采用控制策略的四维疟疾传播系统分数阶建模与稳定性分析

《Scientific Reports》：Fractional-order modeling and stability analysis of a four-dimensional malaria transmission system with control strategies

　　

摘要

本文探讨了疟疾，这是一种在非洲常见的蚊虫传播疾病，会导致发热、寒战和头痛。抗疟药物是治疗的关键组成部分，血液检测则用于诊断。疾病的预防与消除策略在很大程度上依赖于数学建模。为了预防并根除疾病，数学建模是至关重要的。本研究使用确定性模型识别了全球疟疾传播的模式，强调了以知识为基础的治疗方法作为预防策略的有效性。研究构建了一个四维流行病学模型，用于考察疾病传播的不同情景，同时确保系统的稳定性与可靠性。基本再生数由流行病学原理确定，同时识别了地方性流行平衡点与无病平衡点。此外，本研究还探讨了分数阶导数对传播动力学和控制策略的影响，利用图形化表示分析提高分数阶导数所带来的影响。本研究为公共卫生运动及疟疾消除工作提供了重要信息，强调了Caputo导数在改进疟疾预防技术方面的影响，并以更通俗易懂的方式阐明研究结果，便于更广泛的受众理解。