Dashboard-Based Worldwide Infectious Disease Surveillance for Allied Forces

Gerd Großmann^a, Alexander Ziegler^a

^a Bundeswehr Medical Academy – Division MI2, Munich, Germany

Background

Force Health Protection (FHP) is a critical, albeit often overlooked, priority for achieving success on the battlefield. It is the responsibility of military commanders to ensure that their forces are medically ready and protected from health and safety threats. These threats include infectious diseases that may not only impair an individual’s health but also endanger mission successt when larger force populations are affected. Epidemiological surveillance represents an essential component of infectious disease prevention, encompassing the ongoing systematic collection, analysis, and interpretation of disease data. Within this framework it is of particular importance to disseminate findings in a timely and comprehensive manner to conduct adequate countermeasures. In the context of the SARS-CoV-2 pandemic, digital dashboards have demonstrated their efficacy as Command and Control (C2) assets (see Figure 1), facilitating information gathering and processing as well as decision-making cycle [3][4]. Subsequently, the Bundeswehr Medical Service has been engaged in the development of dashboards focusing on a range of infectious disease topics, including Mpox, African swine fever, avian influenza, and wastewater-based surveillance [1][2].

Fig. 1: During the COVID-19 pandemic, digital dashboards such as this overview on COVID-19 cases in the Bundeswehr have shown to be efficient tools for surveillance and management of threats to the health of military forces.

Here we present a novel dashboard, the FHP Explorer, which provides a range of features relevant to FHP, including worldwide infectious disease surveillance for allied forces.

Implementation

The FHP Explorer is based on a previous dashboard that had been developed in response to the crisis in the Eastern Mediterranean and Red Sea following the attacks by Hamas on Israel on October 7th, 2023. Proprietary software, namely ArcGIS (ESRI Inc., Redlands, CA, USA), is used to aggregate data on infectious diseases obtained from open and commercial sources. These include, but are not limited to, ProMED, BlueDot, WHO, EIOS, EPIWATCH, WOAH, ECDC, or the CDC. Each selected health event is briefly summarized in English and geolocated. During this task, information on infectious diseases is subjected to a screening and evaluation process to ascertain its relevance in a military context prior to incorporation into the source file of the dashboard. The file is updated and uploaded on a weekly basis. The data are then automatically displayed in the dashboard via a script developed to combine data derived from multiple independent source files. The FHP Explorer is divided into several sections, including a headline, tabs, filters, a legend, an interactive map, a statistics tool, and an event list (see Figure 2).

Fig. 2: Layout of the novel FHP Explorer showing the main functions of this internet-based dashboard with the main elements: (1) Headline with dashboard name, security classification, and date of last update. (2) Tabs with access to maps on infectious or animal diseases, food and water security, etc. (3) Contributor list. (4) Filters permit detailed event selection. (5) Map with interactive events as well as layer and basemap selection options. (6) Event window with detailed information on selected event. (7) List showing events in chronological order. (8) Legend with information on map options. (9) Statisctics tool provides analytical options for events.

Over the past year, an average of 10–20 disease-related events have been added per day. To reduce the amount of information displayed on the interactive map, individual events are removed following a period of two weeks. However, using the provided filter settings, past events can still be displayed if desired. The filters permit the selection of events based on a number of criteria, including date, status (e. g. new event or update from previous event), country of occurrence, category (e.g. infectious or animal disease), event type (e. g. A/H5N1 or dengue), and contributor. Moreover, the background map can be modified according to the user’s needs. To enhance visibility, events are color-coded based on their category.

Conclusion

The principal objective of the FHP Explorer is to furnish the commander and his or her staff – in particular, LMED, J2, J3/ J5, J4, J9, and CBRN elements – with current information on infectious disease outbreaks around the globe, animal disease outbreaks, as well as environmental and industrial hazards of operational relevance. The data displayed on the dashboard are classified as NATO UNCLASSIFIED (NU) – RELEASABLE TO INTERNET, thereby facilitating data sharing and communication between allied forces. In addition, the individual geographic information system (GIS) layers can be exported for integration into other ArcGIS environments, as well as other GIS software. The geolocation of information on infectious diseases and other events related to FHP enables the identification of patterns of occurrence and the delineation of hotspots, thereby facilitating epidemiological surveillance, the implementation of targeted FHP countermeasures, and ultimately C2. Furthermore, the FHP Explorer is available via the Internet, allowing approved users to access this tool from a variety of electronic devices, even in the field.

References

1. Beinkofer D, Ziegler A: Abwassermonitoring als innovatives Element der COVID-19-Surveillance. Wehrmedizin und Wehrpharmazie 2022; 43(3): 35-36. mehr lesen
2. Frangoulidis D, Markt R, Barth, D et al.: Abwasserbasierte Infektionsepidemiologie – manchmal muss man für Innovationen auch im Trüben fischen. WMM 2024; 68(6): 283-289. mehr lesen
3. Rabiei R, Bastani P, Ahmadi H et al.: Developing public health surveillance dashboards: a scoping review on the design principles. BMC Public Health 2024; 24: 392. mehr lesen
4. Roßmann K, Andres B, Frangoulidis D et al.: Drei Jahre InfektInfo COVID-19. Arbeitsmedizin Sozialmedizin Umweltmedizin 2023; 58(4): 243-249. mehr lesen

For the Authors

Lieutenant Colonel Priv.-Doz. Dr. Alexander Ziegler

Bundeswehr Medical Academy, Divison MI2

Dachauer Straße 128, D-80637 Munich

E-Mail: alexander4ziegler@bundeswehr.org

Presented as a poster at the 55^th Annual Congress of the Deutsche Gesellschaft für Wehrmedizin und Wehrpharmazie from November 14^th to 16^th 2024 in Augsburg, Germany.

