流行病學中的數(shù)學模型

目錄
譯者序
原書序
前言
致謝
第一部分 數(shù)學流行病學的基本概念
第1章 引言：數(shù)學流行病學的前奏 3
1.1 介紹 3
1.2 一些歷史知識 4
1.2.1 開始的倉室模型 5
1.2.2 隨機模型 6
1.2.3 倉室模型的發(fā)展 8
1.2.4 地方病模型 10
1.2.5 通過媒介傳播的疾病 10
1.2.6 異質混合 11
1.3 戰(zhàn)略模型與本書 13
參考文獻 13
第2章 疾病傳播的簡單倉室模型 18
2.1 倉室模型介紹 19
2.2 SIS模型 22
2.3 具有出生和死亡的SIR模型 25
2.4 簡單的Kermack-McKendrick流行病模型 29
2.5 具有疾病死亡的流行病模型 36
2.6 *案例：離散的流行病模型 38
2.7 *案例：脈沖疫苗接種 40
2.8 *案例：具有競爭疾病菌株的模型 42
2.9 案例：兩個地區(qū)中的流行病模型 44
2.10 案例：流感模型的擬合數(shù)據(jù) 45
2.11 案例：社交互動 46
2.12 練習 47
參考文獻 52
第3章 地方病模型 54
3.1 更復雜的地方病模型 55
3.1.1 暴露期 55
3.1.2 治療模型 55
3.1.3 垂直傳播 58
3.2 SIR模型的某些應用 58
3.2.1 群體免疫 58
3.2.2 染病年齡 59
3.2.3 流行病間期 61
3.2.4 趨于地方病平衡點的“流行病” 62
3.3 暫時免疫 63
3.3.1 模型中的時遲 64
3.4 具有多個地方病平衡點的簡單模型 67
3.5 接種疫苗模型：向后分支 69
3.5.1 分支曲線 75
3.6 *具有一般疾病階段分布的SEIR模型 76
3.6.1 *疫與隔離的結合 80
3.6.2 在*分布（GDA）下（3.42）的簡化模型 82
3.6.3 數(shù)分布模型（EDM）與*分布模型（GDM）的比較 84
3.7 指數(shù)增長人口中的疾病 87
3.8 案例：人口增長與流行病 89
3.9 *案例：一個由環(huán)境驅使的傳染病 93
3.10 *案例：具有交叉免疫的兩菌株模型 97
3.11 練習 99
參考文獻 100
第4章 流行病模型 104
4.1 疾病暴發(fā)的分枝過程模型 104
4.1.1 傳播性 109
4.2 流行病的網(wǎng)絡模型和倉室模型 111
4.3 更復雜的流行病模型 114
4.3.1 暴露期 114
4.3.2 治療模型 115
4.3.3 流感模型 118
4.3.4 檢疫-隔離模型 118
4.4 具有一般傳染期分布的模型 121
4.5 流行病染病年齡模型 123
4.5.1 一般的SEIR模型 125
4.5.2 一般的治療模型 127
4.5.3 一般的流行病檢疫/隔離模型 129
4.6 *分布 131
4.7 數(shù)據(jù)解釋和參數(shù)化 134
4.7.1 SIR型模型 134
4.7.2 SEIR型模型 136
4.7.3 平均一代時間 138
4.8 *控制規(guī)劃的時機對流行病*后規(guī)模的影響 141
4.9 推廣方向 143
4.10 一些警示 143
4.11 *案例：檢疫和隔離的離散模型 143
4.12 案例：流行病的直接傳播和間接傳播模型 148
4.13 練習 152
參考文獻 157
第5章 異質混合模型 160
5.1 接種疫苗模型 160
5.2 下一代矩陣與基本再生數(shù) 162
5.2.1 某些更復雜的例子 167
5.3 異質混合 168
5.3.1 *異質人群中的*佳疫苗分配 181
5.4 異質混合的染病年齡模型 187
5.4.1 異質混合流行病的*后規(guī)模 190
5.5 一些警示 194
5.6 *案例：離散模型的再生數(shù) 194
5.7 *案例：模擬HIV與HSV-2之間的約同作用 197
5.8 案例：異質性對再生數(shù)的影響 200
參考文獻 201
第6章 通過媒介傳播的疾病模型 205
6.1 引言 205
6.2 基本的媒介傳播模型 206
