Woldegerima、Woldegebriel Assefa;拉希德·乌伊夫基;雅切克·巴纳西亚克 传播阻断药物对疟疾种群动态影响的数学分析。 （英文） Zbl 1508.92310号 申请。数学。计算。 400，文章ID 126005，22 p.（2021）. 摘要：最近，在开发抗疟药物方面取得了可喜的临床进展，这些药物被称为传播阻断药物（TBDs），可以阻断疟原虫传播、治愈疾病并具有预防作用。本文的目的是开发和分析一个考虑到使用TBD干预的人群-蚊子相互作用的分区模型。我们通过扩展SEIRS-SEI类型模型来实现这一点，包括一类接受TBD治疗的人和一类因成功治疗而受到保护的人。在我们开始分析模型的稳定性和分岔行为之前，我们首先要确保模型在生物可行域中是适定的。数学分析表明，模型在一定条件下表现出正向和反向分岔。我们的分析结果表明，治疗率对减少繁殖数量的影响取决于其他关键参数，例如药物的疗效。经验证的模型预测显示了在疟疾控制中使用TBD在预防新病例和降低死亡率方面的益处。特别是，我们发现，从2021年起，用95%的有效TBD治疗35%的Sub-Saharan Africa人口，到2035年，疟疾死亡人数将减少约82%。 引用于2文件 MSC公司： 92天30分 流行病学 92C60型 医学流行病学 关键词：阻断传播的抗疟疾药物;数学建模;数据拟合;治疗覆盖率;药效;分叉分析;数字仿真 软件：ASCL公司;LMFIT公司 PDF格式BibTeX公司 XML格式引用 \textit{W.A.Woldegerima}等人，应用。数学。计算。400，文章ID 126005，22 p.（2021；Zbl 1508.92310） 全文： 内政部 链接 参考文献： [1] 世界卫生组织，《2019年世界疟疾报告》，2019年(https://www.who.int/publications/i/item/9789241565721网址). [2] 世界卫生组织，《2018年世界疟疾报告》，2018年(https://www.who.int/malaria/publications/world-malaria-report-2018/en/)上次更新时间：2018年11月19日。 [3] Delves，M。；Angrisano，F。；Blagborough，A.，抗疟疾传播阻断干预措施：过去、现在和未来，寄生虫趋势。，34,9735-746（2018） [4] Okosun，K.O。；奥兰多·拉希德。；Marcus，N.，疟疾模型的最优控制策略和成本效益分析，生物系统，111，2，83-101（2013） [5] 世界卫生组织等，疟疾治疗概述，2018年(https://www.who.int/malaria/areas/treatment/overview/en/). [6] 安德鲁斯，K.A。；Wesche，D。；麦卡锡，J。；Möhrle，J.J。；Tarning，J。；菲利普斯。；科恩，S。；Grasela，T.，疟疾治疗用模型药物开发，年。药理学评论。毒理学。，58, 567-582 (2018) [7] Birkholtz，L.-M。；库泽，T.L。；Mancama，D。；Leroy，D。；Alano，P.，《发现新的阻断传播的抗疟化合物：挑战和机遇》，寄生虫趋势。，32, 9, 669-681 (2016) [8] Burrows，J.N。；杜帕克，S。；Gutteridge，W.E。；van Huijsduijnen，R.H。；Kaszubska，W。；麦金太尔，F。；Mazzuri，S。；Möhrle，J.J。；Wells，T.N.，《抗疟疾目标候选药物和产品简介的新发展》，Malar。J.，16，1，26（2017） [9] 斯莱特，H.C。；Okell，L.C。；Ghani，A.C.，《指导消除疟疾药物开发的数学模型》，《寄生虫学趋势》。，33, 3, 175-184 (2017) [10] 阿罗，K。；Peto，R.，《拯救生命，争取时间：抗药性时代的疟疾药物经济学》（2006年），卫生经济学办公室 [11] Rudrapal，M.，《疟疾和当前抗疟药物的简要回顾》，《当前药物研究》，第1、3、286页（2011年） [12] Thota，S。；Yerra，R.，《抗疟药的药物发现和开发：最新进展》，《现代蛋白肽科学》。，17, 3, 275-279 (2016) [13] Ross，R.，《疟疾预防》（1910年），达顿 [14] 麦克唐纳（Macdonald，G.），《疟疾的流行病学和控制》，疟疾流行病学和控制（1957年） [15] 安德森，R.M。