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Cad. Saúde Pública, Rio de Janeiro, 20(3):727-734, mai-jun, 2004

ARTIGO ARTICLE

Modelagem geoestatística da infecção por Ascaris lumbricoides

Geostatistical modeling of Ascaris lumbricoides infection

1 Núcleo de Estudos de SaúdeColetiva, UniversidadeFederal do Rio de Janeiro,Rio de Janeiro, Brasil.

CorrespondênciaRoberto de Andrade MedronhoPraça da CidadeUniversitária, Av. BrigadeiroTrompowski s/n,Rio de Janeiro, RJ 21949-900, [email protected]

Bruno de Paula Menezes Drumond Fortes 1

Luis Iván Ortiz Valencia 1

Simone do Vale Ribeiro 1

Roberto de Andrade Medronho 1

Abstract

The following study intends to model the spa-tial distribution of ascariasis, through the use ofgeoprocessing and geostatistic analysis. Thedatabase used in the study was taken from thePAISQUA project, including a coproparasitolog-ic and domiciliary survey, conducted in 19 se-lected census tracts of Rio de Janeiro State, Brazil,randomly selecting a group of 1,550 childrenaged 1 to 9 years old plotting them in their re-spective domicile’s centroids. Risk maps of As-caris lumbricoides were generated by indicatorkriging. The estimated and observed valuesfrom the cross-validation were compared usinga ROC curve. An isotropic spherical semivari-ogram model with a range of 30m and nuggeteffect of 50% was employed in ordinary indica-tor kriging to create a map of probability of A.lumbricoides infection. The area under the ROCcurve indicated a significant global accuracy.The occurrence of disease could be estimated inthe study area, and a risk map was elaboratedthrough the use ordinary kriging. The spatialstatistics analysis has proven itself adequate forpredicting the occurrence of ascariasis, unre-stricted to the regions political boundaries.

Ascariasis; Ascaris lumbricoides; Residence Char-acteristics; Risk Factors

Introdução

A infecção por Ascaris lumbricoides é um im-portante problema de saúde pública, especial-mente nos países em desenvolvimento. Esti-ma-se que 1,5 bilhão de pessoas (um quarto dapopulação mundial) estejam infectadas por es-te nematódeo 1, chegando a uma prevalênciade 73% no Sudeste Asiático e cerca de 8% nasAméricas Central e do Sul. Mesmo nos EstadosUnidos, há quatro milhões de pessoas infecta-das, localizadas sobretudo em comunidades deimigrantes vindos de países em desenvolvi-mento 2. No Brasil, diversos estudos realizadosem pré-escolares e escolares também mostra-ram elevada prevalência dessa parasitose in-testinal 3,4,5.

A epidemiologia da ascaríase, assim comodas demais geoelmintoses, é uma interdepen-dência de fatores humanos (sócio-econômicose culturais), ambientais (temperatura, umida-de, tipo de solo etc.) e fatores ligados à biologiado helminto. Os fatores ambientais são depen-dentes dos fatores humanos, ou seja, só há pre-valência importante de doença onde as açõesde saneamento básico são precárias. Quantoaos fatores biológicos, os mais importantes são:as fêmeas botam milhares de ovos diariamen-te, os ovos permanecem infectantes no solopor até um ano e podem ser transportados naágua ou poeira, além de contaminar alimentos6. Haswell-Elkins et al. 7 afirmam, entretanto,

Fortes BPMD et al.728


que os fatores sócio-ambientais são mais im-portantes na alta prevalência da doença. Den-tre eles, destacam-se: área geográfica estuda-da, tipo de comunidade (aberta ou fechada),nível sócio-econômico, acessibilidade a bens eserviços, estado nutricional, idade, número depessoas morando no mesmo domicílio, densi-dade por cômodo, nível de instrução materno,presença de menores de cinco anos no domicí-lio, não lavar as mãos após defecar 1,8,9.

