×

使用非药物干预措施对新冠肺炎大流行进行最佳控制。 (英语) Zbl 1448.92139号

摘要:新型冠状病毒疫情迫使世界各地的社会采取社会疏远措施,以减缓SARS-CoV-2病毒的传播。由于社会距离的经济影响,人们越来越希望放松这些措施。为了描述一系列可能的控制策略并了解其后果,我们对SARS-CoV-2传输的数学模型进行了最优控制分析。鉴于疫情已经开始,控制措施已经启动,我们根据美国的数据校准了模型,并将分析重点放在2020年5月至2021年12月的最佳控制措施上。我们发现,优先考虑挽救生命与减少控制时间的策略的一个主要区别在于,一旦社交距离限制于2020年5月到期,控制放松的速度有多快。至少在2020年夏季之前将控制保持在较高水平的策略可以减少此后的控制,并将死亡人数降至最低,而在短期内放松控制的策略则会导致日后控制的选择较少,且超过医院容量的可能性更高。我们的结果还强调,在疫苗可用之前控制新冠肺炎的潜在范围取决于流行病学参数,其中仍存在相当大的不确定性,包括基本繁殖数量和社会疏远的有效性。鉴于这些不确定性,我们的结果并不构成定量预测,而是对其他控制方法可能产生的结果进行了定性描述。

MSC公司:

92C60型 医学流行病学
49甲15 常微分方程最优控制问题的存在性理论
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部

参考文献:

[1] Agusto F,Khan M(2018)巴基斯坦登革热传播的最佳控制策略。数学生物科学305:102-121。2016年10月10日/j.mbs.2018.09.007。http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S002555641830453X ·Zbl 1409.92220号
[2] Aledort,J。;北卡罗来纳州卢里。;Wasserman,J。;Bozzette,S.,《大流行性流感的非药物公共卫生干预:证据库评估》,BMC公共卫生,7208(2007)·doi:10.186/1471-2458-7-208
[3] Amanat,F。;Krammer,F.,《非典冠状病毒2型疫苗:现状报告》,《免疫学》,52,583-589(2020)·doi:10.1016/j.immuni.2020.30.07
[4] Bedford J、Enria D、Giesecke J、Heymann D、Ihekweazu C、Kobinger G、Lane H、Memish Z、Oh M、Sall A、Schuchat A、Ungchusak K、Wieler L(2020)新冠肺炎:控制疫情。柳叶刀。10.1016/S0140-6736(20)30673-5
[5] Blayneh,K。;古梅尔,A。;伦哈特,S。;Clayton,T.,西尼罗河病毒传播动力学中的向后分岔和最优控制,《公牛数学生物学》,721006-1028(2010)·Zbl 1191.92024号 ·doi:10.1007/s11538-009-9480-0
[6] 布里顿,T。;球,F。;Trapman,P.,一个数学模型揭示了种群异质性对sars-cov-2群体免疫的影响,《科学》,369,846-849(2020)·兹比尔1478.92180 ·doi:10.1126/science.abc6810
[7] 疾病控制和预防中心:2009年H1N1流感疫苗(2010年(2020年4月15日访问))。https://www.cdc.gov/h1n1flu/疫苗接种/
[8] 疾病控制和预防中心:2009年H1N1大流行时间表(2010年(2020年4月15日访问))。https://www.cdc.gov/flu/pandemic-resources/2009-pandemic-timeline.html
[9] 疾病控制和预防中心,2019年冠状病毒病患者的严重后果(covid-19)-美国,2020年2月12日至3月16日,MMWR Morb Mortal Wkly Rep,2020,69,343-346(2020)·doi:10.15585/mmwr.mm6912e2
[10] Chinazi M、Davis JT、Ajelli M、Gioannini C、Litvinova M、Merler S、Pastore y Piontti、A、Mu K、Rossi L、Sun K、Viboud C、Xiong X、Yu H、Halloran ME、Longini IM、Vespignani A(2020)旅行限制对2019年新型冠状病毒(covid-19)疫情传播的影响。科学。10.1126/science.aba9757。https://science.sciencemag.org/content/early/200/03/05/science.aba9757
