本书是Fred等三个美国流行病学模型专家、数学家合著的Mathematical Models in Epidemiology一书的中译本。内容分流行病学的基本概念(包括各种类型的仓室模型、地方病模型、流行病模型、异质混合模型、媒介传播的疾病模型),特殊疾病的模型(包括结核病模型、艾滋病病毒/艾滋病(HIV/AIDS)模型、流感模型、埃博拉模型、疟疾模型、登革热模型与寨卡病毒模型),进一步概念(包括年龄结构和空间结构的疾病传播模型等)和展望未来四个部分,另加三个附录。
样章试读
目录
目录 译者序 原书序 前言 致谢 第一部分 数学流行病学的基本概念 第1章 引言:数学流行病学的前奏 3 1.1 介绍 3 1.2 一些历史知识 4 1.2.1 开始的仓室模型 5 1.2.2 随机模型 6 1.2.3 仓室模型的发展 8 1.2.4 地方病模型 10 1.2.5 通过媒介传播的疾病 10 1.2.6 异质混合 11 1.3 战略模型与本书 13 参考文献 13 第2章 疾病传播的简单仓室模型 18 2.1 仓室模型介绍 19 2.2 SIS模型 22 2.3 具有出生和死亡的SIR模型 25 2.4 简单的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:离散的流行病模型 38 2.7 *案例:脉冲疫苗接种 40 2.8 *案例:具有竞争疾病菌株的模型 42 2.9 案例:两个地区中的流行病模型 44 2.10 案例:流感模型的拟合数据 45 2.11 案例:社交互动 46 2.12 练习 47 参考文献 52 第3章 地方病模型 54 3.1 更复杂的地方病模型 55 3.1.1 暴露期 55 3.1.2 治疗模型 55 3.1.3 垂直传播 58 3.2 SIR模型的某些应用 58 3.2.1 群体免疫 58 3.2.2 染病年龄 59 3.2.3 流行病间期 61 3.2.4 趋于地方病平衡点的“流行病” 62 3.3 暂时免疫 63 3.3.1 模型中的时迟 64 3.4 具有多个地方病平衡点的简单模型 67 3.5 接种疫苗模型:向后分支 69 3.5.1 分支曲线 75 3.6 *具有一般疾病阶段分布的SEIR模型 76 3.6.1 *疫与隔离的结合 80 3.6.2 在*分布(GDA)下(3.42)的简化模型 82 3.6.3 数分布模型(EDM)与*分布模型(GDM)的比较 84 3.7 指数增长人口中的疾病 87 3.8 案例:人口增长与流行病 89 3.9 *案例:一个由环境驱使的传染病 93 3.10 *案例:具有交叉免疫的两菌株模型 97 3.11 练习 99 参考文献 100 第4章 流行病模型 104 4.1 疾病暴发的分枝过程模型 104 4.1.1 传播性 109 4.2 流行病的网络模型和仓室模型 111 4.3 更复杂的流行病模型 114 4.3.1 暴露期 114 4.3.2 治疗模型 115 4.3.3 流感模型 118 4.3.4 检疫-隔离模型 118 4.4 具有一般传染期分布的模型 121 4.5 流行病染病年龄模型 123 4.5.1 一般的SEIR模型 125 4.5.2 一般的治疗模型 127 4.5.3 一般的流行病检疫/隔离模型 129 4.6 *分布 131 4.7 数据解释和参数化 134 4.7.1 SIR型模型 134 4.7.2 SEIR型模型 136 4.7.3 平均一代时间 138 4.8 *控制规划的时机对流行病最后规模的影响 141 4.9 推广方向 143 4.10 一些警示 143 4.11 *案例:检疫和隔离的离散模型 143 4.12 案例:流行病的直接传播和间接传播模型 148 4.13 练习 152 参考文献 157 第5章 异质混合模型 160 5.1 接种疫苗模型 160 5.2 下一代矩阵与基本再生数 162 5.2.1 某些更复杂的例子 167 5.3 异质混合 168 5.3.1 *异质人群中的最佳疫苗分配 181 5.4 异质混合的染病年龄模型 