Para que o controle do patógeno seja efi-ciente, é necessário que áreas de risco sejamidentificadas para sua ocorrência. O presentetrabalho teve como objetivo estimar um mapade risco para a ocorrência de infecção pelo A.lumbricoides, utilizando técnicas de geopro-cessamento e geoestatística. A utilização des-tes métodos no estudo de enteroparasitoses érecente, não havendo ainda, na literatura, umconsenso sobre sua contribuição nesta área.

Métodos

No período de julho a dezembro de 1997, o Pro-jeto de Avaliação dos Impactos do Programa deDespoluição da Baía de Guanabara sobre a Saú-de e Qualidade de Vida (PAISQUA), medianteum estudo seccional, aplicou um inquérito co-pro-parasitológico para a identificação de A.lumbricoides e um inquérito domiciliar para aavaliação de condições sócio-econômicas e sa-nitárias. A amostra foi selecionada entre os par-ticipantes de um inquérito para estimar a soro-prevalência da hepatite A 10, realizado concomi-tantemente. O exame copro-parasitológico foiefetuado após esclarecimento à população dosobjetivos do trabalho e assinatura de um termode consentimento. Uma amostra de 1.550 crian-ças de um a nove anos foi usada neste trabalho.O desenho da amostra está descrito em Luiz 11.Ressalta-se que o objetivo principal do PAISQUAera avaliar o impacto das obras de saneamentobásico na ocorrência de determinadas doençasde veiculação hídrica em uma região do Municí-pio de Duque de Caxias, Rio de Janeiro.

A amostragem foi realizada em dezenovesetores censitários da região denominada “Par-que Fluminense”, que abrange uma parte dosegundo distrito do Município de Duque de Ca-xias (Campos Elyseos). Esta é uma região den-samente povoada, com elevado grau de polui-ção orgânica e industrial, composta por 43 se-tores censitários, que reunia, em 1991, uma po-pulação de 61.410 pessoas 12 vivendo em con-dições sanitárias bastante precárias.

Para este estudo, foi utilizado o banco de da-dos contendo todas as informações do inquéri-

to copro-parasitológico e domiciliar pertencen-tes ao PAISQUA. Essas informações são mos-tradas em maiores detalhes em Costa et al. 8 eAlmeida et al. 10.

A digitalização da área de estudo foi reali-zada pela restituição aerofotogramétrica, re-sultando em um mapa na escala de 1:2.000. Ca-da amostra foi georreferenciada no centróidede seu respectivo domicílio 13,14 O sistema deinformação geográfica utilizado foi o ArcView3.0a. A análise estatística incluiu o teste qui-quadrado de Pearson e a razão de chances (OR)e os respectivos intervalos de confiança de 95%.O banco foi analisado com o uso dos progra-mas Epi Info 6.0 e S-Plus 2000.

A análise geoestatística é uma técnica usa-da para a espacialização de variáveis que apre-sentam padrão espacial, como é o caso de doen-ças que são influenciadas por fatores ambien-tais e geográficos. O padrão espacial destas émuito complexo, porém a quantificação do ris-co de infecção, em termos de probabilidades,apresenta uma aproximação da realidade, emlocais não amostrados.

Considerou-se a variável indicadora comvalores 1 e 0, para os casos positivos e negati-vos de ascaríase, respectivamente. Considerou-se o modelo espacial definido por uma variávelaleatória de Bernoulli em cada posição espa-cial s, onde parâmetro p = p(s) representa aprobabilidade de existir um caso positivo naposição s.

Foram construídos semivariogramas empí-ricos direcionais para os dados indicadores dainfecção por A. lumbricoides para testar pre-sença de anisotropia. Um modelo esférico om-nidirecional foi ajustado ao semivariogramaempírico. A krigagem ordinária indicadora es-timou a probabilidade de ocorrência de um ca-so positivo num local não amostrado. A valida-ção cruzada possibilitou reestimar os valoresdos dados espaciais condicionados a um planode krigagem (modelo de semivariograma e tipode krigagem) 15. Os cálculos geoestatísticos fo-ram obtidos usando a biblioteca de programasdo GSLIB 2.0 15.

