Iranian Journal of Biomedical Engineering (IJBME)

ارایه یک فرمالیزم جدید برای مدل های دولاجستیکی اپیدمی دو موجی

نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

دانشگاه علم و صنعت ایران

10.22041/ijbme.2026.2071716.1996
چکیده
رشد پدیده‌ای است که در زمینه های گوناگون مانند زیست‌شناسی، مهندسی و اقتصاد دیده می شود. اپیدمی مثال خوبی از یک سیستم رشد بیولوژیکی است. یک سیستم رشد با پروفایل سرعت آن قابل بیان است. به هر بیشینه ی محلی در پروفایل سرعت رشد، یک موج می گویند. پیش بینی امواج اپیدمی می تواند به اتخاذ تدابیر لازم و آمادگی مسئولین بهداشتی کمک کند . برای مدل سازی اپیدمی های تک موجی، مدل های ماکروسکوپی مانند لاجستیک، کمپرتز ، و ریچاردز ارایه گردیده است، این مدل ها توانایی شبیه سازی اپیدمی های دو موجی را نداشته و بعلاوه فاقد انعطاف پذیری لازم برای شبیه سازی محل موج می باشند.

مدل های فعلی، اپیدمی دو موجی را مجموع دو موج مستقل فرض می کنند. مدل های دولاجستیکی و دوریچاردزی از این نوع هستند. فرض مذکور با بیولوژی اپیدمی سازگار نیست و عوامل محیطی و فرهنگی-اجتماعی را که گفته می شود عامل اصلی ایجاد امواج هستند، در مدل وارد نمی کند، بعلاوه تنظیم مدل مخصوصا محل امواج، نیز مشکلات ریاضی مخصوص به خود را دارد.

در این پژوهش با ارایه ی یک فرمالیزم جدید ، یک مدل بهبود یافته ی دولاجستیکی سازگار با اپیدمیولوژی یعنی با در نظر گرفتن عوامل محیطی و اجتماعی ارایه می دهیم . نشان خواهیم داد که مدل ما برای تنظیم محل امواج انعطاف‌پذیری دارد. عملکرد مدل را در مقایسه با مدل های دو لاجستیکی و دوریچاردزی معمولی ارزیابی می کنیم و نشان می دهیم که مدل ما با تعداد پارامترهای کمتر می تواند آنها را پوشش دهد.

برای اعتبارسنجی مدل، از داده‌های واقعی همه‌گیری کووید-۱۹ در ایران و چندین کشور و همچنین اپیدمی ویروس سارس در سال 2003 در کشور سنگاپور استفاده کرده‌ایم.

نتایج اعتبار سنجی نشان می دهد که مدل ارایه شده بخوبی قادر به شبیه سازی اپیدمی های تک موجی و دوموجی می باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

A New Formalism for Bi- Logistic models of Two-Waves epidemics

نویسندگان English

S.H Sabzpoushan
danial nozadmakvandi
Iran University of Science and Technology (IUST)
چکیده English

Growth is a phenomenon observed in many different kinds of processes. The growth curve is an empirical model used to describe the evolution of a quantity over time. These curves are widely applied in fields such as biology, physics, engineering, economics, and social sciences. Accurate description and prediction of growth systems using well-known deterministic models, such as logistic, Richards and Gompertz are one of the current topics in this research field.

In this study, we propose a new deterministic differential equation model for the growth speed profile in single-wave and two-waves epidemics. We show that our model offers high flexibility in growth inflection points, i.e., these points can be adjusted so that to simulate real epidemic data. The results demonstrate that, in the two-wave case, our model can describe the growth speed profile effectively using fewer parameters compared to common models such as the bi logistic and bi Richards models.

we analyze the features and capabilities of our model, and validate it against COVID-19 pandemic real data in several countries as well as the 2003 SARS epidemic in Singapore.

کلیدواژه‌ها English

Epidemic modeling
Growth speed Profile
Multi-Waves epidemic
دوره 19، شماره 3
پاییز 1404
صفحه 211-220

  • تاریخ دریافت 25 شهریور 1404
  • تاریخ بازنگری 15 آذر 1404
  • تاریخ پذیرش 13 بهمن 1404