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J. Hauer:
"Simulation des Ausbruchs der Maul- und Klauenseuche in Osterreich";
Supervisor: G. Navratil; Department für Geodäsie und Geoinformation, FB Geoinformation, 2020; final examination: 2020-11-17.

Food and Mouth Disease (FMD) is a highly contagious viral infection that affects clove-hoofen animals. In the past, millions of animals lost their lives due to FMD. The disease is spread almost all over the world, so the danger of introducing FMD into the population is omnipresent. The transmission takes place through local spread, transportation of infected animals and indirect movements (human and material).
In this thesis, the spread of FMD in cattle in Austria will be simulated with the software InterSpread Plus. Therefore, a set of parameters was developed to create a realistic outcome regarding to infected farms, animals and the duration. InterSpread Plus was already used during the outbreak in Great Britain 2001 to simulate the ongoing epidemic, where over 6 million animals were culled.
In Austria, by the reporting date of December 1st, 2019, approximately 1,8 million cattle at 54.790 farms were registered. These farms as well as 22 abattoirs and 20 markets form the base of the model. Input parameters for infectivity, movements, zones, surveillance, resource management and more were derived from literature and adjusted to fit Austrian conditions. The base model is the basis for a sensitivity analysis where some input parameters are varied to show their influence on the model.
The median (0,25- and 0,75 quantile in brackets) of the base model is a duration of 53 days (37 - 87), 95 infected farms (58 - 276) and 2.413 infected cattle (1.385 - 6.154). The sensitivity analysis shows that the High-Risk period (time from first infection to first detection) and the local spread have the highest influence on the outcome. In contrast, variations of infectivity of movements, extra contacts from veterinarian and movement restrictions within surveillance and protection zones show hardly any effect.
In addition to the legal regulations, two different scenarios were modeled: establishing a culling and vaccination zone around detected farms. A culling zone with 500 meters radius results in a slight increase of culled farms, but decrease in duration. This strategy could be used locally to reduce the spread in selected areas. Larger culling zones and all vaccination zones showed no improvements to the base model.

Die Maul- und Klauenseuche ist eine hoch kontagiöse Viruserkrankung der Klauentiere, die in der Vergangenheit in zahlreichen Seuchenzügen Millionen Tieren das Leben kostete. Praktisch weltweit verbreitet besteht jederzeit die Möglichkeit, den Krankheitserreger in die Population einzuschleppen. Zu den Übertragungsarten zählen lokale Übertragung, Transport infizierter Tiere und die indirekte Übertragung durch Menschen und Material. In dieser Arbeit wird mit dem Programm InterSpread Plus der Ausbruch der Maul- und Klauenseuche im österreichischen Rinderbestand simuliert. Dazu wurde ein geeigneter Parametersatz gefunden, der unter realistischen Bedingungen die Größenordnung von infizierten Betrieben und Tieren sowie der Ausbruchsdauer liefert. InterSpread Plus wurde bereits bei dem letzten großen Ausbruch in Europa, 2001 in Großbritannien mit über 6 Millionen gekeulten Tieren, verwendet, um den weiteren Verlauf zu simulieren.
Der Rinderbestand in Österreich beträgt mit Stichtag 1.12.2019 54.790 Betriebe mit insgesamt ca. 1,8 Millionen Rindern. Diese Betriebe sowie 22 Schlachthöfe und 20 Märkte bildeten die Grundlage des Modells. Eingabeparameter für Infektiosität, Transporte, Schutz- und Überwachungszonen, Überwachung, Ressourcenmanagement u.v.m. wurden aus der Literatur erarbeitet und an die österreichischen Gegebenheiten angepasst. Ein Basismodell mit diesem Parametersatz bildet die Grundlage für eine Sensitivitätsanalyse. Dabei wurden einzelne Parameter variiert um deren Einfluss auf die Simulation zu beurteilen.
Im Median (0,25- bzw. 0,75 Quantil dazu in Klammer) dauert der Ausbruch des Basismodells 53 Tage (37 - 87), 95 infizierte Betriebe (58 - 276) und 2.413 infizierte Tiere (1.385 - 6.154). Bei der Sensitivitätsanalyse zeigte sich, dass die High-Risk Periode (Zeit zwischen Infektion des ersten Betriebs und der ersten Entdeckung) bzw. die lokale Übertragung den größten Einfluss auf den Ausgang zeigen. Dagegen zeigten Variationen der Infektiosität bei Transporten, extra Kontakte von Tierärzten und Bewegungseinschränkungen in den Zonen kaum Einfluss auf den Ausgang.
Neben den gesetzlichen Vorgaben zur Bekämpfung von MKS wurden 2 weitere Szenarien untersucht: die Erreichtung einer Keulungszone und einer Impfzone um detektiere Betriebe. Bei der Keulungszone von 500m zeigt sich, dass die gekeulten Betriebe im Median leicht steigen, die Dauer jedoch reduziert wird. Dies könnte an ausgewählten Standorten eingesetzt werden, um einen Ausbruch schnell unter Kontrolle zu bekommen. Größere Keulungszonen und alle Impfzonen boten keine Verbesserung zum Basismodell.

Tierseuche, Modellierung, Sensitivitätsanalyse, Maul- und Klauenseuche

https://publik.tuwien.ac.at/files/publik_291882.pdf