Os valores reestimados pela validação cru-zada foram comparados com o valor observa-do naquele mesmo ponto, por intermédio daconstrução de uma curva ROC – Receiver Ope-rating Characteristics 16 – a fim de avaliar a acu-rácia global do procedimento de krigagem. Es-ta curva é construída colocando-se os valoresda sensibilidade do método no eixo das orde-nadas, e o complemento da especificidade, 1 –especificidade, no eixo das abscissas. Testou-sese a área sob a curva ROC era significativamen-te maior que a hipótese nula (área = 0,5), no ní-


vel de confiança de 95%, com um teste não pa-ramétrico. Quanto mais próxima de 1,0 e maisdistante de 0,5 for a área da curva, maior será aacurácia do procedimento.

Resultados

A prevalência de A. lumbricoides na amostra foide 32%. A Tabela 1 apresenta as diferenças deproporções entre os grupos positivos e negati-vos para a presença do endoparasito, entre asvariáveis com significância estatística. Ressal-ta-se que os indivíduos residentes em domicí-lios que possuíam mais de um morador por cô-modo, coleta de lixo irregular, baixo nível de es-colaridade da dona de casa, baixa renda fami-liar e não utilizavam filtro apresentaram maiorchance de ocorrência de A. lumbricoides.

A Figura 1a mostra a localização dos indiví-duos positivos e negativos no centróide de seusdomicílios. Nota-se, grosso modo, a ocorrênciade alguns aglomerados de casos positivos, no-tadamente nos setores 92, 101 e 128. A Figura1b representa o mapa da região de estudo comas prevalências de ascaríase por setor. As maio-res prevalências estão localizadas nos setorescensitários 92, 101 e 128.

Foi ajustado um modelo de semivariogra-ma esférico isotrópico, vale dizer, não se obser-vou uma direção preferencial da distribuiçãodos casos de ascaríase. Definiu-se um alcanceprático de trinta metros, com efeito pepita re-lativo de 50% (Figura 2). Utilizando a krigagemordinária indicadora, com raio de busca de ses-senta metros, foi estimada uma malha regularde interpolação, com células de 10m de lado.Foi possível construir um mapa que expressa,em termos de probabilidades, áreas com maiorou menor risco para infecção de A. lumbricoi-des (Figura 3a), sendo possível observar mi-

MODELAGEM GEOESTATÍSTICA DA INFECÇÃO POR Ascaris lumbricoides 729

croáreas com elevada probabilidade de infec-ção, distribuídas em diferentes setores censitá-rios. Foram realizadas ainda comparações vi-suais deste mapa com a distribuição espacialdas outras variáveis (não uso de filtro, renda fa-miliar, nível de instrução da dona de casa, mo-radores por cômodo), além da distribuição es-pacial da carga parasitária. A distribuição es-pacial do nível de instrução da dona de casapode ser verificada na Figura 3b. Por impossi-bilidades técnicas, as figuras com as distribui-ções das outras variáveis não foram incluídasno artigo, mas o que foi encontrado é relatadona discussão.

Os valores reestimados pela validação cru-zada foram comparados aos valores observa-dos, por meio da construção da curva ROC (Fi-gura 4). A área sob a curva ROC foi de 0,67 comintervalo de confiança de 95% (0,64-0,70). Des-ta forma a hipótese nula, Ho: área = 0,5, não foiaceita.

Discussão

A utilização da krigagem indicadora permitiuestimar áreas de risco com base na utilizaçãode uma variável categórica (presença ou nãode infecção). Estudos anteriores, todavia, utili-zavam a contagem de ovos nas fezes, que é umavariável contínua, embora o número de casosnegativos seja elevado (valores iguais a zero),tornando uma distribuição muito assimétrica17. A Organização Mundial da Saúde entendeque esta contagem é a forma precisa de estimara carga parasitária, a saber, o número de ver-mes presentes no tubo digestivo. Recentemen-te, o valor desta estimativa vem sendo questio-nado 18, uma vez que as taxas de fecundidadedas fêmeas variam entre as localidades e o graude diluição das fezes influi na contagem de

Tabela 1

Tabela das principais variáveis envolvidas de forma estatisticamente significativa na ocorrência de ascaríase,

com suas respectivas proporções entre indivíduos infectados e não infectados.