；安德森，B。；May，R.M.，《人类传染病：动力学和控制》（1992），牛津大学出版社 [16] Aron，J.L。；May，R.M.，疟疾的人口动力学，传染病的人口动力学：理论与应用，139-179（1982），斯普林格 [17] 奇蒂尼斯，N。；库欣，J.M。；Hyman，J.，疟疾传播数学模型的分叉分析，SIAM J.Appl。数学。，67, 1, 24-45 (2006) ·Zbl 1107.92047号 [18] 菲利佩，J.A。；莱利，E.M。；Drakeley，C.J。；萨瑟兰，C.J。；Ghani，A.C.，《使用数学传输模型确定驱动获得疟疾免疫力的过程》，PLoS Compute。生物，3，12，e255（2007） [19] Ngwa，G.A。；Shu，W.S.，具有可变人类和蚊子种群的地方性疟疾数学模型，Math。计算。型号。，32, 7-8, 747-763 (2000) ·Zbl 0998.92035号 [20] Okuneye，K。；Abdelrazec，A。；Gumel，A.B.，蚊子种群生态气候驱动模型的数学分析，数学。Biosci公司。工程师，15，1，57（2018）·兹比尔1375.92055 [21] 怀特，L.J。；莫德·R·J。；Pongtavornpinyo，W。；萨拉兰巴，S。；阿瓜斯，R。；Van Effelterre，T。；戴，N.P。；新泽西州怀特，《简单数学模型在疟疾消除战略设计中的作用》，马拉。J.，8，1，212（2009） [22] Gething，P.W。；史密斯，D.L。；Patil，A.P。；Tatem，A.J。；斯诺，R.W。；Hay，S.I.，《气候变化与全球疟疾衰退》，《自然》，465、7296、342-345（2010） [23] Mukhtar，A.Y。；Munyakazi，J.B。；Ouifki，R.，《评估气候因素在南苏丹疟疾传播动力学中的作用》，Math。生物科学。，310, 13-23 (2019) ·Zbl 1425.92193号 [24] Yang，H.M。；Ferreira，M.U.，《评估全球变暖和当地社会经济条件对疟疾传播的影响》，Saude Publica评论，34，3，214-222（2000） [25] 贝雷塔，E。；卡帕索五世。；Garao，D.G.，人类中无症状携带者和两个年龄组疟疾传播的数学模型，Math。生物科学。，300, 87-101 (2018) ·Zbl 1392.92094号 [26] Forouzannia，F。；Gumel，A.B.，疟疾传播动力学年龄结构模型的数学分析，数学。生物科学。，247, 80-94 (2014) ·Zbl 1282.92018年 [27] Hancock，P。；托马斯，M.B。；Godfray，H.，评估新型疟疾控制干预潜力的年龄结构模型：真菌生物杀虫剂喷雾的案例研究，Proc。R.Soc.B:生物学。科学。，276, 1654, 71-80 (2009) [28] Danquah，B。；Chirove，F。；Banasiak，J.，流行地区人类疟疾模型的有效和无效治疗，Afrika Matematika，30，7-8，1181-1204（2019）·Zbl 1438.92054号 [29] Okosun，K.O。；Ouifki，R。；Marcus，N.，疟疾传播模型的最优控制分析，包括免疫力下降的治疗和疫苗接种，生物系统，106，2-3，136-145（2011） [30] Sinden，R.E.，《制定疟疾控制的传播阻断策略》，《公共科学图书馆·病理学》，第13、7页（2017年） [31] 瓦迪，I。；Anvikar，A.R。；Nath，M。；皮莱，C.R。；辛哈，A。；Valecha，N.，《对用于评估疟疾阻断传播药物有效性的方法的批判性检查》，Future Med.Chem。，10, 22, 2619-2639 (2018) [32] Peatey，C.L。；斯金纳-亚当斯，T.S。；Dixon，M.W。；麦卡锡，J.S。；Gardiner，D.L。；Trenholme，K.R.，抗疟药物对恶性疟原虫配子体的影响，感染杂志。数字化信息系统。，200, 10, 1518-1521 (2009) [33] Bretscher，M.T。；格里芬，J.T。；加尼，A.C。；Okell，L.C.，通过病例管理或大规模治疗，模拟长效或阻断传播药物对减少恶性疟原虫传播的益处，Malar。J.