Clio-epidemiology to Neo-epidemiology Studying past epidemics - PowerPoint PPT Presentation

Clio-­‑epidemiology ¡to ¡Neo-­‑epidemiology ¡ Studying ¡past ¡epidemics ¡and ¡pandemics ¡to ¡inform ¡ modern ¡epidemiological ¡surveillance, ¡research ¡ and ¡policy ¡ Public ¡Health ¡Dynamics ¡Laboratory ¡Seminar ¡Series ¡ University ¡of ¡Pi9sburgh ¡Graduate ¡School ¡of ¡Public ¡Health ¡ October ¡12, ¡2015 ¡ Donald ¡R. ¡Olson ¡– ¡Bureau ¡of ¡Epidemiology ¡Services ¡ New ¡York ¡City ¡Department ¡of ¡Health ¡and ¡Mental ¡Hygiene ¡

Acknowledgements For ¡their ¡guidance, ¡collabora2on, ¡encouragement ¡and ¡generously ¡shared ¡insights: ¡ ¡ Farzad ¡Mostashari, ¡Rick ¡Heffernan, ¡Julie ¡Pavlin, ¡Jim ¡Hadler, ¡Lone ¡Simonsen, ¡Cecile ¡Viboud, ¡ Mark ¡Miller, ¡Alain-­‑Jacques ¡Valleron, ¡Stephen ¡Morse ¡and ¡many ¡many ¡colleagues ¡with ¡ISDS, ¡ DOHMH ¡BCD/BES, ¡and ¡NIH-­‑FIC ¡MISMS/RAPIDD. ¡

Dedication Rick Heffernan (1964-2013) 2001-2007 Director Syndromic Surveillance, New York City 2007-2013 Chief Communicable Diseases, State of Wisconsin

Outline - Themes Clio-­‑epidemiology ¡ ¡Historical ¡Data ¡Project: ¡New ¡York ¡City, ¡1865-­‑2015 ¡ Case ¡Study ¡#1 ¡Looking ¡for ¡Evidence ¡of ¡an ¡Early ¡Wave ¡of ¡the ¡1918 ¡Influenza ¡Pandemic ¡ Neo-­‑epidemiology ¡ ¡Disease ¡Surveillance ¡in ¡the ¡21 st ¡Century ¡ Case ¡Study ¡#2 ¡Monitoring ¡the ¡Impact ¡of ¡Influenza ¡by ¡Age: ¡New ¡York ¡City ¡and ¡NaKonwide, ¡ and ¡Reassessing ¡Internet ¡Search ¡Query ¡Data ¡for ¡DetecKon ¡of ¡Influenza ¡ Surveillance, ¡Research ¡& ¡Policy ¡ ¡Modern ¡Public ¡Health: ¡Cross-­‑cuYng, ¡Crea2ve ¡and ¡Collabora2ve ¡ ¡ Case ¡Study ¡#3 ¡Monitoring ¡the ¡ShiQing ¡Impact ¡and ¡Dynamics ¡of ¡Rotavirus ¡Since ¡ ImplementaKon ¡of ¡RouKne ¡VaccinaKon ¡

New ¡York ¡City ¡ Historical ¡ Modern ¡ Data ¡ Data ¡ Surveillance ¡ Research ¡& ¡ Policy ¡

Clio-­‑epidemiology ¡ Historical ¡ Data ¡

New ¡York ¡City ¡Board ¡of ¡Health ¡& ¡Department ¡of ¡Health ¡ 1805 ¡– ¡ ¡First ¡mee2ng ¡of ¡the ¡Board ¡of ¡Health ¡in ¡response ¡to ¡yellow ¡fever ¡epidemic ¡ ¡ 1820s ¡– ¡Epidemics ¡of ¡yellow ¡fever ¡(1822) ¡and ¡smallpox ¡(1824) ¡ 1832, ¡1834 ¡– ¡ ¡“The ¡Cholera ¡Years” ¡ 1842 ¡– ¡Croton ¡Aqueduct ¡opened ¡ 1849, ¡1854 ¡– ¡“The ¡Cholera ¡Years” ¡ 1851, ¡1865 ¡– ¡Epidemic ¡smallpox ¡ 1865 ¡– ¡Department ¡of ¡Health ¡ 1866 ¡– ¡Epidemic ¡cholera ¡ 1872 ¡to ¡1902 ¡– ¡Seven ¡smallpox ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡epidemics ¡over ¡thirty ¡years ¡ 1907 ¡– ¡control ¡of ¡typhoid ¡carriers ¡ 1910 ¡– ¡water ¡chlorina2on ¡began ¡ 1911 ¡– ¡milk ¡sta2ons ¡ 1912 ¡– ¡pasteuriza2on ¡ ¡ 1918 ¡– ¡“Spanish ¡Flu” ¡