Variável Indivíduos com Indivíduos sem p valor1 Odds ratio (IC95%)ascaríase (%) ascaríase (%)

Mais de uma pessoa por cômodo 60,2 39,3 < 0,001 2,33 (1,87-2,90)

Coleta irregular do lixo 26,8 20,4 0,005 1,43 (1,11-1,83)

Dona de casa com menos de 4 anos de estudo 45,8 33,3 < 0,001 1,69 (1,36-2,10)

Renda familiar abaixo de 1 salário mínimo 83,9 68,5 < 0,001 2,40 (1,81-3,18)

Não uso de filtro 58,0 38,7 < 0,001 2,18 (1,76-2,71)

1 p valor associado ao teste qui-quadrado de Pearson no nível de significância 5%.



0 500 1000m

caso negativo

caso positivo

vala negra

N

101

11492

128

100

113

99

110

120

119

140 127

139109

118

117

116

125115

16-25%

25-32%

prevalência

32-40%

40-51%

estudo piloto

Figura 1

Mapa da área de estudo.

Figura 1a

Mapa com a localização dos indivíduos no centróide de seus

domicílios, separados como casos positivos e negativos de ascaríase.

Também apresenta a localização das valas negras.

Figura 1b

Mapa da área de estudo, com a prevalência de ascaríase

por setor censitário.



ovos, além de ser preciso assumir que o indiví-duo esteja infectado por uma proporção idên-tica de machos e fêmeas, fato que nem sempreocorre. Além disso, a contagem de ovos apre-senta falso-negativo em casos de infecção unis-sexual por vermes machos. Como nosso estu-do visa estimar relações de ocorrência de doen-ça, e não a distribuição de ovos, aliado ao quefoi exposto acima, preferiu-se utilizar a variávelpresença ou de não-infecção. Mesmo assim, épreciso levar em conta a baixa sensibilidadedos métodos diagnósticos disponíveis e utili-zados, que tendem a subestimar o verdadeiroimpacto da infecção.

Desta forma, verifica-se que as áreas de maisalto risco (probabilidade maior que 0,75) re-presentam apenas pequenas partes dos setoresem questão. A análise da curva ROC (Figura 4)mostra uma área sob a curva de 0,67. Isto sig-nifica que o método utilizado apresentou umaacurácia global de 67% na predição do fenôme-no, um valor estatisticamente significativo, quedescartou a hipótese nula.

Ao se comparar, visualmente, o mapa coma modelagem da distribuição espacial de asca-ríase com a espacialização das outras variáveis,os mapas que mais se assemelham à distribui-ção do risco de ascaríase são aqueles contendoo baixo nível de instrução da dona de casa e aalta densidade de moradores por cômodo, poistanto a baixa renda familiar quanto o não usode filtro possuem distribuição bem mais amplaque a ocorrência de doença. Isto sugere que osfatores decisivos na ocorrência de doença se-

Figura 2

Modelo ajustado do variograma (A) e variograma dos casos estudados (B).

0.000sem

ivar

iog

ram

a

0.100

0.200

0.300A

B

100 distância (m)806040200

jam a mãe de família, que é capaz de transmitira seus filhos boas noções de higiene e saúdeambiental, ainda que estejam em condiçõessócio-econômicas adversas; além da alta con-centração de pessoas dormindo no mesmo cô-modo.

A influência do peridomicílio na produçãoe manutenção da ascaríase é indicada ao se de-tectar uma continuidade espacial de aproxima-damente 30m, conforme mostrado tambémquando da comparação entre os grupos de po-sitivos e de negativos para A. lumbricoides. Oalcance de 30m representa, nesta comunidade,o espaço ocupado por aproximadamente qua-tro casas. Este achado sugere que a dissemina-ção da doença se dá entre crianças vizinhas,que brincam juntas e/ou nos mesmos locais.

