基于调查数据的苏丹霍乱传播准备限制数学模型

《Scientific Reports》：A survey-informed mathematical model of preparedness-constrained cholera transmission in Sudan

　　

摘要

在人道主义救援环境中，霍乱疫情的爆发是由环境污染、人们的行为反应以及公共卫生基础设施的严重破坏等多种因素相互作用所导致的。尽管有许多数学模型考虑了人们的意识、疫苗接种情况以及环境传播因素，但这些模型通常假设人们的意识会直接转化为防护行为，而忽视了流离失所、贫困、错误信息以及缺乏水、卫生设施和医疗资源等实际限制因素。受2024–2025年苏丹霍乱疫情的启发，我们构建了一个基于调查数据的常微分方程模型，该模型明确区分了人们对霍乱的了解程度与实际的防范准备情况，从而将家庭层面的行为信息与整体疫情动态联系起来。在该模型中，防范准备被视为一种动态状态，它会在人们了解疾病相关知识后得到提升，但却会因结构上的脆弱性以及错误信息而减弱。模型参数的确定分为两个阶段：与防范准备相关的数值是通过针对国内流离失所人群进行的调查来估算的，而疫情部分的参数则通过与重建后的全国每周霍乱发病率曲线进行半校准来确定。为评估校准的可靠性，我们采用了确定性数字化敏感性分析、像素级蒙特卡洛不确定性分析，以及对基准处理启动参数的实际可识别性评估。经过校准的模型能够成功再现观察到的多波次疫情发展规律，并表明要解释疫情的爆发动态，就需要反复出现短暂的环境放大效应。研究结果还显示，当结构上的脆弱性仍然存在时，仅靠较高的霍乱认知水平并不足以大幅降低疫情传播速度，而提升防范准备水平、改善医疗救治条件以及净化环境，则能有效降低疫情的最高发病率以及累积的疾病负担。这些发现表明，防范准备是连接人们意识与疫情控制之间的关键环节，同时也为研究冲突地区及流离失所人群中的霍乱传播规律及干预策略提供了可靠的基于调查数据的建模框架。