用离散随机模型研究湖北新冠肺炎COVID-19流行病动力学特征
发布时间：2022-01-20 19:24
新冠肺炎COVID-19的爆发并在全国及世界范围内的扩散传播造成了巨大社会影响,研究流行病传播动力学特征有助于更好地对疫情进行掌控和防治。我们发展了一种离散变量随机概率方法,对湖北省疫情发展进行模拟和预测。首先根据排队论的Erlang概率分布对每日确诊人数进行处理,获得每日发病人数和感染人数。计算结果与中国疾病预防控制中心（CDC）已经整理公开的部分资料比较吻合,证明处理方法科学可信。进而依据每日发病人数,反演疫情发展不同阶段的有效传染率的变化,并据此预测未来疫情可能怎样发展。发现疫情初期基本传染数R0从6. 1减少到4. 0,在武汉采取封城等有效措施后,有效R值减少到1之下,并逐步降低到0. 13以下。发病高峰已经在2月初度过,目前虽然不排除疫情会有小的起伏,但只要坚持严格的隔离管控措施,总的趋势就不会变化。预期疫情在3月底前后结束,累计患病人数达到71000人左右。春节后回程的农民工和学生诱发大的疫情回弹可能性不大。但是世界上一些国家正处在疫情可能爆发的阶段,国家应该对入境人员做好检查和隔离管控工作。
【文章来源】：中国科学院大学学报. 2020,37(02)北大核心CSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
绿色线条为基于2月9日截止的实际确诊资料计算的每日新增病人人数，红色线条为根据绿色曲线用试错法获得各时段的传播率后的模拟曲线
我们也进行了参数变化对模型影响的检测。图4显示改变潜伏期为4.03 d后的拟合结果。模型同样采用试错法反演，得到的传染率r随时间的变化见表3。潜伏期短的情况下同样的传染率会传播得更快，反过来传染情况已确定的情况下，反演出来的传染率会较低。传染率反演结果给出开始阶段的基本传染数R0为5.0～3.15，低于潜伏期为5.2 d的反演结果约20%。随着隔离管控措施的发挥作用，有效R值也逐渐降低到0.88、038到0.13而使疫情减小。如果保持这样的传染率，预期发病持续(128±14)d。累计发病人数估计为73 000人左右。我们的模型认为2月1日以后有效R值已经小于1。我们不能赞同You等[27]的结果。他们认为2月1日到10日，湖北的有效R值虽然在减小，但只从2.0降到了1.5，他们的结果明显与发病高潮已经在二月初度过的事实相矛盾。
图3显示采用我们传染病传播动力学模型得出的1 000个随机模型每天发病人数的平均结果和其对实际数据的拟合，并对今后发展趋势的预测。模型采用试错法反演，得到的传染率r的变化见表2。模型中的传染率r是每个病人每天平均传染人数，把它在全部有传染能力的日子内加权求和即得到一个病人平均会传染多少个人的传染数R，加权求和是因为在患病后不同时段传染性不同。对COVID-19目前尚没有准确的资料，根据世界卫生组织(WHO)和中国联合调查报告[26]，初步得出在这个模型中R≈12.6 r，从传染率r计算出开始阶段的基本传染数R0为6.1～4.0。1月21日开始采取管控措施后最初15天，由于大量的病人超过医疗能力的负担，措施也不是十分到位，有效传染数R仅仅降到0.83，略小于1。由于原来已经存在大量已经感染未发病的患者，因此仍不能抑制发病人数上升的趋势，但是已经从指数上升变为线性上升，初步显示了隔离管控措施的作用。随着措施逐步到位，在全国人民支持下医院收纳能力增强，在随后一周2月8日起R降到0.25，进一步2月14日后又降到0.13。如果保持这样的传染率，预期发病持续(124±7)d，即4月2日前后一周左右结束，如果能进一步把R降低到0.06，有希望在(117±6)d，即3月26日前后一周左右结束。不过从停止发病到门诊和确诊上表现出来可能还要有5 d的滞后。累计发病人数估计为71 000人左右。我们也进行了参数变化对模型影响的检测。图4显示改变潜伏期为4.03 d后的拟合结果。模型同样采用试错法反演，得到的传染率r随时间的变化见表3。潜伏期短的情况下同样的传染率会传播得更快，反过来传染情况已确定的情况下，反演出来的传染率会较低。传染率反演结果给出开始阶段的基本传染数R0为5.0～3.15，低于潜伏期为5.2 d的反演结果约20%。随着隔离管控措施的发挥作用，有效R值也逐渐降低到0.88、038到0.13而使疫情减小。如果保持这样的传染率，预期发病持续(128±14)d。累计发病人数估计为73 000人左右。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于大数据回溯新冠肺炎的扩散趋势及中国对疫情的控制研究[J]. 赵序茅,李欣海,聂常虹. 中国科学院院刊. 2020(03)
