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Rapid testing of a novel approach to estimating tuberculosis transmission in primary care clinics in African TB/HIV high burden settings

English title Rapid testing of a novel approach to estimating tuberculosis transmission in primary care clinics in African TB/HIV high burden settings
Applicant Fenner Lukas
Number 190781
Funding scheme Spark
Research institution Institut für Sozial- und Präventivmedizin Universität Bern
Institution of higher education University of Berne - BE
Main discipline Infectious Diseases
Start/End 01.02.2020 - 31.12.2021
Approved amount 95'274.00
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All Disciplines (2)

Discipline
Infectious Diseases
Respiratory Diseases

Keywords (9)

intervention; primary care facility; HIV; tuberculosis; transmission; CO2; humidity; bio-aerosol; Mycobacterium tuberculosis

Lay Summary (German)

Lead
Die bakterielle Infektionskrankheit Tuberkulose ist weltweit ein grosses Problem der öffentlichen Gesundheit. Primärversorgungskliniken in Afrika sind ein besonders wichtiges Ziel für Massnahmen zur Infektionskontrolle. In einem neuen, einzigartigen Ansatz werden wir Patienten- und Umweltdaten in einem mathematischen Modell integrieren, um das Risiko einer Tuberkulose-Übertragung abzuschätzen und Interventionen zur Reduktion des Übertragungs-Risikos zu testen.
Lay summary

Inhalt und Ziele des Forschungsprojekts

Tuberkulose (TB) ist eine Infektionskrankheit, welche durch das Bakterium Mycobacterium tuberculosis (Mtb) verursacht wird. Die Übertragung erfolgt durch eine Tröpfcheninfektion. Primärversorgungskliniken in Afrika sind ein Ort mit einem hohen Übertragungs-Risiko und daher wichtige Ziele für Massnahmen zur Infektionskontrolle. In unserem Projekt planen wir einen neuartigen Ansatz an, um das Risiko einer TB-Übertragung in einer Primärversorgungsklinik in einer Grossstadt in Südafrika mit einer hoher TB/HIV-Bürde zu untersuchen. Dabei werden wir eine Klinik mit technischen Geräten verkabeln. Ein anonymes Trackingsystem mittels Video-Sensoren erfasst die Patientenströme. CO2- und Luftfeuchtigkeitsmessgeräte messen die die Bedingungen in den Klinik-Innenräumen. Dazu kommen Bio-Air-Sampler-Messungen, die Mtb-Partikel aus der Luft Mtb filtern, und akustische Aufzeichnungen mit einem Mikrofon, um die Häufigkeit des Patienten-Hustens zu analysieren.

Wissenschaftlicher und gesellschaftlicher Kontext des Forschungsprojekts

Das TB-Übertragungsrisikos in Primärversorgungskliniken in Ländern wie Südafrika, die überproportional von TB/HIV betroffen sind, ist hoch. Das Projekt verfolgt einen einzigartigen, neuen Ansatz, um die Kontrolle von TB in einer Umgebung mit einem hohen Übertragungsrisiko abzuschätzen und zukünftig auch beeinflussen zu können. Dies wird es erlauben, Interventionen wie die bessere Trennung von Patientenströmen oder die Verbesserung der Ventilation einzuführen.

Keywords

Mycobacterium tuberculosis; tuberculosis; HIV; transmission; primary care clinic; CO2; humidity; mathematical model; sub-Saharan Africa

Direct link to Lay Summary Last update: 14.01.2020

Responsible applicant and co-applicants

Abstract

Background: Tuberculosis (TB) caused by the bacterium Mycobacterium tuberculosis (Mtb) is a major public health problem in sub-Saharan Africa. TB is an airborne disease transmitted from one person to the next when an uninfected individual breathes in aerosol droplets containing Mtb exhaled from a person with active TB. Transmission is difficult to measure and its drivers are not well understood at present. While transmission can occur in any location, primary care clinics in Sub-Saharan Africa where HIV positive patients, patients with active TB and TB/HIV co-infected patients attend are particularly important targets for infection control interventions.Objectives: We aim to establish a novel approach to study the risk of TB transmission in a primary care clinic serving a large settlement of formal and semi-formal housing in a large city in South Africa with a high TB/HIV burden, by integrating data on patient and infrastructure characteristics, movements of patients through the facility, coughing, environmental indoor CO2 levels, and concentration of Mtb particles in the air.Methods: We will use routinely collected clinical data (date and time of patient registration, age, sex, HIV status, date and result of TB diagnosis test), data on frequency and intensity of coughing recorded by microphones installed in the clinic, data on indoor CO2 levels as an indicator of shared rebreathed air, and the number of Mtb particles in the air during a 4-week period. Patient movements in the clinic will be recorded using video sensors. We will collect data on spatial organization of the premises, including queuing for initial admission, time spent in the waiting room and consultation room, and the location of the windows for ventilation. We will perform descriptive analyses and develop a mathematical model to estimate the risk of TB transmission in this setting and its drivers. This model will then be used to model the effect of interventions to reduce TB transmission. Significance: This study introduces a unique approach to the control of TB in a high-risk transmission setting, which was never used before. The approach integrates a wide range of patient-level and environmental data in a mathematical model, and will allow identifying factors driving the risk of TB transmission and evaluate interventions such as separating patient flows or improving ventilation on the TB transmission risk in clinics located in countries disproportionally affected by TB/HIV.
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