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《中国科学院大学(中国科学院深圳先进技术研究院)》 2020年
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城市内部登革热传播及防控策略模拟

万巧  
【摘要】:登革热作为世界上最具威胁的蚊媒传染病之一,近几十年来发病率在全球范围内急剧增长。对登革热的传播过程进行计算机模拟有助于了解登革热传播机制,从而制定更科学的预防策略。人类出行活动是传染病的传播的关键因素之一,而现有模型中利用少量出行调查数据和重力模型等方法模拟的人口移动存在采样率低、不精准等局限性;其次,人群中大量的无症状感染者在登革热传播中发挥重要作用,但许多研究却忽略了这一重要因素,从而导致模型不能够较为真实的模拟登革热的传播扩散过程。因此,迫切需要一个考虑无症状感染者影响并结合更加精准的城市内部真实人口移动的登革热传播模型。针对上述问题,为了弥补现有模型的局限性,本研究提出了一个结合多源轨迹数据的空间显式个体模型,并使用该模型对城市内部登革热传播扩散过程进行模拟。本研究中使用的由大规模的手机定位数据、出行调查数据等组成的多源轨迹数据能够较真实的模拟城市内部个体移动模式,从而支持更加精细化的登革热传播扩散和防控策略模拟。此外,对于登革热传播过程中存在的大量无症状输入病例,本研究设计了三种方案来探索无症状输入病例最可能的空间分布。本研究以2014年深圳市登革热疫情为案例进行登革热的传播扩散模拟,通过时空结果分析表明,本研究提出的空间显式个体模型能够很好地推演登革热疫情在城市内部的时空发展过程。当无症状输入病例的空间分布与有症状输入病例的空间分布相一致时,模型表现最好,模拟的登革热病例的时空分布与实际相符度最高,说明无症状输入病例在时空上总是伴随着有症状输入病例共同出现。同时,基于本研究提出的登革热传播模型开展了登革热疫苗计划、隔离有症状感染者和精准灭蚊三种防控策略的模拟。防控策略的模拟结果表明,对于登革热而言,疫苗计划的干预措施是最有效的防控手段,当疫苗注射比例为60%时,可以减少约96.53%的感染者,并且每日新增感染者人数不超过两人,有效地阻止了登革热病毒的传播扩散;其次,隔离有症状的感染者的防控效果显著,隔离全部有症状感染者可以减少81.80%的登革热感染者的人数,但要把握其隔离策略实施的时间,如果采取策略的时间推迟四周以上,则防控效果大大降低;最后,对于常用的灭蚊防控策略而言,精准的实施消杀措施可以一定程度上降低到登革热的传播风险,当灭蚊比例为100%时,感染者数量减少64.94%,但是与疫苗计划和隔离措施相比,防控效果相对不理想。当同时采取隔离有症状感染者和精准灭蚊策略时,感染者数量减少85.51%。考虑到目前登革热疫苗目前并没有广泛普及,所以本研究推荐的防控策略是隔离感染者与精准灭蚊联防联控,从而降低登革热传播扩散的风险。本研究的贡献主要在于:(1)结合多源轨迹数据构建了空间显式个体传播模型,该模型可以更加准确的描述微观个体交互,减少时空不确定性的同时充分考虑了人群异质性,同时能够从时间空间的角度支撑更加精细化的登革热传播和干预策略模拟;(2)结合基于多源轨迹数据的空间显式个体传播模型,进一步模拟并评估了登革热疫苗计划、隔离有症状感染者及精准灭蚊三种登革热干预策略,通过模拟结果分析推荐当前最佳的登革热防控策略,为城市内部登革热防控策略制定提供科学指导。(3)首次探索了无症状输入病例空间位置对登革热传播扩散的影响,通过结果分析发现无症状输入病例最可能的空间分布与有症状输入病例一致,这一探索发现可以加强对登革热无症状感染者的认识。(4)通过防控策略研究发现,隔离和精准灭蚊两种防控策略联防联控,是当前最佳的登革热防控干预措施。综上所述,本研究提供了一个有效的结合多源轨迹数据的空间显式个体的模型,不仅能够精确地模拟登革热的时空特征,增加对无症状病例的更深入的了解;还能够从个体层面支持更加精细化的多种登革热防控策略的模拟,为防控策略的制定提供科学指导。
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