論文の概要: CALYPSO: Forecasting and Analyzing MRSA Infection Patterns with Community and Healthcare Transmission Dynamics
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.13548v1
- Date: Tue, 19 Aug 2025 06:11:21 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-08-20 15:36:31.816741
- Title: CALYPSO: Forecasting and Analyzing MRSA Infection Patterns with Community and Healthcare Transmission Dynamics
- Title(参考訳): CALYPSO: MRSA感染パターンの予測と分析 : 地域と医療の伝達動態
- Authors: Rituparna Datta, Jiaming Cui, Gregory R. Madden, Anil Vullikanti,
- Abstract要約: 本稿では,ニューラルネットワークと機械的メタポピュレーションモデルを統合するハイブリッドフレームワークCALYPSOを提案する。
機械学習のベースラインと比較して,CALYPSOは州全体の予測性能を4.5%以上改善している。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 15.074669030356198
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA) is a critical public health threat within hospitals as well as long-term care facilities. Better understanding of MRSA risks, evaluation of interventions and forecasting MRSA rates are important public health problems. Existing forecasting models rely on statistical or neural network approaches, which lack epidemiological interpretability, and have limited performance. Mechanistic epidemic models are difficult to calibrate and limited in incorporating diverse datasets. We present CALYPSO, a hybrid framework that integrates neural networks with mechanistic metapopulation models to capture the spread dynamics of infectious diseases (i.e., MRSA) across healthcare and community settings. Our model leverages patient-level insurance claims, commuting data, and healthcare transfer patterns to learn region- and time-specific parameters governing MRSA spread. This enables accurate, interpretable forecasts at multiple spatial resolutions (county, healthcare facility, region, state) and supports counterfactual analyses of infection control policies and outbreak risks. We also show that CALYPSO improves statewide forecasting performance by over 4.5% compared to machine learning baselines, while also identifying high-risk regions and cost-effective strategies for allocating infection prevention resources.
- Abstract(参考訳): メチシリン耐性黄色ブドウ球菌(MRSA)は、病院や長期医療施設において重要な公衆衛生上の脅威である。
MRSAリスクのより深い理解、介入の評価、MRSA率の予測は、公衆衛生上の重要な問題である。
既存の予測モデルは、疫学的解釈性に欠け、性能に制限がある統計的またはニューラルネットワークアプローチに依存している。
メカニカルディファレンスモデルは、様々なデータセットを組み込む際に、校正が困難で制限される。
本稿では,ニューラルネットワークと機械的メタポピュレーションモデルを統合するハイブリッドフレームワークCALYPSOを提案する。
本モデルは,患者レベルの保険請求,通勤データ,医療移転パターンを利用して,MRSAの拡散を規定する地域別および時間別パラメータを学習する。
これにより、複数の空間解像度(州、医療施設、地域、州)での正確な解釈可能な予測が可能となり、感染対策方針やアウトブレイクリスクの非現実的な分析をサポートする。
また,CALYPSOは,機械学習のベースラインに比べて州全体の予測性能を4.5%以上改善し,リスクの高い地域を同定し,感染予防資源を割り当てるための費用対効果を示す。
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