×

具有接种、复发和一般发病率的多阶段结构向量疾病模型的全局动力学和最优控制。 (英语) Zbl 1510.35349号

小结:疫苗有效性、疾病恢复和复发是媒介传播传染病预防和控制中必须面对的重要问题。本文建立了一个具有多个ge-结构的病媒疾病动力学模型,以描述寄生虫(或细菌)在病媒和宿主之间的传播,其中引入疫苗接种、复发和一般发病率来研究这些因素如何影响疾病的传播和控制。首先,得到了基本再生数的精确表达式,它决定了无病和地方病稳态的存在性和局部渐近稳定性。进一步,利用涨落定理和Lyapunov函数方法,证明了当基本再生数小于1时,无病稳态是全局渐近稳定的。此外,我们还证明了当基本再生数大于1时,该模型无复发的地方病稳态是全局渐近稳定的。此外,还对模型的最优控制问题进行了阐述和分析。最后,进行了一些数值模拟来解释这些分析结果。

理学硕士:

92年第35季度 与生物学、化学和其他自然科学有关的偏微分方程
92天30分 流行病学
92D25型 人口动态(一般)
49J20型 偏微分方程最优控制问题的存在性理论
35B35型 PDE环境下的稳定性
35A01型 偏微分方程的存在性问题:全局存在、局部存在、不存在
35A02型 偏微分方程的唯一性问题:全局唯一性、局部唯一性、非唯一性
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部

参考文献:

