Statistics Based Models for the Dynamics of Chernivtsi Children Disease
| Autor: | Igor Nesteruk |
|---|---|
| Přispěvatelé: | The author thank Prof. Dirk Langemann (Techniche Universitaet Braunschweig) and Prof. Juergen Prestin (Universitaet zu Luebeck) for their support and for very useful discussions of the results. The study was supported by Horizon-2020 project AMMODIT |
| Rok vydání: | 2017 |
| Předmět: |
SIR-модель
Parameter identification Statistical methods 010103 numerical & computational mathematics 02 engineering and technology Disease 519.2 519.8 lcsh:Chemical technology Информационные технологии системный анализ и управление 01 natural sciences Mathematical modeling of infection diseases визначення моделі модели загрязнения математичне моделювання інфекційних хвороб Linear regression Statistics математическое моделирование инфекционных болезней 0202 electrical engineering electronic engineering information engineering Model identification SIR-model Contamination models Medicine lcsh:TP1-1185 статистические методы 0101 mathematics lcsh:Science статистичні методи моделі забруднення business.industry General Medicine 3. Good health Information technology system analysis and guidance Інформаційні технології системний аналіз та керування определение модели Определение модели Идентификация параметров Статистические методы Математическое моделирование инфекционных болезней Модели загрязнения ідентифікація параметрів Time dynamics идентификация параметров lcsh:Q 020201 artificial intelligence & image processing Визначення моделі Ідентифікація параметрів Статистичні методи Математичне моделювання інфекційних хвороб Моделі забруднення Epidemic model business Demography |
| Zdroj: | Наукові вісті КПІ; № 5 (2017): ; 26-34 Научные вести КПИ; № 5 (2017): ; 26-34 Research Bulletin of the National Technical University of Ukraine "Kyiv Politechnic Institute"; № 5 (2017): Engineering; 26-34 Наукові вісті Національного технічного університету України "Київський політехнічний інститут", Iss 5, Pp 26-34 (2017) "Research Bulletin of the National Technical University of Ukraine ""Kyiv Politechnic Institute""" """Research Bulletin of the National Technical University of Ukraine """"Kyiv Politechnic Institute""""""" Наукові вісті НТУУ «КПІ» : міжнародний науково-технічний журнал, 2017, № 5(115) |
| ISSN: | 2519-8890 1810-0546 |
| DOI: | 10.20535/1810-0546.2017.5.108577 |
| Popis: | Background. Simple mathematical models of contamination and SIR-model of spreading an infection were used to simulate the time dynamics of the unknown before children disease, which occurred in Chernivtsi (Ukraine). The cause of many cases of alopecia, which began in this city in August 1988 is still not fully clarified. According to the official report of the governmental commission, the last new cases occurred in the middle of November 1988, and the reason of the illness was reported as chemical exogenous intoxication. Later this illness became the name “Chernivtsi chemical disease”. Nevertheless, the significantly increased number of new cases of the local alopecia was registered almost three years and is still not clarified.Objective. The comparison of two different versions of the disease: chemical exogenous intoxication and infection. Identification of the parameters of mathematical models and prediction of the disease development.Methods. Analytical solutions of the contamination models and SIR-model for an epidemic are obtained. The optimal values of parameters with the use of linear regression were found.Results. The optimal values of the models parameters with the use of statistical approach were identified. The calculations showed that the infectious version of the disease is more reliable in comparison with the popular contamination one. The possible date of the epidemic beginning was estimated.Conclusions. The optimal parameters of SIR-model allow calculating the realistic number of victims and other characteristics of possible epidemic. They also show that increased number of cases of local alopecia could be a part of the same epidemic as “Chernivtsi chemical disease”. Проблематика. Прості математичні моделі забруднення та SIR-модель поширення інфекції використовувались для вивчення розвитку в часі невідомої раніше дитячої хвороби, що виникла в Чернівцях (Україна). Причина багатьох випадків алопеції, що почалися в цьому місті в серпні 1988 р., досі докладно не з’ясована. Відповідно до офіційного звіту урядової комісії останні нові випадки трапились усередині листопада 1988 р., а причиною хвороби названо хімічну екзогенну інтоксикацію. Пізніше ця хвороба отримало назву “Чернівецька хімічна хвороба”. Однак майже три роки реєструвалась значно збільшена кількість нових випадків локальної алопеції, що досі не отримало свого пояснення.Мета дослідження. Порівняння двох різних версій хвороби: хімічної екзогенної інтоксикації та інфекції; визначення параметрів математичних моделей та прогнозування розвитку хвороби.Методика реалізації. Отримано аналітичні розв’язки диференціальних рівнянь для моделей забруднення середовища та SIR-моделі для епідемії. За допомогою лінійної регресії знайдено оптимальні значення параметрів моделей.Результати досліджень. З використанням статистичного підходу було визначено оптимальні значення параметрів моделей. Розрахунки показали, що інфекційна версія хвороби є більш імовірною порівняно з популярною гіпотезою про отруєння. Зроблено оцінку можливої дати початку епідемії.Висновки. Оптимальні значення параметрів SIR-моделі дають змогу розрахувати реалістичну кількість жертв та інші характеристики можливої епідемії. Вони також свідчать, що збільшена кількість випадків локальної алопеції могла би бути частиною тієї ж епідемії, що і “Чернівецька хімічна хвороба”. Проблематика. Простые математические модели загрязнения и SIR-модель распространения инфекции использовались для изучения динамики неизвестной раньше детской болезни, возникшей в Черновцах (Украина). Причина множества случаев аллопеции, начавшихся в этом городе в августе 1988 г., до сих пор до конца не ясна. В соответствии с официальным отчетом правительственной комиссии последние новые случаи произошли в середине ноября 1988 г., а причиной болезни названа химическая экзогенная интоксикация. Позже эта болезнь получила название “Черновицкая химическая болезнь”. Однако почти три года регистрировалось значительно увеличенное число новых случаев локальной аллопеции, что до сих пор не получило своего объяснения.Цель исследования. Сравнение двух разных версий болезни: химической экзогенной интоксикации и инфекции; определение параметров математических моделей и прогнозирование развития болезни.Методика реализации. Получены аналитические решения дифференциальных уравнений для моделей загрязнения и SIR-модели для эпидемии. С помощью линейной регрессии найдены оптимальные значения параметров моделей.Результаты исследований. С использованием статистического подхода были определены оптимальные значения параметров моделей. Расчеты показали, что инфекционная версия болезни более вероятна по сравнению с популярной гипотезой об отравлении. Сделана оценка возможной даты начала эпидемии.Выводы. Оптимальные значения параметров SIR-модели позволяют рассчитать реалистичное число жертв и другие характеристики возможной эпидемии. Они также свидетельствуют, что увеличенное число случаев локальной аллопеции могло быть частью той же эпидемии, что и “Черновицкая химическая болезнь”. |
| Databáze: | OpenAIRE |
| Externí odkaz: |
|