SARS传播的数学模型及对经济的影响 数学建模全国赛优秀论文 下载本文

的流行病学论文及一篇长篇评论[2],研究确定SARS病患的基本传播率(即文中的有效接触率)为3。

控前?——表示有效接触者中在发病前未能受到有效隔离的人所占的比例。由于在SARS传播前期,对疾病未能作良好的监控,而在潜伏期内病患无法得知自己的真实情况。所以在这一阶段不妨设??0.90,即几乎没有病患在潜伏期内被隔离。这与控前的实际情况是吻合的。

控后k1——控后的有效接触率实际上受多种因素综合影响。比如人们不愿外出,减少了与病源的接触机会,更注意卫生等,这些因素均使有效接触率明显降低。英国和香港的一个研究小组的研究表明,传染率(即本文的有效接触率)控后仍有较长一段时间在1左右徘徊。为简化模型,我们取k1=1。

控后?——控后的隔离措施被细化为几个等级,措施的级别越高,控制力度越大,社会付出代价越高,难度越大[3]。经研究发现,采取隔离措施后短期内使未隔离的病患在总自由携带者中占40%~90%的比例[3],即?在0.4在0.9之间。由于各地的控制力度不同,对应的?不同,对北京4月20日以前的数据进行拟合后得到当??0.4时,拟合较好。从中可以看出北京的措施是比较严厉的。

3、预测结果

由于缺乏4月20日之前的数据,不妨设初始6天的病例数分别为1,2,3,4,5,6(之后将对初始值的合理性进行讨论)。为了较好地拟合数据,采用3月15日作为病毒传播的开始时间,认为在病毒传染前期,北京主要以输入型传播为主,传播机理不明,输入病例数量无法确定。

采用以上数据和相关参数,通过计算机编程,产生正态分布的随机数,并对传染情况进行500次模拟,取其平均数得到预测结果见表1。

表1:实际值与预测值的比较 日期 5.11 5.12 5.13 5.14 5.15 5.16 5.17 5.18 实际值 38 39 43 23 18 17 15 14 预测值 43. 40 37 30 30 26 23 20 日期 5.19 5.20 5.21 5.22 5.23 5.24 5.25 5.26 实际值 3 7 0 12 9 25 9 5 预测值 18 16 15 14 13 11 10 9 日期 5.27 5.28 5.29 5.30 5.31 6.1 6.2 6.3 实际值 8 2 3 3 1 1 0 0 预测值 9 8 7 6 6 5 5 4 日期 6.4 6.5 6.6 6.7 6.8 6.9 6.10 6.11 实际值 0 0 0 0 0 0 0 0 预测值 4 3 3 3 2 2 2 2

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图4:改进后的拟合曲线

图5:改进后的预测曲线

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图6:提前5天采取措施的预测曲线

若卫生部门提前5天采取严格的隔离措施,预测将会出现图4的情况:累计病例总数为1958人,到第100天就可实现零增长。

若滞后5天才采取严格的隔离措施,预测曲线如图5所示,疫情将延迟至第121天才能基本消除,届时累计病例总数将达到4487人。

若卫生部门的隔离措施滞后15天才得到全面实施,将出现图6的情况,到第139天疫情才能基本消除,累计病例数将增至10208人,比原来增长了约8000多名患者。

图7:滞后5天的预测曲线

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图8:滞后15天的预测曲线

若社会及政府等相关部门加大宣传力度,人们警觉性提高,使有效接触率降低,设k=0.8,得到预测曲线图7,预计到第92天疫情解除,累计病例2395人。

若卫生部门实施严格隔离措施,加大对与自由携带者相接触的人群的控制力,设可控率提高到??0.7,??0.3。得到预测曲线图8,预计到第80天疫情解除,累计病例2545人。

表2:改变有关参数后的预测值 改变相关参数 累计病实现零增 与预测病例 与预测实现零增长例数 长的时间 数的差值 的日期相比 最初预测 2816 109 提前5天 1958 100 -858 -9 滞后5天 4487 121 1671 +12 滞后15天 10208 139 7392 +30 加大控制力度 2545 80 -271 -29 加大宣传力度 2395 92 -421 -18 以上预测结果表明,加大宣传力度,可以明显减少感染总数;而加大控制力度,可以显著减少疫情延续的时间。

根据以上预测结果,对SARS疫情的控制提出以下建议:

1、应尽早采取有效的控制措施。提早采取严格的隔离措施,将会使疫情提早得到控制或解除。

2、隔离和宣传并重。一方面加大控制力度,提高接触病源的人群的可控率,提前结束疫情;另一方面加大宣传力度,提高全民健康意识,切断传染途径,从而减少自由携带者的有效接触人数。这样即使防范措施晚了一些,出现了高峰期,仍然能够在一定的时间内解除疫情。

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