The Statistical model of foot and mouth disease outbreak in Chiang Mai

แบบจำลองเชิงสถิติของการระบาดโรคปากและเท้าเปื่อยในเชียงใหม่

Name: Chalutwan Sansamur

LCSH: Foot-and-mouth disease -- Chiangmai

LCSH: Foot-and-mouth disease -- Epidemiology

LCSH: Foot-and-Mouth Disease - Transmission

Abstract: Foot and mouth disease (FMD) is considered a highly contagious transboundary disease of cloven-hoofed animals as cattle. Over the previous decade, FMD has become endemic to northern Thailand. FMD outbreaks were reported in Mae On, San Kamphaeng and San Sai districts in Chiang Mai Province from 2015 to 2016. Hence, three analytical epidemiology methods including two data sources capture-recapture (CR) method, modeling FMD risk factors and spatio-temporal analysis, and social network analysis were applied in this study. The objectives of this study were to 1) to deterministically estimate all FMD cases using CR method in three districts, Chiang Mai province, 2) to describe FMD distribution and identify the most relevant risk factors, investigate the spatio-temporal patterns of FMD outbreak and also to predict the probability of FMD occurrence identified local epidemic risk using modeling FMD risk factor and spatiotemporal analysis, and 3) to analyze the connectedness of the FMD attributes using social network analysis. First analytical epidemiology method, two independent FMD outbreak data sources including data from the Department of Livestock Development of Thailand and questionnaire survey data were analyzed using CR method. The estimate numbers of FMD outbreak farms in 2015, 2016 and 2015-2016 were 54 (95% CI = 39, 67), 213 (95% CI = 203, 223) and 264 (95% CI = 250, 277) farms, respectively. The estimated farm level prevalence for the 2015-2016 outbreak was 58.79 % (95% CI = 53.79, 63.79). The estimations provide an upper bound for the true number of FMD outbreak farms in the study area, thereby compromising the under-reporting of the disease. For the second analytical epidemiology method, this study was divided into 2 parts. Part 1, a retrospective space-time scan statistic including a space-time permutation (STP), Poisson, and Bernoulli model were conducted to detect areas of a high incidence of FMD. Results have shown that the cluster sizes of the Poisson and Bernoulli model (>20 km) were greater than this of STP model. The cluster periods from 2015 to 2016 of the Poisson model were approximately 12 months, while 1 month were identified by the Bernoulli and STP models, respectively. For part 2, the study was conducted via a faceto- face interview questionnaire survey at 140 FMD outbreak farms and 307 control farms using logistic and autologistic regression models. Univariable and multivariable logistic regression analyses were used to determine the association between potential risk factors and FMD outbreaks. The final logistic regression model identified factors were related to farm biosecurity, FMD vaccination administration and distance from the farms to risk areas including the purchasing of a new cow without following quarantine protocol (odds ratio (OR) = 2.41, 95% CI = 1.45, 4.05), farms located near shared cattle grazing areas in a 10 km radius (OR = 1.83, 95% CI =1.11, 3.02), FMD vaccination administration by non-official livestock personnel (OR = 2.52, 95% CI = 1.39, 4.58), farms located in a 5 km radius of cattle slaughterhouse (OR = 1.83, 95% CI = 0.99, 3.40) and history of FMD outbreaks over the previous 12 months in districts where farms were located (OR = 0.44, 95% CI = 0.22, 0.86). The logistic regression model was modified with the incorporation of an autocovariate variable to incorporate any spatial autocorrelation between geographic units. Five significant risk factor s from the final logistic regression model was modified with the incorporation of an autocovariate variable to incorporate any spatial autocorrelation between geographic units. The significant risk factor from the final autologistic regression model was the purchasing of a new cow without following the quarantine protocol (OR = 2.55, 95% CI = 2.02, 3.07). Based on the prediction results of the autologistic regression model, the probability of FMD occurrence identified a local epidemic risk that located in northern of San Sai and central of San Kamphaeng district. Apart from the third analytical epidemiology method, the cattle trader-cattle farmer (CTCF) network and the dung trader-cattle farmer (DTCF) network were created to represent direct and indirect contact of FMD transmission, respectively. A structured questionnaire was used to identify sequences of farms routinely visited by each trader. Two static weighted directed one-mode networks were constructed, and the network metrics were measured. In CTCF network, a total of 622 participants were interviewed, including 282 dairy farm owners (45.3%), 240 beef farm owners (38.6%), 3 live cattle market owners (0.48%), 55 cattle collectors (8.84%), 31 cattle traders (4.98%), 4 slaughter men (0.64%) and 7 restaurants (1.13%). The result showed 32% of cattle traders had other careers such as cattle collectors, dung traders, dairy cooperative staff members and artificial inseminators (10/31). The regular traders possessed the highest value of inand out-degree centralities (51, 63), betweenness centralities (23,072.5), and k-core values (3). In DTCF network, a total of 611 participants were interviewed, including 407 dairy farmers (45.3%), 154 beef farmers (38.6%), 15 regular traders (8.84%), 10 dealers (1.13%), 14 final purchasers (0.64%) and 11 Trader who owns cattle farm (4.98%). The regular tradesman possessed the highest value of in- and out- degree centralities (71 and 4), betweenness centralities (114.5), and k-core values (2). Two networks showed that less values of clustering coefficient and network density. These mean that the network topology was random network. Interestingly, there was no recording system for the movement of the dung trader. In addition, such traders traveled across the study area without any movement control. The advantage of this study could be used to enhance or develop the effective control measure for FMD which was dense in a movement activity. In conclusion, the application of three analytical epidemiology methods in this study provided a better understanding of the epidemiology of FMD by identifying the true status and risk factors of FMD as well as determining clusters of the disease. The finding from this study can be used for developing effective control programs of FMD in northern Thailand.

