[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于改進(jìn)的SEIR模型疫情群體演變預(yù)測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010729032.0
• 申請(qǐng)日: 2020-07-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111883260B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-06-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李天成;周金陽(yáng);王小旭
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G16H50/80
• 分類(lèi)號(hào): G16H50/80
• 代理公司: 西安凱多思知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61290
• 代理人: 劉新瓊

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于改進(jìn)的SEIR模型疫情群體演變預(yù)測(cè)方法。該方法在傳統(tǒng)SEIR模型易感群體、潛伏未被隔離群體、確診群體和治愈群體的基礎(chǔ)上，增加了居家隔離群體和潛伏被隔離群體，同時(shí)將確診群體細(xì)分為已被隔離確診群體和未被隔離確診群體，通過(guò)設(shè)立改進(jìn)的SEIR模型疫情群體演變預(yù)測(cè)微分方程組，并對(duì)方程組離散化，再由疫情初值，對(duì)疫情群體的變化趨勢(shì)做出準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。本發(fā)明克服了傳統(tǒng)SEIR模型預(yù)測(cè)方法模型簡(jiǎn)單，未考慮外界人為干擾因素，忽略了潛伏群體的傳染性的問(wèn)題，能夠?qū)σ咔槿后w的演變趨勢(shì)做出更精確的預(yù)測(cè)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于傳染病防治領(lǐng)域，具體涉及一種疫情群體演變預(yù)測(cè)方法。

背景技術(shù)

傳染病疫情預(yù)測(cè)對(duì)公眾衛(wèi)生健康起著至關(guān)重要的作用，通過(guò)對(duì)疫情群體演變進(jìn)行預(yù)測(cè)，能夠有效防范疾病的傳播。傳統(tǒng)的SEIR模型常被用來(lái)預(yù)測(cè)各種疫情群體的發(fā)展趨勢(shì)，其優(yōu)點(diǎn)是模型簡(jiǎn)單，不考慮復(fù)雜的外界干擾因素，現(xiàn)在已經(jīng)運(yùn)用到醫(yī)學(xué)疾病防治、數(shù)據(jù)分析領(lǐng)域。

文獻(xiàn)“基于SEIR的新型肺炎傳播模型及拐點(diǎn)預(yù)測(cè)分析”公開(kāi)了一種基于傳統(tǒng)SEIR模型的新型冠狀肺炎疫情群體演變預(yù)測(cè)和疫情拐點(diǎn)的預(yù)測(cè)方法。該方法對(duì)肺炎疫情易感群體、潛伏群體、確診群體和治愈群體變化進(jìn)行了合理預(yù)測(cè)，同時(shí)對(duì)疫情的拐點(diǎn)進(jìn)行了有效分析。然而傳統(tǒng)的SEIR傳染病動(dòng)力學(xué)模型是基于完全混合的假設(shè)，主要適用于人為干預(yù)較少的患病群體，不能夠體現(xiàn)隔離感染群體這種強(qiáng)有力的措施，且忽略了潛伏群體的傳染性和抗疫措施因素對(duì)疫情發(fā)展趨勢(shì)的影響。因此，現(xiàn)有的以SEIR模型為理論基礎(chǔ)的疫情預(yù)測(cè)方法難以實(shí)現(xiàn)精確的患病群體預(yù)測(cè)和抗疫措施干擾情況下的傳染病疫情預(yù)測(cè)。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種基于改進(jìn)的SEIR模型疫情群體演變預(yù)測(cè)方法。該方法在傳統(tǒng)SEIR模型易感群體、潛伏未被隔離群體、確診群體和治愈群體的基礎(chǔ)上，增加了居家隔離群體和潛伏被隔離群體，同時(shí)將確診群體細(xì)分為已被隔離確診群體和未被隔離確診群體，從而對(duì)疫情群體的變化趨勢(shì)做出準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。本發(fā)明克服了傳統(tǒng)SEIR模型預(yù)測(cè)方法模型簡(jiǎn)單，未考慮外界人為干擾因素，忽略了潛伏群體的傳染性的問(wèn)題，能夠?qū)σ咔槿后w的演變趨勢(shì)做出更精確的預(yù)測(cè)。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案包括以下步驟：

步驟1：在SEIR模型將疫情群體分為易感群體、潛伏未被隔離群體、確診群體和治愈群體的基礎(chǔ)上，增加居家隔離群體和潛伏被隔離群體，同時(shí)將確診群體細(xì)分為已被隔離確診群體和未被隔離確診群體；

步驟2：建立易感群體模型：

式中，S是易感群體數(shù)，E是潛伏未被隔離群體數(shù)，I是未被隔離確診群體數(shù)，N是疫情群體總數(shù)，α是患者日接觸率，q₁是每天開(kāi)始居家隔離的個(gè)體所占易感群體數(shù)S的比率；

步驟3：建立潛伏未被隔離群體模型：

式中，q₂為潛伏群體隔離比例，b為發(fā)病率；E中每天有q₂比例的個(gè)體進(jìn)入潛伏被隔離群體，剩下(1-q₂)比例的個(gè)體有b的概率發(fā)病成為未被隔離確診群體；

步驟4：建立未被隔離確診群體模型：

式中，β為發(fā)病隔離比例，c為自愈率；I中每天有β比例的個(gè)體被隔離進(jìn)入被隔離確診群體，有c比例的個(gè)體自愈進(jìn)入治愈群體；

步驟5：建立治愈群體模型：

式中，R為治愈群體數(shù)，Q為已被隔離確診群體數(shù)，d為治愈率；

步驟6：建立已被隔離確診群體模型：