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几类传染病的传播机制和疫苗作用的统计及动力学分析

李昭婉

几类传染病的传播机制和疫苗作用的统计及动力学分析

李昭婉1
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作者信息

  • 1. 桂林电子科技大学
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摘要

传染病历来是威胁人类健康并影响社会经济持续发展的关键因素,比如2019年起开始流行的新冠(COVID-19),一直致力于消除的麻疹和最近再次流行的猴痘(MPX).截至2023年4月,全球新冠确诊病例累计已超7.61亿例,累计死亡已超680万例.我国实施消除麻疹计划后仍有多个地区出现疫情的反弹.2022年5月初,猴痘病毒(MPXV)的再次暴发引起了全球公共当局的极大关注,截至2022年10月,确诊病例已超过7万例.本文旨在探究三类传染病的传播机制和防控效应. 首先,为阐明自适应保护行为和疫苗接种对新冠的影响机制,通过时滞微分方程建立一个新的传播模型,该模型参数化了自适应保护行为和疫苗接种的作用,并拟合新冠的动态传播过程.运用2020年3月至2021年10月美国、印度、南非、菲律宾、巴西、英国、西班牙和德国的监测数据验证模型,通过不同形式的行为函数量化适应行为的保护效果.结果表明:(1)自适应行为函数可作为拟合干预结果的良好指标,大多数国家的行为变化表现出短期意识,与报告病例数相比,自适应行为函数可将感染总数减少3.68、26.16、15.23、4.23、7.26、1.65、5.51和7.07倍;(2)完全预防时,有适应性保护行为的人群平均免疫比例应大于90%、92%、86%、71%、92%、84%、82%、76%,无保护行为的应大于91%、97%、94%、77%、92%、88%、85%、90%;(3)疫苗接种所需人数比例是疫苗效率的次线性递减函数,不同国家的异质性较小. 接着,为探究麻疹传播与疫苗接种之间的复杂性和揭示疫苗接种效果,通过动力学模型拟合麻疹的动态传播过程,运用广东省2005-2021年麻疹报告病例数和疫苗接种数据验证动力学模型,并通过数值模拟探究疫苗接种率的影响;运用中断时间序列模型评估不同疫苗接种策略的效果.结果表明:(1)广东省的麻疹疫情主要集中在广州和深圳,疫情反弹前后区域分布差异不大.(2)对于2岁以下儿童,如果自2017年1月(2016年)起疫苗接种率下降到99%,则从2018年开始小(大)流行;(3) MV和MR联合免疫策略的效果可能比MV单一接种的效果更好.接种MMR疫苗的短期效果优于其他疫苗,但其长期效果尚不清楚;(4)两剂疫苗和高覆盖率是减少麻疹发病率的关键. 最后,为了解MPXV感染早期的动态,根据近期出现的猴痘病例临床样本信息,通过生存分析模型分析预测了各种体液中MPXV DNA检测消失的时间.结果表明模型预测的检测时间与临床病例报告结果一致,在尿液中的MPXV DNA的检测时间最长(13.5天),其次是精液(11.4天)和血液(10.6天).

关键词

传染病/传播机制/疫苗作用/动力学模型

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授予学位

硕士

学科专业

数学

导师

祝光湖

学位年度

2023

学位授予单位

桂林电子科技大学

语种

中文

中图分类号

R5
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