Preface

PREFACE Over a number ofyears, WHO has tried to devise practical means by which public health workers concerned with epidemiological investigations and the control of communicable diseases might be able to gain more effective control of the major bacterial infections, while keeping within the allocated resources and the available facilities. Progress in understanding the dynamics of communicable diseases has made possible the mathematical formulation of epidemic processes and the construction of epidemiological models that are sufficiently realistic to be used in public health practice in planning control strategies. The construction ofsuch models has been greatly facilitated and stimulated by the development of computerized methods. The authors have constructed epidemiological models for simulating the dynamics of typhoid, cholera, tetanus, cerebrospinal meningitis, diphtheria, and whooping cough and have used them in the planning and evaluation of control programmes. These models were con- sidered by the University ofCalifornia, USA, to be ofsuch interest that it invitedDr B. Cvjeta- novic, as Hitchcock Professor, to deliver four lectures on epidemiological modelling in April 1973. Furthermore, descriptions of the models were reviewed by the WHO Advisory Com- mittee on Medical Research at its 18th session in 1976. In its report to the Director-General of WHO, this Committee stated: " Epidemiological modelling, as applied to the study of the dynamics of the incidence, prevalence, and spread of bacterial and viral diseases, is a useful tool for the development and validation of effective control strategies, e.g., more effective immunization programmes in particular. At mininum, it helps to make explicit the intuitive models used in policyformulation, and can reveal the inconsistencies of available data and of the prevailing wisdom." In constructing the models, the authors have endeavoured to keep them as simple as possible, including only essential operations and avoiding unnecessary complexities that would have rendered them difficult to use. The first, and perhaps the most difficult, task was to develop a common language between epidemiologists and mathematicians. The terminology used by epidemiologists to describe the natural history of diseases is often imprecise and empirical and is unsuitablefor use by mathematicians in theirformulations. For this purpose, it is necessary to have precise, quantitative data that can be linked to provide a coherent concept of the epidemic process, expressed in a logicalform suitablefor mathematical treat- ment. This publication is addressed primarily to health workers responsible for communicable disease control. Part I deals with the theory and practice of epidemiological modelling and provides an introduction to the subject that will be particularly useful to readers with a general interest in it. In Part II, descriptions are given of the epidemiological models that have been developed by the authors. In order to bring these models closer to public health practice, some examples of their applications are given, though these arefarfrom being exhaustive. Further information on models ofbacterial diseases can befound in the relevant publications in the list of references, which includes the original publications on some of the models described. -5- 6The ever-increasing availability of modern computing facilities should provide enlarged scope for the practical application of modelling techniques and their use should, in turn, contribute to the expansion of epidemiological theories. Mathematical modelling applied to epidemiology is undergoing rapid evolution. It is hoped that the present publication will stimulate further development and, in particular, the use of existing models. H. MAHLER Director-General WorldHealth Organization PRAFACE L'OMS s'efforce depuis un certain nombre d'arnnes de mettre au point des moyens pratiques auxquels les agents de la sante publique charges d'instituer des enqu&tes epidtno- logiques et des mesures de lutte contre les maladies transmissibles puissent recourir pour endiguer plus efficacement les principales infections bacteriennes dans la limite des ressources matrielles et des credits disponibles. Les progres rtalises dans la connaissance de la dynamique des maladies transmissibles ont conduit ci la formulation mathimatique des processus ipidbniques et a la construction de modeles gpidemiologiques suffisamment rdalistes pour faciliter la planification des mesures de sante publique dirigees contre les maladies en cause. L'ilaboration de ces modales a bin4ficii de l'impulsion considkrablefourniepar le developpement des techniques informatiques. Des modales ipidbmiologiques ont ite conmus pour simuler la dynamique de la typholde, du cholhra, du titanos, de la miningite ceribrospinale, de la diphtnrie et de la coqueluche, et leurs auteurs les ont utilis6s pour planifier et &valuer des progranmmes de lutte. L'Universiti de Californie (Etats-Unis d'Am&rique) a estim. que ces modales prOsentaient un intir&t tel que le Dr B. Cvjetanovi6 a itt invite d y prononcer quatre confirences sur le sujet en avril 1973. Pour sa part, le Comite consultatifOMS de la Recherche m&Iicale a examine la des- cription des diffJrents modrles t sa 18"' session en 1976, et il a diclari ce qui suit dans son rapport au Directeur gentral: . Dans la mesure oui ilsfont apparaftre la dynanique d laquelle ob6issent l'incidence, la prevalence et la propagation des maladies bacteriennes et virales, les modeles epidemiologiques facilitent la mise au point des strategies de lutte (notamment lesprogrammes de vaccination) etpermettent d'en verifier l'efficaciti. Ilspeuvent au minimun contribuer a l'blucidation des mod&les intuitifs qui ont servi de base at la formulation dune politique et rbMler des erreurs iventuelles dans les donn&es utilis6es ou l'apprtciation courante de la situation. * Pour la construction de leurs modales, les auteurs se sont donni pour regle d'etre aussi simples que possible, n'incluant que les opbrations essentielles et Fvitant toute complication inutile susceptible d'en rendre l'emploi moins aisW. La tlche initiale - et sans doute la plus difficile - a et d'Etablir un langage commun aux ipidemiologistes et aux mathbnaticiens. La terminologie employeepar les 6pidemiologistespour decrire l'hlstoire naturelle des maladies est souvent trop imprecise et empirique pour se prEter directement a une formulation en termes mathbmatiques. nl est donc impiratif de disposer de donnees quantitatives prccises pouvant etre reliees de maniere d fournir une image coherente du processus tpidemiologique et a exprimer celui-ci sous laforme logique n&cessaire au traitement nwthbmatique. Leprisent ouvrage s'adresse avant tout aux agents sanitaires responsables de la lutte contre les maladies transmissibles. Dans la partie I sont exposes les aspects theoriques etpratiques des modeles gpidtmiologiques (construction et application); le sujet y est introduit d'une maniere qui sera particuliirement utile an lecteur pour lequel la question pr6sente un inttret g6n6ral. La partie II contient une description des modeles 6pidemiologiques ilaboris par les auteurs. Pour les rendre plus proches de la pratique, des exemples de leur application en -7- 8sante publique sont fournis, mais ceux-ci sont loin d'etre exhaustifs. On peut se reporter, pour trouver des informations compl6mentaires sur les modMles concernant des maladies bactiriennes, aux publications qui sont cit6es dan la liste de rMftrences, notamment aux exposes descriptifs originaux auxquels ont donni lieu les modes rtablispar les auteurs. On peut s'attendre d ce que l'usage de plus en plus extensif des ordinateurs s'accompagne d'un elargissement de l'application pratique des techniques de simulation par la construction de modees, lesquels contribueront sans doute ) leur tour au developpement des thiories epidrmiologiques. L'application t l'ipidemiologie des models mathfmatiques avance rapi- dement et cet ouvrage devrait donner lieu a de nouveaux progres, en particulier dans l'emploi des modeles existants. H. MAHLER Directeur g6n6ral Organisation mondiale de la Sante