบบจำลองสุดท้ายของเรา เนื่องจากการออกแบบการทดลอง L-2014 เหมาะสมกว่าสำหรับการประเมินผลกระทบของการฉีดพ่นเมื่อเร็วๆ นี้ต่อประชากรยุงลาย Aedes aegypti และประชากรยุงลาย Aedes aegypti ในพื้นที่ได้พัฒนาความต้านทานต่อไพรีทรอยด์ในช่วงปลายปี 2014 [41] เราจึงถือว่าแบบจำลองนี้เป็นทางเลือกที่อนุรักษ์นิยมมากกว่าและเหมาะสมกว่าในการบรรลุวัตถุประสงค์ของการศึกษาครั้งนี้
ความลาดชันที่ค่อนข้างราบเรียบของเส้นโค้งการสลายตัวของสารพ่นที่สังเกตได้ในการศึกษานี้อาจเกิดจากอัตราการสลายตัวของไซเพอร์เมทรินและพลวัตของประชากรยุงร่วมกัน สารฆ่าแมลงไซเพอร์เมทรินที่ใช้ในการศึกษานี้เป็นสารไพรีทรอยด์ที่ย่อยสลายได้โดยการสลายด้วยแสงและการไฮโดรไลซิสเป็นหลัก (DT50 = 2.6–3.6 วัน) [ 44 ] แม้ว่าโดยทั่วไปแล้วสารไพรีทรอยด์จะย่อยสลายได้อย่างรวดเร็วหลังจากการใช้และมีสารตกค้างน้อยมาก แต่อัตราการย่อยสลายของสารไพรีทรอยด์จะช้ากว่าในอาคารมากเมื่อเทียบกับภายนอกอาคาร และการศึกษาหลายชิ้นแสดงให้เห็นว่าไซเพอร์เมทรินสามารถคงอยู่ในอากาศภายในอาคารและฝุ่นละอองได้นานหลายเดือนหลังจากการฉีดพ่น [45,46,47] บ้านเรือนในเมืองอิควิโตสมักสร้างในทางเดินแคบๆ มืดๆ มีหน้าต่างน้อย ซึ่งอาจอธิบายอัตราการย่อยสลายที่ลดลงเนื่องจากการสลายตัวด้วยแสง [14] นอกจากนี้ ไซเพอร์เมทรินยังมีพิษสูงต่อยุงลายบ้าน (Aedes aegypti) ที่ไวต่อยาในปริมาณต่ำ (LD50 ≤ 0.001 ppm) [48] เนื่องจากไซเพอร์เมทรินที่ตกค้างมีคุณสมบัติไม่ชอบน้ำ จึงไม่น่าจะส่งผลกระทบต่อลูกน้ำยุงน้ำ ซึ่งเป็นเหตุผลที่อธิบายการฟื้นตัวของยุงตัวเต็มวัยจากแหล่งที่อยู่อาศัยของลูกน้ำที่ยังคงใช้งานอยู่เมื่อเวลาผ่านไปตามที่อธิบายไว้ในการศึกษาครั้งแรก โดยพบว่ายุงตัวเมียที่ไม่ได้วางไข่ในพื้นที่ที่ได้รับการบำบัดมีสัดส่วนที่สูงกว่าในพื้นที่กันชน [14] วงจรชีวิตของยุงลายบ้านจากไข่เป็นตัวเต็มวัยอาจใช้เวลา 7 ถึง 10 วัน ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและชนิดของยุง [49] ความล่าช้าในการฟื้นตัวของประชากรยุงตัวเต็มวัยอาจอธิบายเพิ่มเติมได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าไซเพอร์เมทรินที่ตกค้างสามารถฆ่าหรือขับไล่ยุงตัวเต็มวัยที่เพิ่งเกิดใหม่และยุงตัวเต็มวัยที่ถูกนำเข้ามาจากพื้นที่ที่ไม่เคยได้รับการรักษา รวมถึงการลดลงของการวางไข่เนื่องจากจำนวนยุงตัวเต็มวัยที่ลดลง [22, 50]
