利用SEIR模型预测意大利新冠疫情数据

2020年3月12日：、

                                     利用SEIR模型预测意大利新冠疫情数据

    最近，意大利的新冠疫情非常严峻，为此根据当前数据做了一定的预测，预测结果仅供参考，欢迎交流。

                  

                               图 2月2日~3月9日意大利疫情数据

常规SEIR模型中，将人群分为易感者（susceptible，S）、感染者（infected，I）、潜伏者（exposed，E）和康复人群（recovered，R )。该模型还假设人群中所有个体都有被感染的概率，当被感染者痊愈后，会产生抗体，即康复人群R不会再被感染。考虑到防治传染病的隔离措施，模型中的人群组别新增隔离易感者（Sq）、隔离潜伏者（Eq）和隔离感染者（Ei）。鉴于隔离感染者会立即送往定点医院隔离治疗，因此这部分人群在本模型中全部转化为住院患者H。因此，本文修订的模型中 Sq、Ei、Eq分别指隔离措施遗漏的易感者、感染者和潜伏者。隔离易感者解除隔离后重新转变为易感者，而感染者和潜伏者均有不同程度的能力感染易感者，使其转化为潜伏者。人群的转化关系如图 1 所示。

 

图 1 新 SEIR 传染病动力学模型

经典SEIR 模型将人群分为易感者（susceptible，S）、感染者（infected，I）、潜伏者（exposed，

E）和康复人群（recovered，R )。该模型还假设人群中所有个体都有被感染的概率，当被感 染个体痊愈后，会产生抗体，即康复人群 R 不会再被感染。考虑到防治传染病的隔离措施， 模型中的人群组别新增隔离易感者（Sq）、隔离潜伏者（Eq）和隔离感染者（Iq）。鉴于隔 离感染者会立即送往定点医院隔离治疗，因此这部分人群在本模型中全部转化为住院患者H。因此，本文修订的模型中 S、I、E 分别指隔离措施遗漏的易感者、感染者和潜伏者。隔离易感者解除隔离后重新转变为易感者，而感染者和潜伏者均有不同程度的能力感染易感者，使 其转化为潜伏者。人群的转化关系如图 1 所示。

图2  动力学模型

修正的SEIR模型

 

具体的参数估计：

图3 模型参数

 

图4 修正SEIR动力学模型对意大利新冠疫情走势的预测

 

建立的理论模型对意大利疫情在2月14日至3月10日的实际数据温度都较好（图4所示），上述模型的数据采用的2月14的数据进行预测的，可以很很明显的看出，后续的预测数据基本一致。3月9号，意大利官方宣布全国人员管控。根据管控的需要，启动了必要的防空隔离措施，如限制大范围聚集情况，对流动人口采取预防工作，并升级隔离措施，这实际上是降低接触率c。我们对3月9号的接触率进行一定的降低。因此对3月9号意大利的接触率进行一定程度的降低，分别取1，0.9，0.7，0.5；下图给出了在降低接触率下的模拟情况，可以很明显的看到，意大利政府在3月9日的管控措施是非常有效的，感染总人数将会降低一半左右，对大面积抑制病情将有很好的控制作用，阻止了巨大的经济损失。

 

 

图5 利用修正的SEIR模型对评估3月9日意大利隔离后对疫情的控制

峰值到达时间大致为3月25日左右。

 

 

附录1：意大利新冠疫情数据表格：

意大利数据
时间	序号	新增确诊	累计确诊	累计治愈	累计死亡
2月2日	1	0	2	0	0
2月3日	2	0	2	0	0
2月4日	3	0	2	0	0
2月5日	4	0	2	0	0
2月6日	5	0	2	0	0
2月7日	6	1	3	0	0
2月8日	7	0	3	0	0
2月9日	8	0	3	0	0
2月10日	9	0	3	0	0
2月11日	10	0	3	0	0
2月12日	11	0	3	0	0
2月13日	12	0	3	0	0
2月14日	13	0	3	0	0
2月15日	14	0	3	0	0
2月16日	15	0	3	0	0
2月17日	16	0	3	0	0
2月18日	17	0	3	0	0
2月19日	18	0	3	0	0
2月20日	19	0	3	0	0
2月21日	20	3	6	0	0
2月22日	21	39	45	0	0
2月23日	22	87	132	0	2
2月24日	23	98	230	0	2
2月25日	24	53	283	1	6
2月26日	25	91	374	1	7
2月27日	26	154	528	1	12
2月28日	27	127	655	42	14
2月29日	28	342	997	45	17
3月1日	29	131	1128	46	21
3月2日	30	581	1709	50	29
3月3日	31	327	2036	83	41
3月4日	32	466	2502	149	52
3月5日	33	587	3089	160	79
3月6日	34	769	3858	276	107
3月7日	35	778	4636	414	148
3月8日	36	1247	5883	523	197
3月9日	37	1492	7375	589	233
3月10日	38	1797	9172	622	366

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