12,562 ¡deaths ¡were ¡recorded ¡during ¡the ¡ 1918 ¡influenza ¡pandemic ¡in ¡New ¡York ¡City ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡But ¡how ¡many ¡really ¡occurred? ¡

New ¡York ¡City ¡circa-­‑1918 ¡  ¡ ¡1-­‑in-­‑20 ¡Americans ¡were ¡New ¡Yorkers. ¡  ¡ ¡Island ¡of ¡Manhagan ¡reached ¡its ¡peak ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡historic ¡popula2on. ¡  ¡ ¡The ¡city’s ¡Lower ¡East ¡Side ¡was ¡the ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡“densest ¡square ¡mile ¡on ¡earth”. ¡ ¡  ¡ ¡The ¡city’s ¡subway ¡system ¡was ¡the ¡longest, ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡fastest ¡and ¡most ¡crowded ¡in ¡the ¡world. ¡  ¡ ¡The ¡city’s ¡Health ¡Department ¡collected ¡and ¡published ¡vital ¡sta2s2cs ¡data ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡by ¡age ¡group ¡and ¡cause ¡of ¡death. ¡

Age ¡Pa9ern ¡of ¡Pneumonia ¡and ¡Influenza ¡(P&I) ¡Mortality ¡  ¡ ¡Typical ¡“U”-­‑shaped ¡age-­‑pagern ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡of ¡annual ¡P&I ¡mortality. ¡  ¡ ¡Unique ¡“W”-­‑shaped ¡age-­‑pagern ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡of ¡P&I ¡mortality ¡in ¡1918. ¡ ¡

Seasonal ¡Influenza ¡before ¡1918 ¡  ¡ ¡ ¡Respiratory-­‑related ¡deaths ¡  ¡ ¡ ¡Seasonal ¡excess ¡deaths ¡  ¡ ¡ ¡Synchronous ¡peaks ¡ Wade ¡Hampton ¡Frost ¡ JAMA ¡ (1919). ¡

Three ¡Ques[ons ¡about ¡the ¡1918 ¡Influenza ¡Pandemic ¡  ¡ ¡How ¡many ¡waves ¡of ¡the ¡pandemic ¡occurred ¡in ¡New ¡York ¡City? ¡  ¡ ¡What ¡was ¡the ¡overall ¡and ¡age-­‑specific ¡impact ¡on ¡mortality? ¡  ¡ ¡Was ¡there ¡an ¡early ¡“herald ¡wave” ¡of ¡the ¡pandemic? ¡

Data ¡Source ¡  ¡ ¡Rou2nely ¡tabulated ¡  ¡ ¡Monthly ¡deaths ¡  ¡ ¡Cause-­‑specific ¡  ¡ ¡Age-­‑group ¡

Method ¡of ¡Analysis ¡  New ¡York ¡City ¡Monthly ¡Age-­‑stra2fied ¡All-­‑cause ¡Mortality, ¡1911-­‑21 ¡  Sta2s2cal ¡Approach: ¡Es2mate ¡excess ¡deaths ¡using ¡a ¡Serfling ¡periodic ¡ regression ¡model ¡by ¡age ¡group ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ M t ¡= ¡ α 0 ¡+ ¡ α 1 ¡t ¡+ ¡ γ 1 ¡cos(2 π t ¡/12) ¡+ ¡ δ 1 ¡sin(2 π t ¡/12) ¡+ ¡ γ 2 ¡cos(4 π t ¡/12) ¡+ ¡ δ 2 ¡sin(4 π t ¡/12) ¡+ ¡e t ¡ ¡  Comparison ¡ Age-­‑specific ¡Rela2ve ¡Risk ¡ Ra2o ¡of ¡age-­‑stra2fied ¡rates, ¡<45:>45 ¡