187 5.4.1 异质混合流行病的最后规模 190 5.5 一些警示 194 5.6 *案例:离散模型的再生数 194 5.7 *案例:模拟HIV与HSV-2之间的约同作用 197 5.8 案例:异质性对再生数的影响 200 参考文献 201 第6章 通过媒介传播的疾病模型 205 6.1 引言 205 6.2 基本的媒介传播模型 206 6.2.1 基本再生数 207 6.2.2 初始指数增长率 208 6.3 快动力学与慢动力学 210 6.3.1 奇摄动 212 6.4 媒介传播的流行病模型 214 6.4.1 最后规模关系 214 6.5 *案例:一个SEIR/SEI模型 215 6.6 *案例:盘尾丝虫病模型 216 6.7 练习 218 参考文献 218 第二部分 特殊疾病模型 第7章 结核病(TB)模型 223 7.1 单菌株病的治疗模型 225 7.2 两菌株的结核病模型 226 7.3 最佳治疗策略 229 7.4 结核病的长期和可变潜伏期的建模 233 7.5 再次感染的TB模型中的向后分支 236 7.6 具有更多复杂性的其他结核病模型 238 7.7 案例:两菌株模型中的某些计算 239 7.8 案例:单菌株模型的改进 240 7.9 案例:两菌株模型的改进 241 参考文献 243 第8章 艾滋病病毒/艾滋病(HIV/AIDS)模型 245 8.1 引言 245 8.2 具有指数持续时间的模型 247 8.3 *具有任意潜伏期分布的艾滋病病毒(HIV)模型 249 8.4 染病年龄模型 252 8.5 *艾滋病和结核病:共同感染的动力学 254 8.6 *模拟HIV和HSV-2之间的协同作用 262 8.6.1 个别疾病的再生数 265 8.6.2 入侵再生数 266 8.6.3 HSV-2对HIV动力学的影响 268 8.7 疫苗接种的HIV模型 268 8.8 具有抗逆转录病毒疗法(ART)的模型 270 8.9 案例:如果不是所有染病者都发展成艾滋病怎么办? 271 参考文献 273 第9章 流感模型 281 9.1 流感模型介绍 281 9.2 基本流感模型 282 9.2.1 疫苗接种 285 9.3 抗病毒治疗 287 9.4 季节性流感流行病 291 9.4.1 季节到季节的过渡 294 9.5 大流行性流感 294 9.5.1 大流行病暴发 295 9.5.2 大流行后的季节性暴发 296 9.6 2009年的流感大流行 298 9.6.1 一个流感战术模型 298 9.6.2 多个流行波 299 9.6.3 降波的参数估计和预测 301 9.7 *具有交叉免疫的多菌株的SIQR模型 304 9.7.1 *具有单个染病类的SIQR模型 305 9.7.2 *具有交叉免疫的两菌株情形 308 9.8 练习 313 参考文献 314 第10章 埃博拉模型 319 10.1 初始增长和再生数的估计 319 10.1.1 早期检测 326 10.2 控制措施的评估 327 10.3 Legrand模型和基本假设 328 10.3.1 Legrand模型 329 10.3.2 与Legrand模型等价的较简单系统 331 10.4 货阶段转移时间有各种假设的模型 332 10.5 慢于指数增长 346 10.5.1 广义Richards模型 347 10.5.2 广义增长模型 347 10.5.3 IDEA模型 347 10.5.4 接触率降低的模型 348 10.6 案例:慢于指数增长 349 10.7 案例:将限制流动性作为一种控制策略 349 10.8 案例:早期检测的作用 350 参考文献 351 第11章 疟疾模型 355 11.1 拒疾模型介绍 355 11.2 一些模型的改进 358 11.2.1 蚊子潜伏期 358 11.2.2 增强免疫力 360 11.2.3 感染力度的其他形式 360 11.3 *疟疾流行病学和镰状细胞遗传学的耦合 361 参考文献 369 第12章 登革热模型和寨卡病毒模型 371 12.1 登革热 371 12.1.1 