6.2.1 基本再生數(shù) 207
6.2.2 初始指數(shù)增長率 208
6.3 快動力學與慢動力學 210
6.3.1 奇攝動 212
6.4 媒介傳播的流行病模型 214
6.4.1 *后規(guī)模關系 214
6.5 *案例：一個SEIR/SEI模型 215
6.6 *案例：盤尾絲蟲病模型 216
6.7 練習 218
參考文獻 218
第二部分 特殊疾病模型
第7章 結核病（TB）模型 223
7.1 單菌株病的治療模型 225
7.2 兩菌株的結核病模型 226
7.3 *佳治療策略 229
7.4 結核病的長期和可變潛伏期的建模 233
7.5 再次感染的TB模型中的向后分支 236
7.6 具有更多復雜性的其他結核病模型 238
7.7 案例：兩菌株模型中的某些計算 239
7.8 案例：單菌株模型的改進 240
7.9 案例：兩菌株模型的改進 241
參考文獻 243
第8章 艾滋病病毒/艾滋?。℉IV/AIDS）模型 245
8.1 引言 245
8.2 具有指數(shù)持續(xù)時間的模型 247
8.3 *具有任意潛伏期分布的艾滋病病毒（HIV）模型 249
8.4 染病年齡模型 252
8.5 *艾滋病和結核病：共同感染的動力學 254
8.6 *模擬HIV和HSV-2之間的協(xié)同作用 262
8.6.1 個別疾病的再生數(shù) 265
8.6.2 入侵再生數(shù) 266
8.6.3 HSV-2對HIV動力學的影響 268
8.7 疫苗接種的HIV模型 268
8.8 具有抗逆轉錄病毒療法（ART）的模型 270
8.9 案例：如果不是所有染病者都發(fā)展成艾滋病怎么辦？ 271
參考文獻 273
第9章 流感模型 281
9.1 流感模型介紹 281
9.2 基本流感模型 282
9.2.1 疫苗接種 285
9.3 抗病毒治療 287
9.4 季節(jié)性流感流行病 291
9.4.1 季節(jié)到季節(jié)的過渡 294
9.5 大流行性流感 294
9.5.1 大流行病暴發(fā) 295
9.5.2 大流行后的季節(jié)性暴發(fā) 296
9.6 2009年的流感大流行 298
9.6.1 一個流感戰(zhàn)術模型 298
9.6.2 多個流行波 299
9.6.3 降波的參數(shù)估計和預測 301
9.7 *具有交叉免疫的多菌株的SIQR模型 304
9.7.1 *具有單個染病類的SIQR模型 305
9.7.2 *具有交叉免疫的兩菌株情形 308
9.8 練習 313
參考文獻 314
第10章 埃博拉模型 319
10.1 初始增長和再生數(shù)的估計 319
10.1.1 早期檢測 326
10.2 控制措施的評估 327
10.3 Legrand模型和基本假設 328
10.3.1 Legrand模型 329
10.3.2 與Legrand模型等價的較簡單系統(tǒng) 331
10.4 貨階段轉移時間有各種假設的模型 332
10.5 慢于指數(shù)增長 346
10.5.1 廣義Richards模型 347
10.5.2 廣義增長模型 347
10.5.3 IDEA模型 347
10.5.4 接觸率降低的模型 348
10.6 案例：慢于指數(shù)增長 349
10.7 案例：將限制流動性作為一種控制策略 349
10.8 案例：早期檢測的作用 350
參考文獻 351
第11章 瘧疾模型 355
11.1 拒疾模型介紹 355
11.2 一些模型的改進 358
11.2.1 蚊子潛伏期 358
11.2.2 增強免疫力 360
11.2.3 感染力度的其他形式 360
11.3 *瘧疾流行病學和鐮狀細胞遺傳學的耦合 361
參考文獻 369
第12章 登革熱模型和寨卡病毒模型 371
12.1 登革熱 371
12.1.1 基本再生數(shù)的計算 373
12.2 無癥狀感染模型 373
12.2.1 基本再生數(shù)的計算 374
12.3 寨卡病毒 375
12.4 媒介傳播和直接傳播模型 375
12.4.1 初始指數(shù)增長率 378