[11] Choi,S。;Jung,E.,基于实际数据的数学模型的最佳结核病预防和控制策略,Bull Math Biol,76,1566-1589(2014)·Zbl 1300.92094号 ·doi:10.1007/s11538-014-9962-6
[12] Cowling,B。;阿里,S。;Ng,T。;Tsang,T。;Li,J.等人。;Fong,M。;廖琦(Liao,Q.)。;Kwan,M。;Lee,S。;Chiu,S。;吴杰。;吴,P。;Leung,G.,《2019年香港非药物干预对冠状病毒病和流感的影响评估:一项观察性研究》,《柳叶刀公共卫生》(2020年)·doi:10.1016/S2468-2667(20)30090-6
[13] Davies N、Kucharski A、Eggo R、Gimma A、Edmunds W(2020)非药物干预对英国新型冠状病毒肺炎病例、死亡和医院服务需求的影响:一项模型研究。https://cmmid.github.io/topics/covid19/control-measures/uk-scenario-modelling.html
[14] Djidjou-Demasse R、Michalakis Y、Choisy M、Sofone M、Alizon S(2020年)疫苗部署前的最佳19型冠状病毒疫情控制。医学研究。10.1101/2020.4.02.20049189年10月10日
[15] 编辑(2020)《美国的新型冠状病毒:时间问题》。柳叶刀395:1229
[16] Ferguson N、Laydon D、Nedjati-Gilani G、Imai N、Ainslie K等人(2020)报告9-非药物干预(NPI)对降低新冠肺炎死亡率和医疗需求的影响。https://www.imperia.ac.uk/mrc-global-infectives-disease-annalysis/covid-19/report-9-impact-of-npis-on-covid-19(http://www.imperial.ac.uk/mrc-global-infectious-dease-annalysis/covid-19/report-9-impact-of-npis-on-covid-19)/
[17] Flaxman S、Mishra S、Gandy A、HJT U、Coupland H、Mellan T等人(2020)报告13——估算11个欧洲国家的感染人数和非药物干预对新型冠状病毒肺炎的影响。https://www.imperial.ac.uk/mrc-global-infensitious-disease-analysis/covid-19/report-13-europe-npi-impact/
[18] 吉尔伯特,M。;普拉诺,G。;皮诺蒂,F。;巴尔达诺,E。;Poletto,C。;波勒,P。;D’Ortenzio,E。;Yazdanpanah,Y。;埃霍利,S。;奥尔特曼,M。;古铁雷斯,B。;Kraemer,M。;Colizza,V.,《非洲国家应对新冠肺炎进口的准备和脆弱性:模型研究》,《柳叶刀》,395871-877(2020)·doi:10.1016/S0140-6736(20)30411-6
[19] Gondim J,Machado L(2020)具有离散年龄结构的人群中19型冠状病毒大流行的最佳检疫策略。混沌孤子分形出版,110166
[20] 谷歌:《2020年新冠肺炎社区流动性报告》(2020年4月15日访问)。https://www.gstatic.com/covid19/mobility/2020-04-11_US_mobility_Report_en.pdf
[21] Head J、Andrejko K、Cheng Q、Collender P、Phillips S、Boser A、Heaney A、Hoover C、Wu S、Northrup G、Click K、Harrison R、Lewnard J、Remais J(2020)《学校关闭和重新开放策略对旧金山湾区新冠肺炎感染动态的影响:横断面调查和建模分析》。医学研究。10.1101/2020.08.06.20169797
[22] 卫生服务利用预测小组IC、Murray CJ(2020)预测新冠肺炎对未来4个月美国各州医院床位日、icu日、呼吸机日和死亡的影响。医学研究。10.1101/2020.03.27.20043752. https://www.medrxiv.org/content/early/2020/03/30/2020.03.2047752
[23] Hilton J,Keeling M(2020)使用合成接触矩阵估算新型冠状病毒(covid-19)的国家级基本生殖比率。医学研究。10.1101/2020.02.26.20028167