Abstract: โรคปากและเท้าเปื่อยถือเป็นโรคสัตว์ข้ามแดนที่ติดต่อได้อย่างรวดเร็วของสัตว์กีบคู่ ในช่วงทศวรรษที่ผ่านมา โรคปากเท้าเปื่อยได้กลายเป็นโรคประจำท้องถิ่นในภาคเหนือของประเทศไทยมีรายงานการระบาดของโรคปากเท้าเปื่อยในอำเภอแม่ออน สันกำแพงและสันทราย จังหวัดเชียงใหม่ระหว่างปีพ.ศ. 2558 ถึงพ.ศ. 2559 ด้วยเหตุนี้จึงมีการประยุกต์ใช้แบบจำลองทางระบาดวิทยาเชิงวิเคราะห์สามวิธี ได้แก่ วิธีการจับ-ทำเครื่องหมาย-ปล่อย-จับใหม่จากแหล่งข้อมูล 2 แห่งแบบจำลองการวิเคราะห์ปัจจัยเสี่ยงและการวิเคราะห์รูปแบบเฉพาะของกลุ่มโรคในช่วงเวลาเชิงพื้นที่ของโรคปากและเท้าเปื่อยและการวิเคราะห์เครือข่ายทางสังคม จึงถูกนำมาใช้ในการศึกษาในครั้งนี้ การศึกษานี้มีวัตถุประสงค์ดังนี้ 1) เพื่อประมาณจำนวนฟาร์มโคนมติดเชื้อโรคปากเท้าเปื่อยที่แท้จริงในพื้นที่สามอำเภอ จังหวัดเชียงใหม่ด้วยวิธีการจับ-ทำเครื่องหมาย-ปล่อย-จับใหม่ จากแหล่งข้อมูล 2 แห่ง 2) เพื่ออธิบายลักษณะการกระจายตัวระบุปัจจัยเสี่ยง และรูปแบบเฉพาะกลุ่มโรคในช่วงเวลาเชิงพื้นที่ของโรคปากและเท้าเปื่อยและเพื่อทำ ทำนายความน่าจะเป็นของความเสี่ยงของโรคระบาดในบริเวณใกล้กันโดยใช้แบบจำลองวิเคราะห์ปัจจัยเสี่ยงโรคปากและเท้าเปื่อยและรูปแบบเฉพาะกลุ่มโรคในช่วงเวลาเชิงพื้นที่ 3) เพื่อวิเคราะห์การเชื่อมโยงของคุณสมบัติสมาชิกทางสังคมที่เกี่ยวข้องกับโรคปากและเท้าเปื่อยโดยใช้การวิเคราะห์เครือข่ายการทำงาน การวิเคราะห์ทางงานระบาดวิทยาอันดับแรก คือ วิธีการจับ-ทำเครื่องหมาย-ปล่อย-จับใหม่ โดยใช้แหล่งข้อมูลการระบาดของโรคปากและเท้าเปื่อยที่เป็นอิสระต่อกัน 2 แห่ง ได้แก่ ข้อมูลจากกรมปศุสัตว์และข้อมูลการสำรวจโดยใช้แบบสอบถาม พบว่า ขนาดของจำนวนฟาร์มโคนมที่ติดเชื้อโรคปากและเท้าเปื่อยที่ประมาณในปี พ.ศ 2555 พ.ศ 2556 และ พ.