數(shù)學(xué)模型在日本血吸蟲病資料中的應(yīng)用
佚名
作者:趙東濤 陳長生 吳克堅(jiān) 徐清華 李文潮
【摘要】 對日本血吸蟲病的流行率資料,用簡單催化模型、時(shí)變簡單催化模型、兩期催化模型分別作了擬合,認(rèn)為用時(shí)變催化模型擬合時(shí),效果最好。
【關(guān)鍵詞】 血吸蟲病; 催化模型; 擬合
對寄生蟲類的流行病的流行率資料,一般認(rèn)為可用兩期催化模型擬合[1],血吸蟲病的流行率資料也是如此。但從模型的假設(shè)中看,有不合理的地方,在有些文獻(xiàn)中,也用簡單催化模型對日本血吸蟲病的流行率資料進(jìn)行了擬合,也不太符合模型假設(shè)。
本研究針對此問題,并結(jié)合四川省金堂縣的日本血吸蟲病的實(shí)際資料[2],分別用簡單催化模型、時(shí)變簡單催化模型、兩期催化模型進(jìn)行了擬合,并將擬合效果進(jìn)行了比較,進(jìn)而作了初步的討論。
1 簡單催化模型、時(shí)變簡單催化模型、兩期催化模型
1 簡單催化模型及時(shí)變簡單催化模型
在某人群中,假定感染上某病后,感染者將終身攜帶感染指征,并且在疾病流行過程中,感染力保持恒定。此時(shí)有簡單催化模型:
dy dt=λ(1-y)
其解為:
y=1-eλt
其中λ為常數(shù), y為t 時(shí)刻感染者所占比率。
若假定在疾病流行過程中,感染力是隨時(shí)間變化的,則得到時(shí)變催化模型:
dy dt=λ(t)(1-y)
其解為:
y=1-exp(-∫λ(t)dt)
其中感染力函數(shù)λ(t) 可根據(jù)資料的分布形態(tài)確定具體的函數(shù)形式[3]。
1.2 兩期催化模型
假定易感者以感染力a 感染上某病后,又以率b 轉(zhuǎn)為陰性者,而不再轉(zhuǎn)回陽性者,此時(shí)有兩期催化模型:
dy dt=ae-at-by
其解為:
y=a a-b (ebt-eat)
2 實(shí)際資料的擬合結(jié)果
對四川省金堂縣的日本血吸蟲病流行率資料[2](見表1前四列),分別用前述三種模型進(jìn)行擬合。
簡單催化模型:
y=1-e-0.012t λ=0.012
時(shí)變簡單催化模型:
y=1-e-(0.00515t+0.00103t-0.000013t2)t
λ=-0.00515t+0.00103t-0.000013t2
兩期催化模型:
按照Munch提供的計(jì)算方法[4],t′=71.125 ,超出計(jì)算圖的范圍、參數(shù)值a,b 無法估計(jì),此時(shí)應(yīng)認(rèn)為b=0 。這時(shí)可認(rèn)為兩期催化模型無法應(yīng)用。計(jì)算結(jié)果見表1。表1 四川省金堂縣日本血吸蟲病流行率資料經(jīng)擬合優(yōu)度的χ2 檢驗(yàn),當(dāng)用時(shí)變模型擬合時(shí),效果最好,P>0.25 ,復(fù)相關(guān)系數(shù) R2=0.973。
3 討論
當(dāng)用簡單催化模型對日本血吸蟲病資料進(jìn)行擬合時(shí),認(rèn)為凡曾有血吸蟲病感染史者,其皮試可保持相當(dāng)長時(shí)間的陽性反映。故假定感染者從陰性變?yōu)殛栃院螅静辉僮優(yōu)殛幮裕@與實(shí)際情況不符。有部分感染者可重新成為易感者,而另一部分由于脫離了感染環(huán)境,可看作變?yōu)榱私K身免疫者。在此基礎(chǔ)上,用時(shí)變簡單催化模型應(yīng)具有合理性。
若用兩期催化模型,從資料的分布形態(tài)來看,似乎較理想,但日本血吸蟲皮試陽性轉(zhuǎn)陰性后,也不可能成為免疫者。此時(shí)部分陰性者還可能再度感染。
當(dāng)用時(shí)變簡單催化模型時(shí),對資料的分布形態(tài)要求較少。在此例中,感染力會出現(xiàn)負(fù)值的情況,由于隨著年齡的增長,死亡年齡增大,且一部分人可能遷移,這可能是造成負(fù)值的原因,直接導(dǎo)致了在54~64年齡段的感染率低于前一年齡段。
基于以上分析,用可逆兩期復(fù)合模型應(yīng)該更為合理,對此應(yīng)有進(jìn)一步討論。