狂犬病和禽流感的动力学模型及控制策略研究

发布时间：2020-10-09 04:40

　　人兽共患病是由共同的病原体引起的、在脊椎动物与人类之间自然传播的、流行病学上有一定关联的一类疾病。人兽共患病的爆发,不但对养殖业的发展造成巨大的经济损失,而且还对人类的健康构成严重的威胁。不同的人兽共患病的病原体传播机制也不尽相同,细菌感染、病毒感染、寄生虫感染、皮肤真菌感染等都是人兽共患病常见的感染方式。人兽共患病有很多是自然疫源性疾病,这类病原体宿主谱一般很宽,在现实的自然环境中很难消灭和控制,对人类的生产生活产生了极大影响。数学模型可以很好地刻画传染病的传播机制和规律,从而帮助人们采取有效的防控措施来减少疾病的爆发和对人类的危害。人兽共患病既是对人类传染的严重疾病,也是畜禽之间互相传播的烈性传染病。以狂犬病和H7N9型禽流感为例,这两类疾病不但对人类的致死率高,而且对公共卫生有着严重的影响,消除这类疾病对人类的威胁已经到了刻不容缓的地步,因此本文建立了符合疾病传播机制的动力学模型,通过分析模拟模型的动力学行为,寻找有效的防控策略,为抑制这两类疾病的传播提供可靠的理论依据。1.建立了野犬、家犬和人三个群体的SEIR狂犬病动力学模型,采用遗传算法对模型中染病者人数与国内近二十年的报告数据进行拟合,估出了中国狂犬病在当前控制策略下的基本再生数_0R?1.075,证明了模型中_0R(27)1时无病平衡点的全局稳定性以及_0R(29)1时模型的一致持续性。通过数值模拟,对狂犬病未来的发展趋势及影响_0R的相关参数进行分析,发现根除狂犬病仍需要采取一定的措施。一要避免家犬与野犬之间的交叉感染。二要对家犬和野犬分别采取措施,对家犬而言重要的是提高家犬的免疫率,而对于野犬捕杀和控制其出生数量要优于免疫的效果。2.根据H7N9型禽流感形成的基因检测结果,建立了H7N9型流感病毒从形成到对人类传播的动力学模型。模型中包括水禽、家禽、人类三个群体,经过计算得到各个群体疾病流行的基本再生数以及平衡点,证明了无病平衡点和地方病平衡点在不同条件下的全局稳定性,并通过数值模拟验证了理论结果。通过分析发现当两类普通流感病毒形成一种新的流感病毒时,不但要控制新型流感病毒的传播作用,而且要控制普通流感病毒在禽类中的传播。因此在控制H7N9型禽流感的传播时应加大对水禽和家禽的管理力度,减少普通流感病毒在水禽和家禽中的爆发,同时应避免水禽与家禽间的接触,从而降低新型流感病毒的形成。
【学位单位】：北京建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：O175
【部分图文】：

狂犬病,交叉感染

第 2 章带有交叉感染的狂犬病模型及其控制策略第 2 章带有交叉感染的狂犬病模型及其控制策略一直是危害人类的重大疾病,一旦被感染，致死率高达 100%。我国在一些相对偏远地区，作为人兽共患病中的典型代表，对人和动物胁。中国的地域辽阔，犬的种类和数量繁多，栖息地分布在全国各镇交界地区管理较为松散，导致野犬数量庞大并处于无人管理状态染也是疾病传播的重要因素。如图 2.1 所示，患有狂犬病的人数近先上升而后又开始下降的走势，自 1996 年的 158 例到 2007 年的 3数处于持续增长状态。尽管从 2008 年开始狂犬病人数有所下降，有很大的困难。

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图 2.2 狂犬病在野犬、家犬与人中的染病流程Fig 2.2 the disease processes of domestic and stray dogs with humans依据图 2.2，建立相应的数学模型如下：犬类：

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第 2 章带有交叉感染的狂犬病模型及其控制策略24如图2.3 所示为中国1996-2015年狂犬病染病数据与模型中狂犬病染病者人数的拟合图像,各个量初值分别如下：6 4 4 51 1 1 1S (0) 2 10 , E (0) 7 10 , I (0) 2 10 , R(0) 1 10,7 5 4 6 92 2 2 2(0) 3 10 , (0) 2 10 , (0) 5 10 , (0) 5 10 , (0) 1.29 10 , (0 ) 400,h hS E I R S E 5(0) 158, (0) 2 10h hI R 。该图像利用 matlab 遗传算法拟合得到,其中未知的参数在拟合过程中可以得到，参数的大小如上表所示。由图中可以看出拟合图像与真实数据比较吻合。图 2.3 真实数据与拟合图像Fig 2.3 The plot of real data and the fitting

【参考文献】