Sistem Dinamik Model Penyebaran Penyakit Tuberkulosis Dengan Dua Kelompok Populasi Terinfeksi

Abstract

Tuberkulosis merupakan penyakit infeksi yang disebabkan oleh bakteri Mycobacterium tuberculosis. Bakteri ini merupakan bakteri basil yang bersifat tahan asam sehingga seseorang yang telah terinfeksi bakteri ini memerlukan waktu yang lama untuk proses penyembuhan. Bagian tubuh yang sering terinfeksi bakteri ini adalah paru-paru sehingga dikenal sebagai tuberkulosis paru. Tuberkulosis dapat menyebar dan menginfeksi orang lain melalui udara ketika seseorang dengan infeksi tuberkulosis aktif batuk, bersin, atau menyebarkan butiran ludahnya. Orang-orang yang mengalami kekurangan gizi, daya tahan tubuh yang lemah, atau terus-menerus menghirup udara yang tercemar bakteri tuberkulosis sangat rentan terinfeksi penyakit ini. Tuberkulosis merupakan penyakit mematikan. Untuk itu, diperlukan perlakuan pencegahan untuk mengendalikan baik tingkat infeksi maupun tingkat penyebaran penyakit ini. Dalam penelitian ini, dibahas sebuah model penyebaran penyakit tuberkulosis tipe SEIR (Susceptible-Exposed-Infected-Recovered). Modifikasi model dilakukan dengan menambahkan asumsi bahwa individu pada populasi terekspos dapat berpindah ke populasi pulih secara alami dan diasumsikan individu yang telah pulih tidak dapat terinfeksi kembali oleh tuberkulosis. Selain itu, modifikasi model juga dilakukan dengan penambahan kompartemen 𝑉������ yaitu kelompok populasi tervaksin, sehingga model ini disebut model SVEIR. Dalam model ini, populasi manusia dibagi menjadi enam kelompok, yaitu rentan, tervaksin, terekspos, terinfeksi menular, terinfeksi takmenular, dan pulih. Individu pada populasi rentan dapat berpindah ke populasi terekspos, terinfeksi menular, atau terinfeksi takmenular karena individu rentan tersebut kontak dengan individu terinfeksi menular. Individu pada populasi rentan juga dapat berpindah ke populasi tervaksin akibat vaksinasi. Individu pada populasi tervaksin dapat berpindah ke populasi terekspos karena individu tersebut kontak dengan individu terinfeksi menular. Individu pada populasi terekspos dapat berpindah ke populasi terinfeksi menular atau terinfeksi takmenular karena berkembangnya penyakit di dalam tubuh. Individu pada populasi terekspos, terinfeksi menular, atau terinfeksi takmenular dapat sembuh secara alami dan berpindah ke populasi pulih. Tujuan dari penelitian ini adalah memodifikasi model penyebaran penyakit tuberkulosis, melakukan analisis kestabilan terhadap model modifikasi, serta melakukan simulasi numerik untuk melihat dinamika populasi manusia berdasarkan bilangan reproduksi dasar dan pengaruh vaksinasi terhadap dinamika penyebaran penyakit tuberkulosis. Terdapat dua titik tetap pada model, yaitu titik tetap tanpa penyakit dan titik tetap endemik. Selanjutnya dilakukan analisis kestabilan pada titik tetap dengan memertimbangkan bilangan reproduksi dasar (ℛ0). Bilangan reproduksi dasar merupakan nilai harapan banyaknya infeksi tiap satuan waktu. Bilangan ini menjadi tolok ukur penyebaran penyakit dalam populasi. Jika ℛ0<1, maka rata-rata setiap individu terinfeksi akan menginfeksi kurang dari satu individu baru, sehingga penyakit akan menghilang. Jika ℛ0>1, maka rata-rata setiap individu terinfeksi akan menghasilkan lebih dari satu individu baru terinfeksi, sehingga penyakit akan menyebar. Hasil analisis dan simulasi numerik menunjukkan bahwa titik tetap tanpa penyakit stabil ketika ℛ0<1, sedangkan titik tetap endemik stabil ketika ℛ0>1. Simulasi juga menunjukkan bahwa vaksinasi yang diberikan memberikan pengaruh terhadap dinamika populasi manusia yang ditunjukkan dengan bilangan reproduksi dasar. Jika laju dan efektivitas vaksinasi ditingkatkan, maka menyebabkan menurunnya nilai bilangan reproduksi dasar. Itu artinya, jumlah individu yang terekspos, terinfeksi menular, dan terinfeksi takmenular semakin berkurang, sehingga penyakit tidak akan menyebar dan dalam jangka waktu tertentu penyakit akan menghilang dari populasi tersebut.