[2]SARS传染扩散的动力学随机模型[J]. 石耀霖. 科学通报. 2003(13)
本文编号：3599385
【文章来源】：中国科学院大学学报. 2020,37(02)北大核心CSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
绿色线条为基于2月9日截止的实际确诊资料计算的每日新增病人人数，红色线条为根据绿色曲线用试错法获得各时段的传播率后的模拟曲线
我们也进行了参数变化对模型影响的检测。图4显示改变潜伏期为4.03 d后的拟合结果。模型同样采用试错法反演，得到的传染率r随时间的变化见表3。潜伏期短的情况下同样的传染率会传播得更快，反过来传染情况已确定的情况下，反演出来的传染率会较低。传染率反演结果给出开始阶段的基本传染数R0为5.0～3.15，低于潜伏期为5.2 d的反演结果约20%。随着隔离管控措施的发挥作用，有效R值也逐渐降低到0.88、038到0.13而使疫情减小。如果保持这样的传染率，预期发病持续(128±14)d。累计发病人数估计为73 000人左右。我们的模型认为2月1日以后有效R值已经小于1。我们不能赞同You等[27]的结果。他们认为2月1日到10日，湖北的有效R值虽然在减小，但只从2.0降到了1.5，他们的结果明显与发病高潮已经在二月初度过的事实相矛盾。
图3显示采用我们传染病传播动力学模型得出的1 000个随机模型每天发病人数的平均结果和其对实际数据的拟合，并对今后发展趋势的预测。模型采用试错法反演，得到的传染率r的变化见表2。模型中的传染率r是每个病人每天平均传染人数，把它在全部有传染能力的日子内加权求和即得到一个病人平均会传染多少个人的传染数R，加权求和是因为在患病后不同时段传染性不同。对COVID-19目前尚没有准确的资料，根据世界卫生组织(WHO)和中国联合调查报告[26]，初步得出在这个模型中R≈12.6 r，从传染率r计算出开始阶段的基本传染数R0为6.1～4.0。1月21日开始采取管控措施后最初15天，由于大量的病人超过医疗能力的负担，措施也不是十分到位，有效传染数R仅仅降到0.83，略小于1。由于原来已经存在大量已经感染未发病的患者，因此仍不能抑制发病人数上升的趋势，但是已经从指数上升变为线性上升，初步显示了隔离管控措施的作用。随着措施逐步到位，在全国人民支持下医院收纳能力增强，在随后一周2月8日起R降到0.25，进一步2月14日后又降到0.13。如果保持这样的传染率，预期发病持续(124±7)d，即4月2日前后一周左右结束，如果能进一步把R降低到0.06，有希望在(117±6)d，即3月26日前后一周左右结束。不过从停止发病到门诊和确诊上表现出来可能还要有5 d的滞后。累计发病人数估计为71 000人左右。我们也进行了参数变化对模型影响的检测。图4显示改变潜伏期为4.03 d后的拟合结果。模型同样采用试错法反演，得到的传染率r随时间的变化见表3。潜伏期短的情况下同样的传染率会传播得更快，反过来传染情况已确定的情况下，反演出来的传染率会较低。传染率反演结果给出开始阶段的基本传染数R0为5.0～3.15，低于潜伏期为5.2 d的反演结果约20%。随着隔离管控措施的发挥作用，有效R值也逐渐降低到0.88、038到0.13而使疫情减小。如果保持这样的传染率，预期发病持续(128±14)d。累计发病人数估计为73 000人左右。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于大数据回溯新冠肺炎的扩散趋势及中国对疫情的控制研究[J]. 赵序茅,李欣海,聂常虹. 中国科学院院刊. 2020(03)
[2]SARS传染扩散的动力学随机模型[J]. 石耀霖. 科学通报. 2003(13)
本文编号：3599385
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