[1] 疟疾,https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/malaria网站[2021年9月30日]
[2] Ross,R.,《疟疾预防》(1911年),伦敦:默里,伦敦
[3] Dietz,K.,寄生虫病控制模型,公牛。国际研究所。统计人员。,46, 531-544 (1975) ·Zbl 0352.92010
[4] Macdonald,G.,《疟疾的流行病学和控制》(1957年),伦敦:牛津大学出版社,伦敦
[5] 尼日尔,AM;Gumel,AB,反复接触对疟疾传播动力学作用的数学分析,Differ。Equat公司。动态。系统。,16, 3, 251-287 (2008) ·Zbl 1181.34056号 ·doi:10.1007/s12591-008-0015-1
[6] 奇蒂尼斯,N。;吉咪·库欣;Hyman,JM,疟疾传播数学模型的分歧分析,SIAM J.Appl。数学。,67, 1, 24-45 (2006) ·Zbl 1107.92047号 ·doi:10.1137/050638941
[7] Osman,M.A.,Li,J.H:向量偏差疟疾传播模型分析及其在墨西哥、苏丹和刚果民主共和国的应用。J.西奥。生物学464,72-84(2019)·Zbl 1461.92118号
[8] 郑,TT;聂,LF;滕,ZD;Luo,YT,具有潜伏期的多序列疟疾传播模型中的竞争排斥,混沌孤子。分形。,131 (2020) ·Zbl 1495.92113号 ·doi:10.1016/j.chaos.2019.109545
[9] Martcheva,M.,《数学流行病学导论》(2015),纽约:施普林格,纽约·Zbl 1333.92006年 ·数字对象标识代码:10.1007/9781-4899-7612-3
[10] 段,XC;袁,SL;Li,XZ,带有接种年龄的SVIR模型的全局稳定性,Appl。数学。计算。,226, 528-540 (2014) ·Zbl 1354.92083号
[11] Yang,JY;陈,YM;Xu,F.,感染年龄对复杂网络上SIS流行病模型的影响,数学杂志。生物学,731227-1249(2016)·Zbl 1356.35268号 ·doi:10.1007/s00285-016-0991-7
[12] Yang,JY;Xu,R。;Li,JX,具有Neumann边界条件的年龄-空间结构布鲁氏菌病模型的阈值动力学,非线性分析。雷亚尔,50192-217(2019)·Zbl 1430.92117号 ·doi:10.1016/j.nonrwa.2019.04.013
[13] Hathout,FZ;Touaoula,TM;Djilali,S.,包含保护策略的三年龄依赖流行病学模型的数学分析,离散连续动态。B.,277409-7443(2022年)·Zbl 1498.35549号 ·doi:10.3934/dcdsb.2022048
[14] Wang,SF;Nie,LF,具有类别-年龄依赖性疫苗接种、潜伏期和一般发病率的向量传播疾病模型的全球动力学,Qual。西奥。动态。系统。,19, 1-34 (2020) ·Zbl 1448.35523号 ·doi:10.1007/s12346-019-00337-5
[15] 王,X。;陈,YM;Liu,SQ,疟疾传播的年龄结构宿主-向量模型动力学,数学。方法应用。科学。,41, 1966-1987 (2018) ·Zbl 1392.35321号 ·数字对象标识码:10.1002/mma.4723
[16] Liu,法学博士;王,JL;Liu,XN,具有年龄依赖性潜伏期和复发的SEIR流行病模型的全局稳定性,非线性分析。雷亚尔,24岁,18-35岁(2015年)·Zbl 1330.35472号 ·doi:10.1016/j.nonrwa.2015.01.001
[17] Magal,P.,时间周期年龄结构人口模型的紧吸引子,电子。J.差异。Equ.、。,65,1-35(2001年)·兹比尔0992.35019
[18] Yang,JY;莫德纳克,C。;Wang,J.,年龄结构霍乱传播模型的动力学分析和最优控制模拟,J.Franklin Inst.,3568438-8467(2019)·Zbl 1423.92243号 ·doi:10.1016/j.jfranklin.2019.08.016
[19] Dang,YX;邱,ZP;Li,XZ;Martcheva,M.,带有感染年龄的向量宿主流行病模型的全球动力学,数学。Biosci公司。工程,14,1159-1186(2017)·Zbl 1365.92119号 ·doi:10.3934/mbe.2017060年
[20] 段,XC;程,HH;Martcheva,M。;袁,SL,不完全接种的年龄结构海洛因传播模型的动力学,国际期刊,分叉。混沌,31,2150157(2021)·Zbl 1471.92200号 ·doi:10.1142/S0218127421501571
[21] Tumwiine,J。;JYT穆吉沙;Luboobi,LS,《具有临时免疫性的人类宿主和蚊子媒介中疟疾动力学的数学模型》,Appl。数学。计算。,189, 1953-1965 (2007) ·Zbl 1117.92039号
[22] 张,FM;邱,ZP;黄,AJ;Zhao,X.,黄龙病综合干预模型的最优控制和成本效益分析,应用。数学。型号。,90, 719-741 (2021) ·Zbl 1481.92175号 ·doi:10.1016/j.apm.2020.09.033
[23] 穆罕默德·阿韦尔,J。;Numfor,E。;赵,RJ;Lenhart,S.,《研究不完全疫苗接种的新数学模型:最优控制分析》,J.Math。分析。申请。,500 (2021) ·Zbl 1465.92063号 ·doi:10.1016/j.jma..2021.125132
[24] R.一月。;Xiao,YN,部分免疫对登革热最佳控制传播动力学的影响,数学。方法应用。科学。,42, 1967-1983 (2019) ·Zbl 1418.34100号 ·doi:10.1002/mma.5491个
[25] 唐,B。;Xiao,YN;唐,SY;Wu,JH,中国广东省登革热每周病媒控制模拟,J.Theor。生物学,410,65-76(2016)·兹比尔1348.92162 ·doi:10.1016/j.jtbi.2016.09.012