Monthly ¡Mortality ¡in ¡New ¡York ¡City ¡ Olson, ¡et ¡al ¡ PNAS ¡ (2005). ¡ ¡

Monthly ¡Age-­‑specific ¡Mortality ¡  ¡ ¡All-­‑cause ¡mortality ¡by ¡age ¡group ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡with ¡seasonal ¡regression ¡baseline, ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡epidemic ¡threshold ¡and ¡seasonal ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡and ¡pandemic ¡influenza ¡outbreak ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡periods. ¡ ¡ ¡ Olson, ¡et ¡al ¡ PNAS ¡ (2005). ¡ ¡

Monthly ¡Age-­‑specific ¡Mortality ¡ Olson, ¡et ¡al ¡ PNAS ¡ (2005). ¡ ¡

Annual ¡Age-­‑specific ¡P&I ¡Mortality ¡by ¡Calendar ¡Year ¡  ¡ ¡Typical ¡“U”-­‑shaped ¡pagern ¡ 1918 ¡annual ¡mortality ¡  ¡ ¡Unique ¡“W”-­‑shaped ¡pagern ¡ ¡ 1916 ¡annual ¡mortality ¡ Olson, ¡et ¡al ¡ PNAS ¡ (2005). ¡ ¡

Seasonal ¡Age-­‑specific ¡Excess ¡Mortality ¡by ¡Epidemic ¡Period ¡  ¡Actual ¡“\/\_”-­‑shaped ¡excess ¡mortality ¡ 1918/19 ¡season ¡  ¡ ¡And ¡“__/”-­‑shaped ¡excess ¡mortality ¡ 1918 ¡early ¡wave ¡ 1915/16 ¡season ¡ Olson, ¡et ¡al ¡ PNAS ¡ (2005). ¡ ¡

Seasonal ¡Age-­‑specific ¡Excess ¡Mortality ¡by ¡Epidemic ¡Period ¡  ¡“\/\_”-­‑shaped ¡excess ¡mortality ¡ 1918/19 ¡season ¡  ¡ ¡“__/”-­‑shaped ¡excess ¡mortality ¡ 1918 ¡early ¡wave ¡ 1915/16 ¡season ¡ Olson, ¡et ¡al ¡ PNAS ¡ (2005). ¡ ¡

Rela[ve ¡Risk ¡for ¡Early-­‑1918 ¡and ¡1918/19 ¡Pandemic ¡Waves ¡  ¡ ¡Rela2ve ¡to ¡prior ¡seasonal ¡epidemic ¡ 1918/19 ¡season ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡mortality ¡pagern ¡ ¡ 1918 ¡early ¡wave ¡ Olson, ¡et ¡al ¡ PNAS ¡ (2005). ¡ ¡

Monthly ¡Age-­‑specific ¡Mortality ¡  ¡ ¡All-­‑cause ¡mortality ¡by ¡age ¡group ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡with ¡seasonal ¡regression ¡baseline, ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡epidemic ¡threshold ¡and ¡seasonal ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡and ¡pandemic ¡influenza ¡outbreak ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡periods. ¡ ¡ ¡ Simonsen, ¡et ¡al ¡ IOM ¡ (2005). ¡ ¡

Excess ¡Mortality ¡by ¡Epidemic ¡Period/Season ¡ Table ¡1. ¡Influenza ¡season ¡excess ¡deaths ¡ > ¡ > ¡ < ¡ < ¡ Olson, ¡et ¡al ¡ PNAS ¡ (2005). ¡ ¡

Origin ¡of ¡the ¡1918 ¡Influenza ¡Pandemic? ¡ Pagerson ¡& ¡Pyle, ¡Bulle2n ¡of ¡the ¡History ¡of ¡Medicine ¡(1991) ¡

Origin ¡of ¡the ¡1918 ¡Influenza ¡Pandemic? ¡ ? ¡ FEB ¡ ? ¡ NYC ¡