，16，1，341（2017） [34] https://ourworldindata.org/malaria。 [35] M.纽维尔。；斯坦茨基，T。；艾伦，D.B。；罗利克，M。；Ingargiola，A。；Nelson，A.，Lmfit:Python的非线性最小二乘最小化和曲线拟合（2016），天体物理学源代码库 [36] Danbaba，A.，疟疾传播动力学的数学模型和分析（2016），比勒陀利亚大学博士论文 [37] Lindblade，K.A。；斯坦哈特，L。；Samuels，A。；Kachur，S.P。；Slutsker，L.，《无声的威胁：无症状寄生虫病和疟疾传播》，专家评论，《反疟疾》。感染。疗法。，11, 6, 623-639 (2013) [38] 史密斯·H·L。；Thieme，H.R.，《动力系统与人口持续性》，118（2011），美国数学学会·Zbl 1214.37002号 [39] Birkhoff，G。；Rota，G.，《常微分方程》（1989），Wiley·Zbl 0183.35601号 [40] 谢鹏飞。；Sibuya，Y.，常微分方程基本理论（2012），施普林格科学与商业媒体 [41] Perko，L.，《微分方程和动力系统》，《应用数学教材》，7（2001），Springer-Verlag，纽约·Zbl 0973.34001号 [42] O.迪克曼。；Heesterbeek，J.A.P。；Metz，J.A.，关于基本再生产率的定义和计算{R} _0（0）\)在异质人群的传染病模型中，J.Math。《生物学》，28，4，365-382（1990）·Zbl 0726.92018号 [43] Van den Driessche，P。；Watmough，J.，疾病传播分区模型的生殖数和亚阈值地方病平衡，数学。生物科学。，180，1，29-48（2002年）·Zbl 1015.92036号 [44] Kamgang，J.C。；Sallet，G.，流行病模型无病平衡点的全局渐近稳定性，C.R.数学。，341, 7, 433-438 (2005) ·Zbl 1089.34523号 [45] Kamgang，J.C。；Sallet，G.，流行病模型的阈值条件计算和无病平衡（DFE）的全局稳定性，数学。生物科学。，213，1，1-12（2008年）·Zbl 1135.92030年 [46] Khanafer，A。；巴沙尔，T。；Gharisfard，B.，有向图上流行病模型的稳定性：正系统方法，Automatica，74126-134（2016）·Zbl 1348.93226号 [47] Van den Driessche，P。；Watmough，J.，《关于基本繁殖数的进一步说明》，《数学流行病学》，159-178（2008），斯普林格出版社·Zbl 1206.92038号 [48] Bonyah，E。；Khan，M.A。；Okosun，K。；Islam，S.，寨卡病毒传播的理论模型，《公共科学图书馆·综合》，12，10，e0185540（2017） [49] Bonyah，E。；Khan，M.A。；Okosun，K.O。；Gómez-Aguilar，J.，关于登革热和寨卡病毒的共同感染，Opt。控制应用程序。方法，40，3，394-421（2019）·Zbl 1425.92179号 [50] 布诺莫，B。；Vargas De-León，C.，疟疾传播向量偏差模型的稳定性和分歧分析，数学。生物科学。，242, 1, 59-67 (2013) ·Zbl 1316.92081号 [51] M.Khan。；沙阿·S·W。；乌拉，S。；Gómez-Aguilar，J.，具有最佳控制策略的无症状携带者寨卡病毒动力学模型，非线性分析。真实世界应用。，50144-170（2019）·Zbl 1430.92045号 [52] 奇蒂尼斯，N。；海曼，J.M。；库欣，J.M.，通过数学模型的敏感性分析确定疟疾传播的重要参数，布尔。数学。《生物学》，70，5，1272（2008）·Zbl 1142.92025号 [53] 格里芬，J.T。；新墨西哥州弗格森。；Ghani，A.C.，《撒哈拉以南非洲恶性疟原虫疟疾年龄负担变化的估计》，国家通讯社。，5, 3136 (2014) [54] Woldegerima，W.A。；Ngwa，G.A。；Teboh-Ewungkem，M.I.，恶性疟原虫体内人-宿主免疫-生殖动力学的敏感性分析，Texts Biomathemat。，1, 140-168 (2018) ·兹比尔1404.92121 [55] Turányi，T.