แบบจำลองที่รวมประวัติการฉีดพ่นยาฆ่าแมลงในครัวเรือนในอดีตทั้งหมดมีความแม่นยำต่ำกว่าและค่าประมาณผลกระทบต่ำกว่าแบบจำลองที่รวมเฉพาะวันที่ฉีดพ่นยาฆ่าแมลงครั้งล่าสุด ไม่ควรนำข้อมูลนี้ไปใช้เป็นหลักฐานว่าครัวเรือนแต่ละครัวเรือนไม่จำเป็นต้องได้รับการรักษาซ้ำ การฟื้นตัวของประชากร A. aegypti ที่สังเกตได้ในการศึกษาของเรา รวมถึงในการศึกษาก่อนหน้า [14] ไม่นานหลังจากการฉีดพ่นยาฆ่าแมลง ชี้ให้เห็นว่าครัวเรือนจำเป็นต้องได้รับการรักษาซ้ำในความถี่ที่กำหนดโดยพลวัตการแพร่เชื้อในท้องถิ่นเพื่อยับยั้ง A. aegypti อีกครั้ง ความถี่ในการฉีดพ่นยาฆ่าแมลงควรมุ่งเน้นไปที่การลดความน่าจะเป็นของการติดเชื้อ Aedes aegypti ตัวเมีย ซึ่งจะพิจารณาจากระยะเวลาที่คาดว่าจะเกิดขึ้นของระยะฟักตัวภายนอก (EIP) ซึ่งเป็นเวลาที่พาหะที่กินเลือดที่ติดเชื้อแล้วสามารถแพร่เชื้อไปยังโฮสต์ตัวถัดไปได้ ในทางกลับกัน EIP จะขึ้นอยู่กับสายพันธุ์ของไวรัส อุณหภูมิ และปัจจัยอื่นๆ ตัวอย่างเช่น ในกรณีของไข้เลือดออก แม้ว่าการพ่นยาฆ่าแมลงจะฆ่าพาหะนำโรคที่ติดเชื้อได้ทั้งหมด แต่ประชากรมนุษย์อาจยังคงแพร่เชื้อได้นานถึง 14 วัน และอาจแพร่เชื้อไปยังยุงที่บินใหม่ได้ [54] เพื่อควบคุมการแพร่ระบาดของไข้เลือดออก ช่วงเวลาระหว่างการพ่นยาฆ่าแมลงควรสั้นกว่าช่วงเวลาระหว่างการใช้ยาฆ่าแมลง เพื่อกำจัดยุงที่บินใหม่ที่อาจกัดยุงที่ติดเชื้อก่อนที่จะแพร่เชื้อไปยังยุงตัวอื่น เจ็ดวันสามารถใช้เป็นแนวทางและเป็นหน่วยวัดที่สะดวกสำหรับหน่วยงานควบคุมพาหะนำโรค ดังนั้น การพ่นยาฆ่าแมลงรายสัปดาห์เป็นเวลาอย่างน้อย 3 สัปดาห์ (เพื่อให้ครอบคลุมระยะเวลาการติดเชื้อทั้งหมดของยุงที่ติดเชื้อ) จึงเพียงพอที่จะป้องกันการแพร่เชื้อของไข้เลือดออก และผลการศึกษาของเราชี้ให้เห็นว่าประสิทธิภาพของการพ่นยาฆ่าแมลงครั้งก่อนจะไม่ลดลงอย่างมีนัยสำคัญเมื่อถึงเวลานั้น [13] อันที่จริง ในจังหวัดอิควิโตส เจ้าหน้าที่สาธารณสุขประสบความสำเร็จในการลดการแพร่กระจายของไข้เลือดออกระหว่างการระบาด โดยการพ่นยาฆ่าแมลงปริมาณต่ำมากสามรอบในพื้นที่ปิดเป็นระยะเวลาหลายสัปดาห์ถึงหลายเดือน
สุดท้าย ผลการศึกษาของเราแสดงให้เห็นว่าผลกระทบของการฉีดพ่นภายในอาคารจำกัดอยู่เฉพาะครัวเรือนที่ฉีดพ่น และการฉีดพ่นครัวเรือนใกล้เคียงไม่ได้ลดจำนวนยุงลายบ้าน (Aedes aegypti) ลงอีก ยุงลายบ้านที่โตเต็มวัยสามารถอยู่ใกล้หรือภายในบ้านที่พวกมันฟักไข่ รวมตัวกันได้ไกลถึง 10 เมตร และเดินทางได้ไกลเฉลี่ย 106 เมตร[36] ดังนั้น การฉีดพ่นบริเวณรอบบ้านอาจไม่ส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อจำนวนยุงลายบ้าน (Aedes aegypti) ในบ้านนั้น ซึ่งสนับสนุนผลการศึกษาก่อนหน้านี้ที่ว่าการฉีดพ่นภายนอกหรือรอบบ้านไม่มีผลกระทบใดๆ [18, 55] อย่างไรก็ตาม ดังที่ได้กล่าวไปแล้ว อาจมีผลกระทบในระดับภูมิภาคต่อพลวัตของประชากรยุงลายบ้าน (A. aegypti) ซึ่งแบบจำลองของเราไม่สามารถตรวจจับได้