A Spatial Agent-Based Model for the Simulation of House Infestation by Rhodnius prolixus the Principal Vector of Chagas Disease in Colombia

La enfermedad de Chagas es una de las enfermedades transmitidas por vectores mas importante en América Latina y Rhodnius prolixus es el vector principal en Colombia. La fumigación de viviendas como estrategia para control del vector no ha sido exitosa, dada la alta habilidad de dispersión del vector entre el hábitat selvático y el doméstico. Por lo anterior, comprender los factores que determinan la distribución de insectos entre hábitats podría ser importante para el desarrollo de nuevas estrategias. Dado que la eco epidemiología de la enfermedad es compleja, se planteó un aproximación teórica al problema para simular y comprender la dinámica poblacional del vector. Se desarrolló un modelo basado en agentes que representa una vereda hipotética de 49 casas y 194 palmas. Los agentes dentro del modelo son los vectores de la especie R. prolixus y se consideró para cada uno su género, edad y ubicación. Se evaluaron como factores de riesgo de infestación intradomiciliaria los materiales de construcción de la vivienda, número de habitantes, número de especies domésticas, presencia de luz y distancia entre casas y palmas. Se crearon 11 escenarios (altos y bajos niveles de cada factor de riesgo, más un escenario control), se ejecutaron 20 veces cada uno para un tiempo de 17520 horas (2 años) y se compararon los resultados estadísticamente. El modelo generó distribuciones y densidades de insectos encontrados en campo, basados en los factores de riesgo conocidos (materiales de construcción, número de personas por vivienda y número de especies). Entre los resultados del modelo se obtuvo que una mejora en los materiales de construcción de una vivienda puede resultar en un ahorro de alrededor de US$3300 por persona por año comparado con tratamiento y que el incremento de una persona por vivienda puede resultar en 0.8% nuevos casos más por año.Chagas disease is the most important vector-borne disease in Latin America, with Rhodnius prolixus being the main vector in Colombia. Due to its ability to disperse between the sylvatic and the domestic habitat control strategies that included exhaustive fumigations of infested houses has shown poor outcomes. Thus, understanding the relation between risk factors and the insect distribution patterns could be important in designing control strategies. Since the eco-epidemiology of the disease is complex, we use a theoretical approach to simulate and understand the population dynamics of the vector. We developed an agent-based model representing a hypothetical village with 49 houses and 194 palms that consist of a raster with 4 meters pixel size. The model considered the gender, age and location for every agent (insect). Agents were allowed to move, reproduce and die. We evaluated construction materials, number of people per house, number of domestic species per house, light and spatial configuration of the village as risk factors for house infestation. We created 11 scenarios (low and high levels for each risk factor plus a control scenario) with 20 simulations each for a time of 17520 hours (2 years) and compare the results between the scenarios and control statistically. We found that the model was able to reflect observed insect distributions and densities in field studies based on known risk factors (construction materials, number of people and domestic species). Among other findings we estimate that house improvement could result in savings of around US$3309,57 per person per year compared to treatment and an increase in 1 person per house could result in 0,8% more new cases per year