[26] 贾,PQ;Yang,JY;Li,XZ,年龄结构新发传染病模型的最优控制和成本效益分析,Infect。疾病模型。,7, 149-169 (2022) ·doi:10.1016/j.idm.2021.12.004
[27] 屋顶-O,P。;西吉尼亚西特。;Chinviriyasit,S.,具有临时免疫的疟疾模型后向分岔中发病函数的影响,数学。生物科学。,265, 47-64 (2015) ·Zbl 1368.92190号 ·doi:10.1016/j.mbs.2015.04.008
[28] 科科莫,E。;Emvudu,Y.,带有疫苗接种和人口流动的霍乱年龄结构模型的数学分析和数值模拟,非线性分析。雷亚尔,45142-156(2019)·Zbl 1408.92032号 ·doi:10.1016/j.nonrwa.2018.06.011
[29] Yang,Y。;Xu,YC,具有Beddington-DeAngelis发病函数和CTL免疫反应的扩散和延迟病毒动力学模型的全局稳定性,计算。数学。申请。,71, 922-930 (2016) ·Zbl 1443.92113号 ·doi:10.1016/j.camwa.2016.01.009
[30] 塔德蒙,C。;Foko,S。;Rendall,AD,具有体液免疫反应的乙型肝炎延迟细胞群模型的全局稳定性分析,Dynam。系统。,36, 537-559 (2021) ·Zbl 1484.37112号 ·doi:10.1080/14689367.2021.1940868
[31] Kumar,A.,Nilam:SIR流行病模型随时间延迟的动态行为;Crowley-Martin型发病率和Holling II型治疗率,国际非线性科学杂志。编号:20757-771(2019)·兹伯利07168387 ·doi:10.1515/ijnsns-2018-0208
[32] 刘,WM;莱文,SA;Iwasa,Y.,非线性发病率对SIRS流行病学模型行为的影响,J.Math。生物学,23187-204(1986)·Zbl 0582.92023号 ·doi:10.1007/BF00276956
[33] 卢,M。;黄,JC;阮,SG;Yu,P.,具有广义非单调发病率的易感-感染-再覆盖流行病模型的全球动力学,J.Dynam。不同。Equ.、。,33, 1625-1661 (2021) ·Zbl 1482.34125号 ·doi:10.1007/s10884-020-09862-3
[34] Hale,J.,《泛函微分方程理论》(1971),纽约:Springer-Verlag出版社,纽约·Zbl 0222.34003号 ·doi:10.1007/978-1-4615-9968-5
[35] 西伯利亚赫希公司;Hanish,H。;Gabriel,JP,《一些寄生虫感染的微分方程模型:渐近行为研究方法》,Comm.Pure Appl。数学。,38, 733-753 (1985) ·Zbl 0637.92008号 ·doi:10.1002/cpa.3160380607
[36] Iannelli,M.,《年龄结构人口动力学的数学理论》(1995年),比萨:Giardini Editori E Stampatori,比萨
[37] Thieme,HR,人口生物学中非自治半流的一致持久性和持久性,数学。生物科学。,166, 2, 173-201 (2000) ·Zbl 0970.37061号 ·doi:10.1016/S0025-5564(00)00018-3
[38] Castillo-Chavez,C.,Thieme,H.R.:渐近自治流行病模型。收录于:《数学人口动力学:异质性分析》,第1卷,流行病理论。O.Arino,D.E.Axelrod,M.Kimmel,M.Langlais,eds.,加拿大温尼伯Wuerz,pp:33-50,(1995)
[39] Thieme,HR,渐近普遍微分方程的收敛结果和Poincaré-Bendixson三分法,J.Math。《生物学》,30755-463(1992)·Zbl 0761.34039号 ·doi:10.1007/BF00173267
[40] Kang,YH,Banach空间中非线性系统的两个算子的识别问题,非线性分析。,701443-1458(2009年)·兹比尔1194.49011 ·doi:10.1016/j.na.2008.02.025
[41] 费斯特,KR;加夫,H。;Lenhart,S。;Numfor,E。;Schaefer,E。;Wang,J。;乔维尔,G。;Hyman,JM,年龄结构霍乱模型中疫苗接种的最优控制,新发和再发传染病的数学和统计建模,221-248(2016),瑞士:施普林格,瑞士·Zbl 1347.92091号 ·数字对象标识代码:10.1007/978-3-319-40413-4_14
[42] Lenhart,S。;Workman,JT,《应用于生物模型的最优控制》(2007年),伦敦:Chapman&Hall/Crc,伦敦·Zbl 1291.92010年 ·doi:10.1201/9781420011418
[43] Smith,H.L.,Thieme,H.R.:动力系统和种群持续性。阿默尔。数学。Soc,普罗维登斯,RI(2011)·Zbl 1214.37002号
[44] 王,X。;张,Y。;Song,XY,免疫力下降和一般非线性发病率的年龄结构传染病模型,国际生物数学杂志。,11, 1850069 (2018) ·Zbl 1395.35185号 ·doi:10.1142/S1793524518500699
[45] 王,X。;陈,Y。;Liu,S.,具有感染年龄和一般发病率的矢量传播疾病模型的全球动力学,Comp。申请。数学。,37, 4055-4080 (2018) ·Zbl 1404.35463号 ·doi:10.1007/s40314-017-0560-8
[46] 奇蒂尼斯,N。;海曼,JM;库欣,JM,通过数学模型的敏感性分析确定疟疾传播的重要参数,公牛数学生物学。,70, 1272-1296 (2008) ·Zbl 1142.92025号 ·doi:10.1007/s11538-008-9299-0
[47] 中国,恩贡哈拉;穆罕默德·阿韦尔,J。;赵,RJ;Prosper,O.,《经杀虫剂处理的蚊帐和蚊子人口统计学之间的相互作用:对疟疾控制的影响》,J.Theor。生物学,397179-192(2016)·兹比尔1343.92507 ·doi:10.1016/j.jtbi.2016.03.003
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。