×

暴发模型的结构和实用可识别性分析。 (英语) Zbl 1393.92053号

摘要:从流行病学数据估计新发传染病的繁殖数量在评估疫情现状方面变得更加重要。然而,这些研究缺乏参数估计问题的基本前提,即流行病模型的结构可识别性,这决定了从流行病数据中唯一确定模型参数的可能性。在本文中,我们对经典的流行病模型,如SIR(suspective-In-infected-recovered)、SEIR(suspeceptive-exposed-In-inferred-recoved)和带有治疗类的流行病模型(SITR)进行了结构和实用的可识别性分析。我们使用微分代数方法对这些流行病模型进行了结构可识别性分析,以研究参数估计问题的适定性。这些模型的参数是根据不同的数据类型估计的,即患病率、累计发病率和接受治疗的个体。此外,我们使用蒙特卡罗模拟和Fisher信息矩阵对这些模型进行了实用的可识别性分析。我们的研究表明,SIR模型在结构上和实用上都可以从流行率数据中识别。它在结构上也可以通过累积发病率观测进行识别,但由于参数的高度相关性,它实际上无法从累积发病率数据中识别。此外,我们发现,这些简单的流行病模型都无法从CDC或WHO提供的标准流行病学数据累积发病率数据中进行实际识别。我们使用简单SIR模型进行的分析表明,如果可能,卫生机构应该报告患病率而不是发病率数据。

MSC公司:

92天30分 流行病学
65二氧化碳 蒙特卡罗方法

软件:

fmin搜索;雏菊
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部

参考文献:

[1] Althaus,C.L.,《估计2014年西非疫情期间埃博拉病毒(EBOV)的繁殖数量》,《公共科学图书馆期刊》。,6, (2014)
[2] Banks,H.T。;胡,S。;汤普森,W.C.,《存在不确定性时的建模和反问题》,(2014),CRC出版社·Zbl 1296.00029号
[3] 贝鲁,G。;Saccomani,M.P。;奥多利,S。;D'Angio,L.,DAISY:一种测试生物和生理系统全局可识别性的新软件工具,Compute。生物识别方法程序,88,1,52-61,(2007)
[4] 卡帕尔迪,A。;贝伦德,S。;史密斯,J。;伯曼,B。;Wright,J。;Lloyd,A.L.,流行病模型的参数估计和不确定性量化,数学。生物科学。,9, 3, 553-576, (2012) ·Zbl 1260.62085号
[5] 查普曼,J.D。;Evans,N.D.,具有不完全免疫和针对出生的疫苗接种的易感-感染-覆盖型流行病模型的结构可识别性,Biomed。信号处理。控制,4,4,278-284,(2009)
[6] 网址:http://www.cdc.gov; 网址:http://www.cdc.gov
[7] Chowell,G。;Nishiura,H.,埃博拉病毒病(EVD)的传播动力学和控制:综述,BMC Med.,12,196,(2014)
[8] O.T.克里斯。;班加,J.R。;Balsa Canto,E.,系统生物学模型的结构可识别性:方法的关键比较,PLoS ONE,6,1127755,(2011)
[9] 艾森伯格,M。;Robertson,S。;Tien,J.,霍乱和水传播疾病多重传播途径的可识别性和估计,JTB,324,84-102,(2013)·Zbl 1314.92156号
[10] N.D.埃文斯。;怀特,L.J。;查普曼,M.J。;戈弗雷,K.R。;Chappell,M.J.,具有季节强迫的易感感染恢复模型的结构可识别性,数学。生物科学。,194, 175-197, (2005) ·Zbl 1065.92040号
[11] Fisman,D。;Khoo,E。;Tuite,A.,《2014年西非埃博拉疫情的早期流行动态:使用简单的双参数模型PLoS-Curr得出的估计值》。疫情,2014年9月18日,第1版
[12] Frieden,B.R.,《费希尔信息科学》(2004),剑桥大学出版社,纽约·Zbl 1079.81013号
[13] Lagarias,J.C。;Reeds,J.A。;Wright,M.H。;Wright,P.E.,低维Nelder-Mead单纯形方法的收敛性,SIAM J.Optim。,9, 1, 112-147, (1998) ·Zbl 1005.90056号
[14] 永,L。;Glad,T.,关于任意模型参数化的全局可识别性,Automotica,30,265-276,(1994)·Zbl 0795.93026号
[15] Lipsitch,M.,《严重急性呼吸综合征的传播动力学和控制》,《科学》,3001966-1970,(2003)
[16] M.Martcheva,《数学流行病学导论》,纽约斯普林格出版社,即将出版。;M.Martcheva,《数学流行病学导论》,纽约斯普林格出版·Zbl 1333.92006年
[17] N.Meshkat,Z.Rosen,S.Sullivant,状态空间模型分析的代数工具,arXiv:1609.07985;N.Meshkat,Z.Rosen,S.Sullivant,状态空间模型分析的代数工具,arXiv:1609.07985·Zbl 1302.93077号
[18] 苗,H。;夏,X。;Perelson,A.S。;Wu,H.,关于非线性ODE模型的可识别性及其在病毒动力学中的应用,SIAM Rev.,53,1,3-39,(2011)·Zbl 1215.34015号
[19] Pohjanpalo,H.,基于解的幂级数展开的系统可识别性,数学。生物科学。,41, 21-33, (1978) ·兹伯利0339.2008
[20] 莱利,S。;唐纳利,C.A。;Ferguson,N.,《宿主内大寄生虫随机模型的稳健参数估计技术》,J.Theor。生物,225,419-430,(2003)·Zbl 1465.92127号
[21] 弗雷泽,C.,甲型h1n1流感毒株的大流行潜力:早期发现,《科学》,3241557-1561,(2009)
[22] Tuite,A.R。;Tien,J。;艾森伯格,M。;DJD、E。;马,J。;Fisman,D.,2010年海地霍乱疫情,使用传播模型解释疾病的空间传播并确定最佳控制干预措施,Ann.Intern。医学,154,593-601,(2011)
[23] 调谐器,N。;Gulbudak,H。;Cannataro,V。;Martcheva,M.,免疫流行病学载体-宿主模型的结构和实用可识别性问题,Bull。数学。生物学,78,9,1796-1827,(2016)·Zbl 1352.92173号
[24] Trees,H.L.V.,《探测、估计和调制理论》,第一部分,(1968年),威利纽约·Zbl 0202.18002号
[25] Driessche,P.V.Den;James,W.,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, 1-2, 29-48, (2002) ·Zbl 1015.92036号
[26] 网址:http://www.who.int; 网址:http://www.who.int
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。