O uso das técnicas de análise estatística es-pacial permitiu a identificação mais precisa demicroáreas de risco, independentemente doslimites dos setores censitários; portanto, nãorestrita a delimitações político-administrativasda região. Segundo Howard et al. 19, apesar deas delimitações políticas formarem uma divi-são geográfica conveniente, elas podem nãocoincidir com os determinantes ambientais dadistribuição de doença, o que corrobora a im-portância de nosso estudo.

As áreas identificadas como de alto riscotêm, conseqüentemente, maior potencial decontaminação do ambiente. Essa situação levanão apenas a um maior número de indivíduosinfectados, mas também à manutenção do pro-cesso de regulação natural do parasito 20, caso



0 500 1000m

0.25-0.5

0-0.25

0.75-1

0.5-0.75

N

0.25-0.5

0-0.25

0.75-1

0.5-0.75

Figura 3a

Modelagem da distribuição espacial de ascaríase, representando

áreas de maior probabilidade de ocorrência de doença, construída

a partir dos valores da krigagem. Quanto mais escura a área,

maior o risco de doença.

Figura 3b

Distribuição espacial do nível de instrução da dona de casa.

Quanto mais escura a área, menor o nível de instrução.



não haja intervenção. A identificação exata deáreas de risco poderia assegurar uma maior efi-ciência em ações de controle do parasito, oti-mizando recursos.

O próximo objetivo desta linha de estudoserá incluir as co-variáveis (uso de filtro, coletade lixo etc.) no estudo espacial, produzindo ma-pas de risco ajustados em relação a estas variá-veis e à ocorrência de doença. O método geoes-tatístico utilizado para tanto é conhecido comoco-krigagem, e será tema de futuros trabalhos.

Figura 4

Curva ROC, comparando os valores estimados na validação cruzada

com aqueles observados no mesmo ponto.

0,0sens

ibili

dad

e

0,3

0,5

0,8

1,0

0,8 1,0 1 – especificidade0,50,30,0

Colaboradores

B. P. M. D. Fortes contribuiu na pesquisa bibliográfi-ca, na análise dos dados, na redação do texto e nasconclusões. L. I. O. Valencia contribuiu na modela-gem estatística dos dados, nos resultados e nas con-clusões. S. V. Ribeiro contribuiu na pesquisa biblio-gráfica, na introdução e na redação do texto. R. A.Medronho contribuiu na análise dos dados, nos re-sultados, nas conclusões e na revisão final do texto.

Resumo

O estudo tem por objetivo modelar a distribuição es-pacial da ocorrência de ascaríase, utilizando mapasde risco mediante técnicas de geoprocessamento eanálise geoestatística. Com base no banco de dados doPAISQUA, foram selecionados 19 setores censitários doRio de Janeiro. Foram amostradas e georreferenciadas,no centróide de seu respectivo domicílio, 1.550 crian-ças com idade de 1 a 9 anos. Mapas de risco de Ascarislumbricoides foram gerados usando krigagem indica-dora. Com base na validação cruzada, os valores esti-mados foram comparados aos observados por inter-médio da curva ROC. Um modelo de semivariogramaisotrópico esférico com alcance de 30m e efeito pepitade 50% foi empregado na krigagem ordinária indica-dora para a construção de um mapa de probabilidadede infecção por A. lumbricoides. A acurácia global,mensurada por meio da área sob a curva ROC, mos-trou-se significativa. O uso da krigagem ordinária in-dicadora permitiu a modelagem de mapas de risco va-lendo-se da amostra de uma variável indicadora. Oemprego das técnicas de análise estatística espacialmostrou-se adequado na predição da ocorrência do fe-nômeno, não ficando restrita a delimitações político-administrativas da região.

Ascaríase; Ascaris lumbricoides; Distribuição Espa-cial; Fatores de Risco



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Recebido em 05/Dez/2002Versão final reapresentada em 11/Set/2003Aprovado em 23/Out/2003

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