12.5 第二個寨卡病毒模型 381
12.6 案例：兩個地區(qū)的登革熱模型 382
12.7 練習 384
參考文獻 384
第三部分 更高級的概念
第13章 具有年齡結構的疾病傳播模型 391
13.1 引言 391
13.2 年齡結構的線性模型 391
13.3 特征線法 394
13.4 積分方程模型的等價形式 394
13.5 平衡點和特征方程 396
13.6 具有離散年齡組的人口模型 397
13.7 非線性年齡結構模型 398
13.8 領行病的年齡結構模型 400
13.8.1 11流行病模型中依賴年齡的疫苗接種 402
13.8.2 年齡結構的流行病模型中的成對形成 406
13.9 多個年齡組中的瘡疾模型 407
13.10 *案例：另一個癥疾模型 409
13.11 案例：一個沒有疫苗接種的模型 411
13.12 案例：具有染病年齡結構的模型 412
13.13 練習 413
參考文獻 414
第14章 疾病傳播模型中的空間結構 417
14.1 空間結構I：地區(qū)模型 417
14.1.1 空間異質性 417
14.1.2 有旅行的地區(qū)模型 418
14.1.3 具有居住時間的地區(qū)模型 420
14.2 空間結構II：連續(xù)分布模型 423
14.2.1 擴散方程 424
14.2.2 非線性反應-擴散方程 426
14.2.3 具有擴散的疾病傳播模型 427
14.3 案例：三個地區(qū)的模型 430
14.4 案例：具有居住時間的地區(qū)模型 433
參考文獻 433
第15章 結合流動性、行為和時間尺度的流行病學模型 436
15.1 引言 436
15.2 在SIS設置下的一般拉格朗日流行病模型 437
15.3 作為埃博拉疫情控制策略的警戒線的效應評估 439
15.3.1 模型的制定 439
15.3.2 模擬 441
15.4 It動性和健康差異對結核病傳播動力學的影響 443
15.4.1 各個地區(qū)中人群的居住時間的異質性的兩地區(qū)的結核病模型 443
15.4.2 *結果：風險和流動性對結核病發(fā)病率的影響 444
15.4.3 由首次直接傳播率定義的風險作用 444
15.4.4 由外源性再感染率定義的風險影響 445
15.5 *寨卡病毒 447
15.5.1 *單個地區(qū)模型 448
15.5.2 *居住時間模型和兩地區(qū)模型 449
15.5.3 我們從這些單次暴發(fā)模擬中學到了什么？ 456
參考文獻 457
第四部分 展望未來
第16章 挑戰(zhàn)、機遇和理論流行病學 465
16.1 疾病與全球公域 466
16.1.1 傳染和引爆點 466
16.1.2 疾病的地理傳播和空間傳播 467
16.2 混合的異質性、交叉免疫和共同感染 467
16.3 抗生素耐藥性 467
16.4 流動性 469
16.4.1 用拉格朗日方法模擬流動性和傳染病動力學 470
16.5 行為、經濟流行病學和流動性 476
16.5.1 經濟流行病學 477
16.5.2 拉格朗日流行病學和經濟流行病學 478
參考文獻 479
后記 489
參考文獻 492
附錄A 向量和矩陣的一些性質 494
A.1 引言 494
A.2 向量和矩陣 494
A.3 線性方程組 498
A.4 逆矩陣 500
A.5 行列式 501
A.6 特征值和特征向量 503
附錄B 一階常微分方程 508
B.1 指數(shù)增長和指數(shù)衰減 508
B.2 放射性衰變 510
B.3 解和方向場 511
B.4 變量分離方程 516
B.5 微分方程的定性性質 522
附錄C 微分方程系統(tǒng) 530
C.1 相平面 530
C.2 系統(tǒng)在平衡點的線性化 531
C.3 常系數(shù)線性系統(tǒng)的解 534
C.4 平衡點的穩(wěn)定性 542
C.5 線性系統(tǒng)解的定性性態(tài) 546
索引 554
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