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新冠肺炎传播的系统动力学建模预测及政策建议

发布时间:2024-01-17 20:58:21 来源:英雄联盟比赛怎么买输赢 作者:英雄联盟比赛怎么买注

 

  2019年12月,我国湖北省武汉市爆发了新冠病毒肺炎(WHO命名为COVID-19)传染病疫情。新冠病毒肺炎传播性强于SARS,致死率虽然低于SARS,但高于禽流感等,有极大破坏性,目前疫情已迅速扩散到中国全国及世界多个国家。我国各级政府正在开展疫情防控,我们大家都希望通过建模研究,分析与预测疫情发展分情况,为政府的防疫决策提供参考。我们开展建模研究,研究结果已撰写成文《新冠肺炎传播动力学建模预测及政府防控措施分析》。现就研究过程、主要结论和政策建议,概述如下。

  我们采用的分析方法是传播动力学[1],建模分析工具采用系统动力学[2]。具体的,我们基于疾病传播动力学理论分析新冠肺炎的传播机制,结合我国政府新冠疫情的应对策略和具体管控举措,在SEIR模型基础上,建立了包含易感人群隔离、感染者隔离、医院治疗隔离的多仓室传播动力学模型,推导了疾病传播的有效再生指数,并基于系统动力学建模方法构建COVID-19仿真系统动力学模型(中国全国)。通过政府发布的疫情实际数据,进行模型验证与关键参数刻度。

  下面是我们采用的多仓室模型。S易感人群,Sq隔离的易感人群,E被感染处潜伏期人群,Eq被隔离的感染人群,I患病尚未确诊人群,H确诊在医院隔离治疗人群,R出院人群,D在医院因病死亡人群,RI自愈人群,DI非医院因病死亡人群。

  基于此多仓室模型,我们建立了传播动力学方程,推动了有效再参数。此处不一一列举。然后,我们建立了以下面系统动力学模型。

  如下图示,我们采用卫健委公开发布的1月20-2月7日的:每日新增确定诊出的病例、医学观察人群(Sq)、死亡(D)病例、治愈病例(R)四组数据,利用 vensim建模软件,对模型参数进行刻度。刻度好的模型,将其运行数据与实际数据比较。如下图,每日新增确定诊出的病例、现有住院治疗病例(H)、尚在接受医学观察人群(Sq)、死亡(D)病例与实际数据基本吻合,因此模型有效性得到验证。

  结论1. 疫情新增感染、新增发病、新增住院的峰值期已过;下一个峰值期是住院人数、出院人数、和死亡人数峰值期,将在3月初到来。

  疫情发展的主要指标变量:新增感染、新增患病、新增确诊住院,均呈现右偏的钟型曲线模式,且峰值次第演进。截至本研究成文之日(2月9日),疫情已越过新增感染峰值、新增发病峰值、新增确诊住院峰值,其中新增感染峰值和新增发病峰值出现在1月底,新增确诊住院的峰值时刻是 2 月5号 ;且这三个变量将在4月中旬基本归零。因此,能确定 疫情峰值已过,拐点已过。

  从存量数据看,住院治疗总人数将在3月2号左右达到高峰。而新增治愈病例、新增死亡病例也将在3月2号左右达到高峰。

  结论2:2月9号到未来几周的全国春节返城高潮,以及复工高潮,会造成新增感染、新增患病、新增住院确诊人数上升,但只要坚持目前基本管控措施,不会出现二次爆发。

  下图所示:春节返城及复工,会带来接触率上升,但不会超过疫情发生前,由于其他管控措施如隔离措施加强,虽然会有新增感染与新增患病人数回升,但仍然处于下降通道,不会造成二次爆发,疫情仍然可防可控。

  建议1:由于疫情峰值已过,已处于下降通道,在保持目前管控措施情况下,国家层面的疫情防控重点,应逐步转移到优化各地尤其是重点疫区的医疗资源配置,加强病患救治效率,以应对3月份到来的住院高峰。

  建议2:积极应对春节后返城人流高潮与复工带来疫情上升,一方面要继续坚持现有调控措施,特别是密切接触者追踪与隔离,返程人员自我隔离观察;同时要做好个人防护,复工后减少人员聚集等,以降低有效接触率,将疫情上升风险降到最低。

  建议3:基于我们的判断,全国疫情的峰值己过,春节返城复工风险可控,因此建议除重点疫区外,各地可保持现有防控措施,将防控重点定位在鼓励居民加强个人保护措施。不宜继续加码,引起不必要的恐慌,造成社会资源过度投入与浪费,而应积极回到正常状态生产与经济活动,弥补疫情带来的损失。

  此项研究得益于系统动力学公众群里众多专家学者的交流与讨论,思想碰撞,在此一并致谢。

  [1].马知恩等,传染病动力学的数学建模与研究. 2019:科学出版社.

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