[24] 霍尔舒,马里兰州;DeBolt,C。;Lindquist,S。;洛菲,KH;魏斯曼,J。;布鲁斯,H。;Spitters,C。;Ericson,K。;威尔克森,S。;Tural,A。;迪亚兹,G。;科恩,A。;福克斯。;帕特尔,A。;SI Gerber;Kim,L。;唐,S。;卢,X。;Lindstrom,S。;马萨诸塞州帕兰什;韦尔登,WC;比格斯,HM;Uyeki,TM;Pillai,SK,2019年美国第一例新型冠状病毒,《新英格兰医学杂志》,382,10,929-936(2020)·doi:10.1056/NEJMoa2001191
[25] Jarvis C、van Zandvoort K、Gimma A、Prem K、Klepac P、Rubin G、Edmunds W(2020)《量化物理距离测量对英国19型冠状病毒传播的影响》。medRxiv。10.1101/2020.03.31.20049023
[26] Keeling M,Rohani P(2007),人类和动物传染病建模。普林斯顿大学出版社·Zbl 1279.92038号
[27] Kissler S、Tedijanto C、Goldstein E、Grad Y、Lipsitch M(2020)预测sars-cov-2在大流行后期间的传播动力学。科学eabb5793
[28] Kraemer M,Yang C,Gutierrez B,Wu C Klein B,Pigott,D等人(2020年)《人类流动性和控制措施对中国新型冠状病毒疫情的影响》。科学p eabb4218
[29] Lai S,Ruktanochai N,Zhou L,Prosper O,Luo W,Floyd J,Wesolowski A,Santillana M,Zhang C,Du X,Yu H,Tatem A(2020)非药物干预对遏制中国新冠肺炎疫情的影响。医学研究。10.1101/200.03.03.20029843年10月10日
[30] Lenhart S,Workman JT(2007),生物模型的最优控制。查普曼和霍尔/CRC·Zbl 1291.92010年
[31] 林,F。;Muthuraman,K。;Lawley,M.,《非药物干预的最优控制理论方法》,BMC感染性疾病,10,32(2010)·doi:10.1186/1471-2334-10-32
[32] 北卡罗来纳州卢里。;萨维尔,M。;哈切特,R。;Halton,J.,《以大流行速度开发新冠肺炎疫苗》,《新英格兰医学杂志》(2020年)·doi:10.1056/NEJMp2005630
[33] Mallela A(2020)最优控制应用于2019-ncov的seir模型,具有社会距离。医学研究。10.1101/2020.04.10.20061069
[34] 马丁·J。;B.汉密尔顿。;奥斯特曼,M。;Driscoll,A.,《出生:2018年最终数据》,Natl Vital Stat Rep,68,13(2019)
[35] 米勒-奈兰,R。;Scaefer,E。;加夫,H。;费斯特,H。;Lenhart,S.,霍乱最佳干预策略建模,Bull Math Biol,72004-2018(2010)·Zbl 1201.92045号 ·doi:10.1007/s11538-010-9521-8
[36] 瑞本,K。;Kagaya,K。;Zarebski,A。;Chowell,G.,《2020年日本横滨钻石公主号邮轮上2019例冠状病毒病(covid-19)无症状病例比例的估计》,欧洲监测,25,2000180(2020)·doi:10.2807/1560-7917.ES.2020.25.10.2000180
[37] Morris D、Rossine F、Plotkin J、Levin S(2020)最优、近最优和稳健流行病控制。arXiv公司。arXiv:2004.02209
[38] nCoV 2019数据工作组:2019年nCoV疫情的流行病学数据:公共可用数据的早期描述(2020年(2020年4月15日访问))。http://virological.org/t/epidimiological-data-from-the-ncov-2019-outbreak-early-descriptions-from-publicy-available-data/337
[39] 《纽约时报》:美国冠状病毒(Covid-19)数据(2020年(2020年4月15日访问)。https://github.com/nytimes/covid-19-data
[40] Ngoonghala C、Iboi E、Eikenberry S、Scotch M、MacIntyre C、Bonds M、Gumel A(2020)《非药物干预对遏制2019年新型冠状病毒影响的数学评估》。医学研究。10.1101/2020.04.15.20066480 ·Zbl 1448.92135号
