H7N9禽流感传染病动力学建模与分析

H7N9禽流感传染病动力学建模与分析

论文摘要

在现实生活中,传染病的出现和传播对国家的发展有着明显的影响,对于研究传染病发展的内在机制,动力学建模方法是一种有效的方法。H7N9禽流感传染病是由H7N9禽流感病毒引起的人畜共患病。根据中国相关部门的估计,截至2013年5月,H7N9禽流感引起的家禽养殖行业损失已超过400亿元。因此,运用数学模型来研究H7N9禽流感是十分重要的。通过对模型进行动力学分析,分析影响H7N9禽流感传播的关键因素,为有效控制H7N9禽流感的传播提供了可靠的理论依据。本文做了以下研究:首先,基于感染禽类的暴露是人类感染H7N9禽流感的关键因素之一。H7N9禽流感传染病可以在养殖场、活禽市场、菜市场等区域迅速流行和传播。为分析具体环境中的不同群体对H7N9禽流感传播的影响,建立了一个禽类-人类耦合的H7N9禽流感传染病模型。对模型进行动力学分析:包括模型的可行域,基本再生数,无病平衡点和正平衡点的稳定性。最后通过数值例子对理论结果进行验证,数值模拟显示:人类与禽类易接触的区域促进了H7N9禽流感的传播,且对养殖场和菜市场等区域的禽类的控制可以有效的控制人类的感染。其次,基于鸟类和禽类是禽流感病毒的天然存储宿主,环境中的病毒也在H7N9禽流感传染过程中发挥重要作用。从2017年10月起,全国范围内实施了H7N9禽流感疫苗接种。为分析接种疫苗和环境中的病毒对H7N9禽流感发展的影响,提出了一类具有免疫和季节性的H7N9禽流感传染病模型。模型包括鸟类、禽类、环境中的病毒和人类,且考虑了温度、接种和高危人群等因素。给出了可行域和基本再生数,随后利用比较定理和渐近自治系统定理等证明了无病平衡点的全局稳定性和正周期解的存在性。通过数值模拟验证了理论结果以及控制措施的有效性。数值模拟给出了温度和高危人群对疾病传播的影响,同时表明了对禽类进行疫苗接种和对环境消毒有助于控制疾病的发展。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 引言
  •   1.1 研究背景及意义
  •   1.2 国内外研究现状
  •   1.3 主要研究内容
  • 第二章 具有不同群体的H7N9禽流感传染病模型
  •   2.1 模型的建立
  •   2.2 可行域和平衡点的存在性
  •   2.3 无病平衡点的稳定性
  •     2.3.1 无病平衡点的局部稳定性
  •     2.3.2 无病平衡点的全局稳定性
  •   2.4 正平衡点的稳定性
  •     2.4.1 正平衡点的局部稳定性
  •     2.4.2 正平衡点的全局稳定性
  •   2.5 数值模拟
  •   2.6 本章小结
  • 第三章 具有免疫和季节性的H7N9禽流感传染病模型
  •   3.1 模型的建立
  •   3.2 基本再生数
  •   3.3 无病平衡点的稳定性和正周期解的存在性
  •     3.3.1 无病平衡点的稳定性
  •     3.3.2 正周期解的存在性
  •   3.4 数值模拟
  •   3.5 本章小结
  • 第四章 总结与展望
  • 参考文献
  • 攻读硕士学位期间研究成果
  • 致谢
  • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 李云

    导师: 张菊平

    关键词: 禽流感,基本再生数,函数,接种,周期性,稳定性

    来源: 中北大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学,医药卫生科技

    专业: 数学,预防医学与卫生学,感染性疾病及传染病

    单位: 中北大学

    基金: 国家自然科学基金(11331009,11314091,11501339,61873154),山西省自然科学基金(2015011009,201801D121008,201801D121026)

    分类号: R511.7;O175;R181.3

    总页数: 57

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