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虫媒病毒病传播动力学中的分叉阈值和最优控制。 (英语) Zbl 1393.37098号

作者提出并分析了一个用于虫媒病毒动力学和控制的10维宿主-矢量室常微分方程模型。人类种群的动力学由SEIR模型描述,成年媒介种群的动力学由SEI模型描述,而对于未成熟媒介,考虑了三个阶段,即卵、幼虫和蛹。
该模型假设易感人群的招募是恒定的,蛹以恒定的速度成虫。此外,所有死亡率都与密度无关。已确定存在两种无病平衡,一种是平凡的平衡(没有疾病和媒介的人类人口),另一种是更现实的平衡(无疾病但没有媒介的人口)。无病平衡点的局部稳定性由两个参数决定,即基本繁殖数{R} _0(0)\)以及净再现数\(\mathcal{N}\)。在这种情况下获得的稳定性结果的生物学解释是,当{R} _0(0)<1),社区中的少量病媒不会引发大规模疫情,尽管该疾病可能仍会持续。
该模型也被发现最多有两个地方性平衡(这发生在{R} _0(0)<1),在某些条件下),然后调查分岔的可能发生。后向分岔发生的有效阈值是根据人-矢量传输速率确定的,这些结果通过数值研究加以补充。研究还表明,在没有疾病相关死亡的情况下,系统不会出现分岔现象。
提出了五种与时间相关的控制方法:(不完善的)疫苗接种、蚊虫保护、治疗、蚊虫杀灭和其他通用病媒控制措施,目的是尽可能减少感染病例(有症状的人类感染)的数量,同时保持控制成本尽可能低。利用庞特里亚金原理,得到了最优控制满足的必要条件。研究了结合两种或两种以上控制方法的六种控制策略,通过数值模拟确定了对疾病传播的影响和病媒种群的大小,并通过定义的效率指数进行了效率分析特别的也正在执行。

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37N25号 生物学中的动力系统
34C23型 常微分方程的分岔理论
92天30分 流行病学
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