[41] 安大略省。;雷扎,G。;Brusaferro,S.,《意大利与新型冠状病毒肺炎相关的病死率和患者死亡特征》,JAMA(2020年)·doi:10.1001/jama.2020.4683
[42] Park S、Bolker B、Champredon D、Earn D、Li M、Weitz J、Grenfell B、Dushoff J(2020)《基本生殖数及其不确定性的早期暴发估计的调和:新型冠状病毒(sars-cov-2)暴发的框架和应用》。医学研究。10.1101/2020.01.30.20019877
[43] Patterson-Lomba O(2020)疫情期间社交疏远的最佳时机。医学研究。10.1101/2020.03.30.20048132
[44] Perkins T、Cavany S、Moore S、Oidtman R、Lerch A、Poterek M(2020)《美国未观察到的sars-cov-2感染评估》。医学研究。10.1101/2020.03.15.20036582
[45] Perkins T、Rodriguez-Barraquer I、Manore C、Siraj A、Espana G、Barker C、Johansson M、Reiner R(2019)通过对空间分解时间序列数据的分类分析揭示的异质局部动力学。流行病p 100357
[46] Piguillem F,Shi L(2020年)《优化新型冠状病毒检疫和检测政策》。2004年EIEF工作文件系列,艾诺迪经济和金融研究所。https://ideas.repec.org/p/eie/wpaper/2004.html
[47] 普雷姆,K。;刘,Y。;罗素·T。;库查斯基,A。;埃戈,R。;戴维斯,N。;Jit,M。;Klepac,P.,《减少社会混合的控制策略对中国武汉新冠肺炎疫情结果的影响:一项建模研究》,《柳叶刀公共卫生》(2020)·doi:10.1016/S2468-2667(20)30073-6
[48] Richard Q、Alizon S、Choisy M、Sofone M、Djidjou-Demasse R(2020)优化控制新冠肺炎疫情的年龄结构非药物干预。哈尔档案馆Ouvertes。https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-02879512
[49] Shah N、Suthar A、Jayswal E(2020)《遏制新型冠状病毒传播的控制策略》。医学研究。10.1101/2020.04.04.20053173 ·Zbl 07220366号
[50] Shim,E.,《社交距离和季节性流感疫苗接种的最佳策略》,Math Biosci Eng,1615-1634(2013)·Zbl 1273.92058号 ·doi:10.3934/mbe.2013.10.1615
[51] Soetaert K,Petzoldt T,Setzer RW(2010)《在r:package desolve中求解微分方程》。J Stat Softw杂志33(9):1-25。10.18637/jss.v033.i09http://www.jstatsoft.org/v33/i09
[52] Tchuenche,J。;哈米斯,S。;阿古斯托,F。;Mpeshe,S.,治疗和疫苗接种的流感模型的最佳控制和敏感性分析,Acta Biotheor,59,1-28(2011)·doi:10.1007/s10441-010-9095-8
[53] CCR小组,《美国各州19例covid病例、死亡和发病率的地理差异》,2020年2月12日至4月7日,MMWR Morb Mortal Wkly Rep,69,465-471(2020)·数字对象标识码:10.15585/mmwr.mm6915e4
[54] Tuite A、Fisman D、Greer A(2020)加拿大安大略省人群中新型冠状病毒传播和缓解策略的数学模型。加拿大医学协会J 192,cmaj.200476
[55] van den Driessche P,Watmough J(2008)关于基本繁殖数的进一步说明。收录:Brauer F,van den Driessche P,Wu J(编辑)数学流行病学。施普林格,第159-178页·Zbl 1206.92038号
[56] Yap W,Raja D(2020)《优化非药物干预(npis)绩效的时间变量战略》,以保护新冠肺炎大流行期间的生命和生计。医学研究。10.1101/2020.04.13.20063248
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。