水环境对血吸虫病传播影响的动力学模型的建立与研究

Precipitation, flood, water conservancy construction, ditch irrigation and other water factors have direct or indirect influence on the transmission and spreading of water-borne schistosomiasis. The life stages of schistosome and the breeding of the intermediate snail host are closely related with water environment. The data from health statistics show that schistosomiasis bounds back dramatically in recent years in China. The variation of water environment can not be ignored. Combining statistical methods with dynamical modeling approach, this project will focus on three questions: (1) by considering the impact of water environment on schistosomiasis spread, based on the observation data from the local schistosomiasis control station a suitable statistical model will be established in order to find the relationship between key factors and parameters using statistical methods; (2) a dynamic model of schistosomiasis will be built to study the impact of precipitation, flood, water conservancy construction and ditch irrigation and other water factors on the dynamical behaviors of the system; (3) to explore control strategy of schistosomiasis the biological significance of mathematical results will be analyzed and timely and reasonable operational preventive measures will be studied. Therefore, this project will model schistosomiasis responding to the changing of water environment and study the mechanisms of schistosomiasis transmission and spreading in the changing water environment. This study is of great significance for the prevention and control of schistosomiasis in the construction of ecological civilization in new rural, especially for the development of more effective measures to deal with prevention and control of schistosomiasis before and after the arrival of the flood.

降水、洪灾、水利建设和沟渠灌溉等涉水因素对水媒传染病血吸虫病的传播扩散产生直接或间接的影响。血吸虫的生活阶段和中间宿主钉螺的滋生繁殖都与水环境密切相关。卫生统计数据表明我国近年来的血吸虫病疫情回升严重，其中水环境的影响不容忽视。本项目将结合统计方法和动力学模型，主要研究三类问题：(1)综合考虑水环境对血吸虫病传播扩散的各方面影响，在当地血防部门提供的实际数据的基础上建立合适的统计模型，利用统计方法找出关键因素和相关参数的关系。(2)建立血吸虫病动力学模型，研究水环境中降水、洪灾、水利灌溉等对系统动力学性态的影响。(3)分析数学结论中的生物意义，研究实际中及时合理的预防措施，探讨血吸虫病的控制策略。本项目从理论上构建血吸虫病的水环境响应模型，研究血吸虫病在变化的水环境中的传播扩散规律，对新农村生态文明建设中防控血吸虫病，尤其对制定更有效的措施应对洪水到来前后血吸虫病的防控具有重要的指导意义。

受水环境等多种因素的影响，血吸虫病一直是难以彻底灭绝的寄生虫病。本项目主要致力于水环境对血吸虫病传播影响的模型进行研究。主要研究内容包括：(1) 由于水利建设和洪灾等其他涉水环境的变化，人口会发生移动，而这种移动可能使得血吸虫病的传播发生一定的变化。将易感者划分为移入者和当地居民，建立血吸虫病数学模型，讨论了系统的稳定性以及阈值，利用灵敏度分析研究两类易感人群初始值对阈值的影响，发现迁入人群对当地血吸虫病流行的阈值影响很大；(2) 由于洪灾和沟渠灌溉，人们要经常接触有血吸虫的疫水，这就会造成人们不同程度和不同次数的被血吸虫所感染。考虑血吸虫对人的感染程度不同和感染次数不同，建立不同感染度和重复感染的数学模型，研究这种重复感染对血吸虫病传播的影响，结果发现轻度感染者转化为重度感染者的比例系数对基本再生数及感染者的人数有深远的影响，其次，如果多次感染者对钉螺的感染率过高，系统会有后向分支出现，另外，重复感染率稍微增加一点，就会导致病人数急剧增加；(3) 疾病模型通常也可以用捕食食饵模型来刻画，我们考虑被捕食者的避难所、Allee效应及被捕食者在多个避难所之间的移动，分别建立了两个模型来研究，结果发现避难所的添加可能会导致系统失去稳定性，以及被捕食者在避难所之间的移动,以及避难所的大小也会影响捕食-食饵动力学性态；(4) 针对我国血吸虫病较严重的安徽、江西、湖北、江苏四省，利用统计方法和数学模型，结合实际数据，估计出模型中参数值，并预测未来的发展趋势；(5) 由于老挝也是血吸虫病严重的国家，为研究水环境对湄公血吸虫病传播的影响，基于实际数据，建立了不同年龄结构的老挝血吸虫病数学模型，并利用优化控制方法给出最优控制策略。这些研究在理论上丰富和发展了血吸虫病数学模型的研究，为预防和控制血吸虫病提供一定的理论和决策依据。