Hochdurchsatztestung unter Feldbedingungen im Rahmen der NATO Übung CLEAN CARE 2024 in UNGARN

Tanja Hoffmann^a, Katharina Müller^a, Gelimer Genzel^b, Roman Wölfel^a, Kilian Stoecker^a

^a Institut für Mikrobiologie der Bundeswehr, München

^b Sanitätsakademie der Bundeswehr, Fachbereich F – Medizinischer ABC-Schutz, München

NATO-Übung Clean Care 2024

Mit der Ausrichtung auf Landes- und Bündnisverteidigung muss sich der Sanitätsdienst auf die Herausforderungen moderner Gefechtsfeldbedingungen vorbereiten. Die COVID-19-Pandemie verdeutlichte einmal mehr, dass übertragbare Krankheitserreger eine relevante Bedrohung für die Gesundheit und Einsatzfähigkeit der Soldaten und Soldatinnen darstellen können.

Die Übung CLEAN CARE ist die zentrale Übung des medizinischen ABC-Schutzes innerhalb der NATO und wurde vom 22. April bis zum 10. Mai 2024 in Bakonykuti, Ungarn, durchgeführt. Erstmalig fand die Übung CLEAN CARE zeitgleich und im Verbund mit der NATO-Sanitätsübung VIGOROUS WARRIOR statt.

Übungsszenario

In einer groß angelegten Simulation eines Ausbruchsgeschehens mit einem masernähnlichen Virus und hunderten klinischen Verdachtsfällen auf dem Gefechtsfeld konnte das schnell verlegbare B-Schutz-Labor des Instituts für Mikrobiologie der Bundeswehr (InstMikroBioBw) seine Fähigkeiten unter Beweis stellen. Es galt, fiktiv mit dem Ceesenburg-Virus infizierte Personen rasch zu identifizieren und durch entsprechende Isolationsmaßnahmen von durch eine Infektion mit harmlosen Erregern zu separieren.

Beim Ceesenburg-Virus handelt es sich um ein masern-ähnliches Virus, welches durch Tröpfcheninfektion übertragen wird und hochkontagiös ist (R₀ = 12). Es ruft fieberhafte grippeähnliche Symptome hervor und geht mit einem makulopapulösen Ausschlag sowie einer Konjunktivitis einher.

Feldlabor Workflow

Die Untersuchungen erfolgten in einem zeltgestützten Feldlabor (Abbildung 1).

Abb. 1: Zeltgestütztes Feldlabor bei der Übung Clean Care 2024 (Bild: Bundeswehr/Hoffmann)

Die Implementierung feldtauglicher Laborroboter ermöglichte die Bearbeitung eines erhöhten Probenaufkommens. Durch den Einsatz von zwei parallel betriebenen Gloveboxen konnte der Probendurchsatz weiter gesteigert werden. Unter Einhaltung höchster Sicherheitsstandards konnte eine Bearbeitung des Probenmaterials mit Verdacht auf Erreger bis Risikogruppe 4 gewährleistet werden. Koordiniert wurde die Probenverteilung sowie die Ergebnisübermittlung auf dem Gefechtsfeld zwischen den multinationalen Role 1/2 und dem DEU Feldlabor durch eine US-amerikanisch geführte Verteilungsstelle. Abbildung 2 zeigt den Workflow im Feldlabor.

Abb. 2: Workflow im Feldlabor

Ergebnisse

Es wurden an 5 Übungstagen insgesamt 415 Nasopharyngealabstriche mittels in-house real-time reverser Transkription PCR unter Feldbedingungen in 5 Übungstagen untersucht. Die Laborkapazitäten reichten für bis zu 200 Proben innerhalb eines Tages.

Probenzufluss und Positivrate sind in Abbildung 3 dargestellt. Die Simulation war sehr realitätsnah. Hohe Positivraten am Anfang und rascher Rückgang als Folge der aufgrund der Untersuchungsergebnisse veranlassten Maßnahmen wären – wenn auch mit etwas prolongierterem Verlauf – auch in der Realität so zu erwarten gewesen.

Abb. 3: Probenanzahl und Positivrate im Übungsverlauf

Folgerungen

Das Untersuchungsverfahren hat sich insgesamt bewährt und als einsatztauglich erwiesen. Zur Prozessoptimierung ist die Etablierung eines feldtauglichen ­digitalen Probenverwaltungssystems anzustreben. Multinationale interdisziplinäre Übungen wie Clean Care auf NATO-Ebene sind essenziell für die Sicherstellung einer reibungslosen Zusammenarbeit im Falle der Bündnisverteidigung.

Um die Durchhaltefähigkeit in einem Landes- und Bündnisverteidigungsszenario zu gewährleisten, ist die Etablierung einer gemeinsamen standardisierten Ausbildung im Bereich B-Schutz mit dem Augenmerk auf Interoperabilität innerhalb der NATO erstrebenswert.

Für die Verfasser

Oberstabsarzt Dr. Tanja Hoffmann

Institut für Mikrobiologie der Bundeswehr, München

E-Mail: tanja1hoffmann@bundeswehr.org

Der Beitrag wurde als Poster beim 55. Jahreskongress der Deutschen Gesellschaft für Wehrmedizin und Wehrpharmazie e. V. vom 14.–16. November 2024 in Augsburg präsentiert.