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近年来,随着国际贸易和旅游的发展、生态环境的持续恶化以及病原体的变异,一些原已被控制的传染病死灰复燃,同时又出现了一些新发传染病,对人类健康和社会活动构成巨大的威胁。由于我国仍处于城市化的进程中,城市人口越来越多,且流动愈发频繁,不利于传染病的预防和控制。本文选取发生在北京和广州的三种不同类型的传染病,以动力学模型为工具,模拟疾病的传播过程及防控措施带来的影响。研究成果有助于预测疾病的传播趋势,为制定有效的防控措施提供依据。主要内容分三部分: 第一,针对北京市2005-2010年麻疹的传播,建立具有年龄结构的传染病动力学模型,评估现行免疫策略的效果。首先,结合目前北京市的麻疹免疫接种程序对人群按年龄分组,根据麻疹的传播机理建立具有年龄结构的麻疹传播动力学模型。然后,结合北京市针对儿童的常规免疫、对新进京大中专学生和务工人员的接种免疫,及北京市人口迁移情况模拟2005-2010年北京市的麻疹传播过程。进一步对不同的假设情景进行模拟,以评估现有接种措施的效果。模拟结果表明,北京市对新进京大中专学生和务工人员进行的麻疹免疫接种措施对预防和控制麻疹传播起到了重要作用,分别使麻疹发病数减少了约1/2和2/3;而提高适龄儿童接种麻疹常规免疫的及时性虽然短期效果不明显,但随着时间的推移,其累积作用越来越明显,有助于更有效地预防麻疹的传播。 第二,针对北京市2003年的SARS传播,建立能够刻画个体间接触异质性的动力学模型,模拟SARS的传播过程及防控措施的作用。首先,建立了具有负二项传染函数的SEIR模型,该模型能够刻画疾病传播过程中个体之间因年龄、性别、地理位置、行为方式等原因导致的接触异质性。然后,通过数值模拟比较所建立的模型与均匀混合模型的差别。结果表明,在群体水平上,异质性模型下的疾病传播速度更慢,得到的传染曲线的峰值更低;但疾病的持续时间更长。最后,利用该模型模拟2003年北京市SARS的传播过程,并通过情景模拟评估防控措施的作用。结果表明,为控制SARS的继续传播,当时采取的一系列防控措施是非常必要的,且起到了至关重要的作用。 第三,针对广州市2006年登革热的传播,建立能够刻画人与蚊子之间接触(叮咬)异质性的动力学模型,模拟实际和不同假设情景下登革热的传播过程,确定影响登革热传播的重要因素。首先,我们使用负二项传染函数描述登革热传播过程中人与蚊子间接触的异质性;建立包含人和成蚊的仓室模型,通过数值模拟分析异质性对登革热传播的影响。结果表明,使用异质性模型预测的感染人数少于相同条件下均匀混合模型的预测值,更符合实际情况。然后,我们扩展了所建立的模型,使之包含蚊子的水生阶段,并融入了温度和降水等气候条件对蚊子生长发育各阶段的影响。最后,使用扩展模型模拟广州市2006年登革热的传播,并模拟不同假设情景下登革热的传播情况。结果表明,尽早采取防控措施、减少蚊子的孳生环境等有助于预防和控制登革热的传播。