ศ 2555-2556 และค่าประมาณที่ระดับความเชื่อมั่น 95% เท่ากับ 54 ฟาร์ม (95% CI = 39, 67), 213 ฟาร์ม (95% CI = 203, 223) และ 264 ฟาร์ม (95% CI = 250, 277) ตามลำดับ ค่าประมาณได้แสดงถึงขอบบนของจำนวนฟาร์มโคนมติดเชื้อโรคปากและเท้าเปื่อยที่แท้จริงที่เกิดขึ้นในพื้นที่การศึกษาซึ่งเหมาะสมกับพื้นที่ที่มีอัตราการรายงานน้อยกว่าความเป็นจริง วิธีการวิเคราะห์ทางระบาดวิทยาอันดับที่สองแบ่งการศึกษาออกเป็น 2 หัวข้อ โดยการศึกษาแรกเป็นการวิเคราะห์รูปแบบเฉพาะของกลุ่มโรคในช่วงเวลาเชิงพื้นที่การระบาดของโรคปากและเท้าเปื่อยที่ผ่านมาด้วยแบบจำลอง space-time permutation, ปัวซงและแบร์นูลลี ผลการทดลองพบว่า รูปแบบเฉพาะของกลุ่มโรคที่วิเคราะห์ด้วยแบบจำลองปัวซงและแบร์นูลลี มีขนาดใหญ่กว่ารูปแบบเฉพาะของกลุ่มโรคที่วิเคราะห์ด้วยแบบจำลอง space-time permutation ตลอดระยะเวลาการระบาดโรคปากและเท้าเปื่อยระหว่างพ.ศ. 2015 ถึง 2016 ช่วงเวลาการระบาดของรูปแบบเฉพาะของกลุ่มโรคที่วิเคราะห์ด้วยแบบจำลองปัวซงประมาณ 12 เดือนในขณะที่ช่วงเวลาการระบาดของรูปแบบเฉพาะของกลุ่มโรคที่วิเคราะห์ด้วยแบบจำลองแบร์นูลลีและ space-time permutation ถูกระบุที่ 1 เดือน ตามลำดับ การศึกษาที่สองเป็นการศึกษาโดยใช้การสำรวจแบบสอบถามสัมภาษณ์ฟาร์มโคนมที่ติดเชื้อโรคปากและเท้าเปื่อย จำนวน 140 ฟาร์มและฟาร์มควบคุมหรือฟาร์มที่ไม่ติดเชื้อปากและเท้าเปื่อยจำนวน 307 ฟาร์ม ทำการวิเคราะห์ข้อมูลด้วยแบบจำลองการวิเคราะห์ถดถอยลอจิสติกและออโต้ลอจิสติก โดยการวิเคราะห์ความสัมพันธ์แบบตัวแปรเชิงเดี่ยว และความสัมพันธ์ด้วยสถิติถดถอยพหุลอจิสติก เพื่อหาปัจจัยที่มีความสัมพันธ์ต่อการระบำดของโรคปากและเท้าเปื่อย ผลการวิเคราะห์การถดถอยพหุลอจิสติก ระบุปัจจัยที่เกี่ยวข้องกับความปลอดภัยทางชีวภาพในฟาร์ม การจัดการผู้ปฏิบัติการฉีดวัคซีนป้องกันโรคปากและเท้าเปื่อย และระยะทางจากฟาร์มมาพื้นที่เสี่ยงประกอบด้วย การซื้อวัวใหม่โดยไม่มีมาตรการกักกันโรค (odds ratio (OR) = 2.41, 95%CI = 1.45, 4.05) ฟาร์มที่ตั้งอยู่ใกล้กับพื้นที่เลี้ยงปศุสัตว์สาธารณะในรัศมี 10 กิโลเมตร (OR = 1.83, 95%CI =1.11, 3.02) การบริหารการฉีดวัคซีน โรคปากและเท้าเปื่อย โดยบุคคลที่ไม่ใช่เจ้าหน้าที่ปศุสัตว์ (OR = 2.52, 95% CI = 1.39, 4.58) ฟาร์มตั้งอยู่ในรัศมี 5 กิโลเมตรของโรงฆ่าสัตว์ (OR = 1.83, 95% CI = 0.99, 