，复杂动力学系统的敏感性分析。工具和应用，J.数学。化学。，5, 3, 203-248 (1990) [56] Zi，Z.，应用于系统生物学模型的敏感性分析方法，IET系统。生物学，5，6，336-346（2011） [57] Ouifki，R。；Banasiak，J.，地方病平衡点分歧图谱的二次方程流行病学模型，数学。方法应用。科学。(2020) ·Zbl 1471.34097号 [58] Gumel，A.，某些流行病学模型中向后分叉的原因，J.Math。分析。申请。，395, 1, 355-365 (2012) ·Zbl 1251.34065号 [59] Reluga，T.C。；梅德洛克，J。；Perelson，A.S.，具有结构免疫的流行病模型中的向后分岔和多重平衡，J.Theor。《生物学》，252155-165（2008）·Zbl 1398.92249号 [60] 姜杰。；邱，Z。；吴杰。；Zhu，H.，西尼罗河病毒爆发的阈值条件，公牛。数学。生物学，71，3627-647（2009）·Zbl 1163.92036号 [61] Aher，R.B。；Roy，K.，《抗疟传播阻断剂的设计：对抗恶性疟原虫v期成熟配子细胞活性配体的药效团定位》，J.Biomol。结构。动态。，37, 14, 3660-3673 (2019) [62] 首席执行官Alzahrani。；艾哈迈德·W·。；Khan，硕士。；Malebary，S.J.，带有突变的寨卡病毒模型的最优控制策略，Commun。非线性科学。数字。模拟。，93, 105532 (2020) ·Zbl 1453.92285号 [63] Buonomo，B。；Vargas De-León，C.，HIV-1感染模型的全局稳定性，包括感染细胞的日蚀阶段，J.Math。分析。申请。，385, 2, 709-720 (2012) ·兹比尔1223.92024 [64] Li，M.Y。；Muldowney，J.S.，《全局稳定性问题的几何方法》，SIAM J.Math。分析。，27, 4, 1070-1083 (1996) ·Zbl 0873.34041号 [65] Erdfeld，E。；Castela，M。；Michalkiewicz，M。；Heck，D.W.，《偏好结构研究中模型拟合与模型模拟相比的优势》，《前沿心理学》。，6, 140 (2015) [66] 世界卫生组织-全球卫生观测站数据存储库，data-malaria，2016年(https://apps.who.int/gho/data/node.main.A1362？lang=en). [67] 健康计量与评估研究所——全球疾病负担，2017年全球疾病负担研究（GBD 2017）结果，2018年(http://ghdx.healthdata.org/gbd-results-tool). [68] 联合国经济和社会事务部人口动态，2019年、2020年世界人口展望(https://population.un.org/wpp/). [69] 《世界人口评论》，2020年、2020年撒哈拉以南非洲人口(https://worldpopulationreview.com/continents/sub-saharan-africa-poperation网址). [70] Chowell，G.，《用动态模型拟合具有量化不确定性的疫情：参数不确定性、可识别性和预测的入门》，Infect。数字化信息系统。型号。，2, 3, 379-398 (2017) [71] 全球疾病负担协作网络，2017年全球疾病负担研究（GBD 2017）结果，2018年(http://ghdx.healthdata.org/gbd-results-tool). [72] Martcheva，M.，《数学流行病学导论》，61（2015），Springer·Zbl 1333.92006年 [73] 世界银行，2020年出生时预期寿命，非洲撒哈拉沙漠以南地区总计（年）(https://data.worldbank.org/indicator/SP.DYN.LE00.IN？locations=ZG). [74] Kuehn，A。；Pradel，G.，疟疾配子体的出现，生物识别。Res.Int.，2010（2010） [75] Golub，G.H。；Van Loan，C.F.，《矩阵计算》（1996）·Zbl 0865.65009号 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。