基本再生数的计算 373 12.2 无症状感染模型 373 12.2.1 基本再生数的计算 374 12.3 寨卡病毒 375 12.4 媒介传播和直接传播模型 375 12.4.1 初始指数增长率 378 12.5 第二个寨卡病毒模型 381 12.6 案例:两个地区的登革热模型 382 12.7 练习 384 参考文献 384 第三部分 更高级的概念 第13章 具有年龄结构的疾病传播模型 391 13.1 引言 391 13.2 年龄结构的线性模型 391 13.3 特征线法 394 13.4 积分方程模型的等价形式 394 13.5 平衡点和特征方程 396 13.6 具有离散年龄组的人口模型 397 13.7 非线性年龄结构模型 398 13.8 领行病的年龄结构模型 400 13.8.1 11流行病模型中依赖年龄的疫苗接种 402 13.8.2 年龄结构的流行病模型中的成对形成 406 13.9 多个年龄组中的疮疾模型 407 13.10 *案例:另一个症疾模型 409 13.11 案例:一个没有疫苗接种的模型 411 13.12 案例:具有染病年龄结构的模型 412 13.13 练习 413 参考文献 414 第14章 疾病传播模型中的空间结构 417 14.1 空间结构I:地区模型 417 14.1.1 空间异质性 417 14.1.2 有旅行的地区模型 418 14.1.3 具有居住时间的地区模型 420 14.2 空间结构II:连续分布模型 423 14.2.1 扩散方程 424 14.2.2 非线性反应-扩散方程 426 14.2.3 具有扩散的疾病传播模型 427 14.3 案例:三个地区的模型 430 14.4 案例:具有居住时间的地区模型 433 参考文献 433 第15章 结合流动性、行为和时间尺度的流行病学模型 436 15.1 引言 436 15.2 在SIS设置下的一般拉格朗日流行病模型 437 15.3 作为埃博拉疫情控制策略的警戒线的效应评估 439 15.3.1 模型的制定 439 15.3.2 模拟 441 15.4 It动性和健康差异对结核病传播动力学的影响 443 15.4.1 各个地区中人群的居住时间的异质性的两地区的结核病模型 443 15.4.2 *结果:风险和流动性对结核病发病率的影响 444 15.4.3 由首次直接传播率定义的风险作用 444 15.4.4 由外源性再感染率定义的风险影响 445 15.5 *寨卡病毒 447 15.5.1 *单个地区模型 448 15.5.2 *居住时间模型和两地区模型 449 15.5.3 我们从这些单次暴发模拟中学到了什么? 456 参考文献 457 第四部分 展望未来 第16章 挑战、机遇和理论流行病学 465 16.1 疾病与全球公域 466 16.1.1 传染和引爆点 466 16.1.2 疾病的地理传播和空间传播 467 16.2 混合的异质性、交叉免疫和共同感染 467 16.3 抗生素耐药性 467 16.4 流动性 469 16.4.1 用拉格朗日方法模拟流动性和传染病动力学 470 16.5 行为、经济流行病学和流动性 476 16.5.1 经济流行病学 477 16.5.2 拉格朗日流行病学和经济流行病学 478 参考文献 479 后记 489 参考文献 492 附录A 向量和矩阵的一些性质 494 A.1 引言 494 A.2 向量和矩阵 494 A.3 线性方程组 498 A.4 逆矩阵 500 A.5 行列式 501 A.6 特征值和特征向量 503 附录B 一阶常微分方程 508 B.1 指数增长和指数衰减 508 B.2 放射性衰变 510 B.3 解和方向场 511 B.4 变量分离方程 516 B.5 微分方程的定性性质 522 附录C 微分方程系统 530 C.1 相平面 530 C.2 系统在平衡点的线性化 531 C.3 常系数线性系统的解 534 C.4 平衡点的稳定性 542 C.5 线性系统解的定性性态 546 索引 554 《现代数学译丛》已出版书目