3.40) และฟาร์มที่มีประวัติการติดเชื้อโรคปากและเท้าเปื่อยภายในระยะเวลา 12 เดือน (OR = 0.44, 95% CI = 0.22, 0.86) เมื่อแบบจำลองการถดถอยโลจิสติกส์รวมกับตัวแปร auto covariate เพื่อหาปัจัจยที่มีความสัมพันธ์เชิงพื้นที่ระหว่างหน่วยทางภูมิศาสตร์ คือ ด้านปัจจัยเสี่ยงที่สำคัญจากแบบจำลองการวิเคราะห์การถดถอยออโต้ลอจิสติก คือการซื้อวัวใหม่โดยไม่มีมาตรการกักกันโรค (OR = 2.55, 95% CI = 2.02, 3.07) ส่วนผลการทำนายของแบบจำลองการถดถอยออโต้ลอจิสติก พบว่าความน่าจะเป็นของความเสี่ยงต่อการแพร่ระบาดของโรคปากและเท้าเปื่อยตั้งอยู่ทางตอนเหนือของสันทรายและตอนกลางของอำเภอสันกำแพง วิธีการวิเคราะห์ทางระบาดวิทยาอันดับที่สาม เครือข่ายทางสังคมการซื้อขายโคระหว่างพ่อค้าโค - เกษตรกรผู้เลี้ยงโค และเครือข่ายทางสังคมพ่อค้ามูลโค - เกษตรกรผู้เลี้ยงโค ซึ่งเป็นตัวแทนแบบจำลองของการติดเชื้อโรคปากและเท้าเปื่อยโดยตรงและทางอ้อมตามลำดับ ทำการเก็บข้อมูลโดยใช้แบบสอบถามเพื่อวิเคราะห์ข้อมูลการเข้าออกฟาร์มโดยพ่อค้าโคและพ่อค้ามูลโค ทางสังคมการซื้อขายโคระหว่างพ่อค้าโค - เกษตรกรผู้เลี้ยงโค และเครือข่ายทางสังคมพ่อค้ามูลโค - เกษตรกรผู้เลี้ยงโคเป็นแบบ weighted directed one mode network โดยเครือข่ายทางสังคมของพ่อค้าโค - เกษตรกรผู้เลี้ยงโค ประกอบด้วยสมาชิก 622 รายได้แก่ เกษตรกรผู้เลี้ยงโคนม 282 ราย (45.3%) เกษตรกรผู้เลี้ยงโคเนื้อ 240 ราย (38.6%) เจ้าของตลาดค้าโค 3 ราย (0.48%) พ่อค้าโคขุน 55 ราย (8.84%) พ่อค้าคนกลาง 31 ราย (4.98 %) เจ้าของโรงฆ่าสัตว์ 4 รำย (0.64%) และเจ้าของร้านอาหาร 7 ราย (1.13%) การศึกษาพบว่า 32% ของพ่อค้าคนกลางมีอาชีพอื่น เช่น พ่อค้าโคขุน, พ่อค้ามูลโค สมาชิกสหกรณ์โคนมและบริการการผสมเทียม ผลการศึกษาพบว่าค่าสูงสุดที่พบในเครือข่ายนี้ in- and out- degree centralities 51 และ 63), betweenness centralities (23,072.5) และ k-core (3) ด้านเครือข่ายการซื้อขายพ่อค้ามูลโค- เกษตรกรผู้เลี้ยงโค ประกอบด้วยสมาชิก 611 รายได้แก่ เกษตรกรผู้เลี้ยงโคนม 407 แห่ง (66.61%) เกษตรกรผู้เลี้ยงโคเนื้อ 154 ราย (25.20%) พ่อค้ำมูลโค 14 ราย (2.29%) พ่อค้ามูลโคที่มีฟาร์มเป็นของตัวเอง 11 ราย (1.80%) พ่อค้าคนกลาง 15 ราย (2.45%) และ ผู้ซื้อลำดับสุดท้าย 10 ราย (1.63%) ค่ำสูงสุดที่พบในเครือข่ายดังนี้ in- degree และ out- degree centralities (71 และ 4) betweenness centralities (114.5) และ k-core (2) ทั้งสองเครือข่ายแสดงให้เห็นว่าค่าสัมประสิทธ์ิการรวมกลุ่มและความหนาแน่นของเครือข่ายมีค่าต่ำ ซึ่งหมายความว่าเครือข่ายการซื้อขายมีลักษณะแบบสุ่ม และที่น่าสนใจคือไม่มีระบบการบันทึกสำหรับการเข้าออกฟาร์มของพ่อค้ามูลโค นอกจากนี้พ่อค้าโคและพ่อค้ามูลโคดังกล่าวเดินทางข้ามพื้นที่ศึกษาโดยไม่มีการควบคุมการเคลื่อนย้าย ผลของการศึกษานี้สามารถนำมาประยุกต์ใช้เพื่อปรับปรุงหรือพัฒนามาตรการควบคุมโรคปากและเท้าเปื่อยที่มีรูปแบบการแพร่กระจายผ่านการเคลื่อนย้ายอย่างมีประสิทธิภาพ การศึกษานี้สรุปได้ว่าการประยุกต์ใช้แบบจำลองระบาดวิทยาเชิงวิเคราะห์สามวิธีในการศึกษาครั้งนี้ทำให้เกิดความเข้าใจที่ดีขึ้นเกี่ยวกับระบาดวิทยาของโรคปากและเท้าเปื่อยโดยการประมาณฟาร์มติดเชื้อโรคปากและเท้าเปื่อยที่แท้จริงและปัจจัยเสี่ยงของโรคปากและเท้าเปื่อย รวมทั้งการกำ หนดรูปแบบเฉพาะของกลุ่มโรคในช่วงเวลาเชิงพื้นที่ การค้นพบจากการศึกษาครั้งนี้สามารถนำไปใช้พัฒนาโปรแกรมควบคุมโรคปากและเท้าเปื่อยที่มีประสิทธิภาพในภาคเหนือของประเทศไทย

Chiang Mai University. Library

Address: CHIANG MAI

Email: cmulibref@cmu.ac.th

Name: Veerasak Punyapornwithaya

Role: Advisor

Name: Ariya Charoenpanyanet

Role: Advisor

Name: Anuwat Wiratsudakul

Role: Advisor

Created: 2020

Modified: 2568-02-12

Issued: 2025-01-23

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

eng

DegreeName: Doctor of Philosophy

Level: Doctoral Degree

Descipline: Veterinary Science

Grantor: Chiang Mai University

©copyrights Chiang Mai University

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	581451003.pdf	3.36 MB

ใช้เวลา

0.049956 วินาที