2022年医学专题—传染病传播模型.ppt

传染病传播(chuánbō)模型人们不可能去做传染病传播的试验以获取数据，从医疗卫生部门得到的资料也是不完全和不充分的。不同类型的传染病的传播过程有其各自不同的特点，弄清这些特点需要相当(xiāngdāng)多的病理知识，这里更不可能从医学的角度来分析各种传染病的传播，所以，我们只能按照一般的传播机理建立模型。第一页，共四十二页。传染病传播问题和自然科学中一些已经有确定规律的问题不同，不可能立即对它做出恰当的假设，建立完善的模型，只能(zhīnénɡ)先做出最简单的假设，建立模型，得出结果，分析是否符合实际，然后针对其不合理或不完善处，进行修改或补充假设，逐步得到较为合理的模型。第二页，共四十二页。模型(móxíng)1（SI模型）假设条件(1)人群分为易感染者（Susceptible）和已感染者（Infective）两类，以下简称健康者和病人。时刻t这两类人在总人数(rénshù)中所占的比例分别记为s(t)和i(t)。(2)在疾病传播期内所考察地区的总人数N不变，既不考虑生死，也不考虑迁移，并且时间以天为计量单位。(3)每个病人每天有效接触的平均人数是常数，称为日接触率。当病人与健康者有效接触时，使健康者受感染变为病人。第三页，共四十二页。根据假设，每个病人每天可使s(t)个健康者变为病人。因为病人数为Ni(t)，所以每天共有Ns(t)i(t)个健康者被感染(gǎnrǎn)，即病人数Ni(t)的增加率为Ns(t)i(t)。于是得到人员流程图如下第四页，共四十二页。进而(jìnér)有Nddi(tt)Ns(t)i(t)再设初始(chūshǐ)时刻（t=0）病人的比例为i0，则由s(t)+i(t)=1，得到初值问题dii(1i)Logistic模型dti(0)i0第五页，共四十二页。初值问题的解为i(t)11i101et第六页，共四十二页。可画出i(t)~t和di/dt~i的图形(túxíng)为i(t)~t的图形(túxíng)第七页，共四十二页。di/dt~i的图形(túxíng)第八页，共四十二页。于是可知(kězhī)：①当t时，i1，即所有人终将被传染，全变为病人，这显然不符合实际情况。其原因是模型中没有考虑到病人可以治愈，人群中的健康者只能变成病人，病人不会再变成健康者。第九页，共四十二页。②然而，这个模型在传染病流行的前期还是可用的，可用它来预报传染病高潮的到来(dàolái)：当i=1/2时，di/dt达到最大值(di/dt)m，这个时刻为tm1lni101这时病人增加得最快，可以认为是医院的门诊量最大的一天，预示(yùshì)着传染病高潮的到来，是医疗卫生部门关注的时刻。第十页，共四十二页。③还可以看出，tm与成反比。因为日接触率表示给定地区的卫生水平，越小卫生水平越高，所以改善保健设施(shèshī)、提高卫生水平可以推迟传染病高潮的到来。第十一页，共四十二页。模型(móxíng)2（不考虑出生和死亡的SIS模型）有些(yǒuxiē)传染病如伤风、痢疾等治愈后免疫力很低，可以假定无免疫性，于是病人被治愈后变成健康者，健康者还可以被感染再变成病人，所以在SI模型的基础上，增加一个假设条件就会得到SIS模型。假设条件(1)人群分为易感染者（Susceptible）和已感染者（Infective）两类，以下简称健康者和病人。时刻t这两类人在总人数中所占的比例分别记为s(t)和i(t)。第十二页，共四十二页。(2)在疾病传播期内所考察地区的总人数N不变，既不考虑生死，也不考虑迁移，并且时间以天为计量单位。(3)每个病人每天有效接触(jiēchù)的平均人数是常数，称为日接触率。当病人与健康者有效接触时，使健康者受感染变为病人。(4)每天被治愈的病人数占病人总数的比例为常数，称为日治愈率。病人被治愈后称为仍可被感染的健康者，1/称为这种传染病的平均传染期。第十三页，共四十二页。如果考虑(kǎolǜ)到假设条件(4)，则人员流程图如下于是(yúshì)有NddtiNsiNi第十四页，共四十二页。记初始时刻的病人(bìngrén)的比例i0（i0>0），从而SI模型可以修正为dii(1i)idti(0)i0我们称之为Bernolli（贝努里）方程(fāngchéng)的初值问题，其解析解为第十五页，共四十二页。11i0(11)e()t,1(1...