基于社会因素的时间序列-SIR论文_高鑫茹

山东科技大学(泰安) 山东泰安 271000

摘要:阿片类药物滥用,误用和成瘾已成为当今美国面临的最严重的公共卫生危机之一。因此,减轻阿片类药物对美国社会经济的影响是至关重要的。为了减缓阿片类药物危机,本文提供了一个基于社会因素的药物传播模型,通过稳态分析求得三节点密度函数表达式,最终建立基于非均质无标度网络下的时间序列-SIR 药物传播模型,并采用一些策略来阻止阿片类药物的扩散。

关键词:阿片类药物;时间序列-SIR;药物传播;社会因素

1.时间序列-SIR模型模拟信息传播过程

图1 时间序列-SIR模型模拟药物扩散过程

本文以节点为例描述药物扩散中节点的状态转移过程如图1所示:

(1)未知者—传播者:未知者以使用概率θ使用药物,能够传播的未知者将以ηi的概率成为传播者,不使用药物的未知者会一直保持未知状态。

(2)传播者—免疫者:网络中的传播者都会向其周围传播,同时记录自己的存活时间t,根据退化规则逐渐成为免疫者

(3)未知者—免疫者:未知者以使用概率θ使用药物,但由于个人倾向或是其他原因不能继续扩散的,从而未知者将以θ-ηi的概率成为免疫者。

最终免疫者由两部分组成:未知者使用药物后免疫和传播者退化后免疫。网络中免疫者的数量可以反映参与扩散的人数,即药物扩散的影响力,扩散过程中传播者的最大数量可以反映药物的扩散范围,迭代次数可以作为扩散的时间。

2.过程仿真及传播过程分析

2.1药物传播过程分析

利用MATLAB绘制图像,说明阿片类药物在美国从扩散初始到不再扩散这一过程中,未知者密度,传播者密度和免疫者密度这三类节点密度随时间t的变化过程,此处不进行展示。

(1)传播初始阶段:当t=0时,未知者概率为1,即药物在医院开始使用,此时公众全部对此药物未知。

(2)传播中间阶段:t=(0,4)时,未知者中有50%不使用该药物仍然属于未知者,未知者中使用者一部分作为传播者;一部分对该药物抵触从而成为免疫者。通过图像我们可以清楚看出,在t=(0,4)时,未知者概率逐步减小,扩散中间阶段速率最大,扩散首尾速率较小;使用者概率由0逐步增加,当t=2.5时达到峰值最大值,之后逐步减小,转化为免疫者;免疫者概率在t=(0,4)时逐步增加,未知者中使用药物的人不断成为该过程的免疫者。

(3)传播稳定阶段:当t>4时,使用者概率变为零,未知者概率逐步稳定在I(t)=0.2729,免疫者概率逐步稳定在R(t)=0.7271,说明从该药物开始使用到稳定不再扩散阶段,共经历t=4(day)时间,并且在该药物扩散的第二天和第三天之间药物使用者达到峰值。最终,在第二天和第三天之间药物使用者达到保和值。全部用户(N=5000)中,免疫者概率达到0.7271,未知者概率为0.2729。

2.1药物传播过程仿真

通过分析可看出KY、VA、WV州已经进入药物扩散的后期阶段,OH、PA州还处于快速扩散时期。5个州均已出现阿片类药物扩散现象。本文对照美国5个州的地图,利用所建模型对各州各县的药物扩散现象进行了具体分析,并绘制了各县药物扩散图,如图2所示。

图2 各县药物扩散图

由图2可看出,有Greenbrief、Morgan约254个县已经开始使用特定阿片类药物。经查阅资料,截止2014年,每天造成近7000次急诊室就诊和40多例死亡。将近200万美国人滥用或依赖阿片类药物。而且问题一直在增加,自1999年以来,配药阿片类药物的数量几乎翻了两番。

定义药物识别阈值Z=ρ/ω,只有当药物使用率超过阈值时,药物才会开始蔓延,美国大多地区已经接近阈值,若照此模式和特征继续发展,更多的美国人将因药物过量而死亡。因此,美国政府应该对处方阿片类药物的滥用提高警惕并迅速采取策略应对阿片类药物进一步扩散的危机。如果没有政策的制约,阿片类药物的使用在美国将会不受控制,继续扩散。

由模型分析,预测在未来,Greenbrief,Morgan和Jefferson等县,即图中红色区域的阿片类药物滥用危机严重,预测将会在2020年有24个县达到阈值水平。3.阿片类药物危机应对策略

通过模型建立与分析,可以看出美国有的地区已经出现了阿片类药物的危机问题,为应对这种危机现象,控制药物的扩散,本文通过查阅资料,给出一种应对策略,即处方药监测计划。

处方药监测计划通过识别有滥用风险的患者,可以减少不适当的处方和防止患者“购买医生”(从多个提供者处获得处方的做法)来提高患者安全性并降低过量服用的风险。及时提交数据可确保此计划准确反映患者当前的阿片类药物处方。

当患者要求阿片类药物处方时,须接受检查。面对部分曾过量使用的和有过量使用倾向的患者,之后仍然需要经过针对某些情况下的检查,例如当提供者有合理的使用不当或处方是慢性疼痛时,还要求开处方者在一定时间内重新检查,例如在开始处方的三个月,180天或一年内。除此以外,处方监测计划的州应该数据共享,可帮助处方药和药剂师更全面地了解患者的受控物质处方历史并对患者使用阿片类药物的数量进行控制。处方药监测计划通过减少阿片类药物处方的数量和频率,有助于防止阿片类药物过量,药物转移和药物滥,可以预防药物不良事件。

参考文献:

[1]袁莎.美国阿片类药物危机及中美禁毒合作[J].和平与发展,2019(01):101-115.

[2]高秋菊,兰月新,苏国强,吴翠芳.基于时间序列分析的网络舆情扩散模型研究——以广西镉污染为例[J].廊坊师范学院学报(自然科学版),2013,13(06):5-7.

[3]马晓薇,李晓宁,黄勇,陆剑云,王志伟,肖新才.运用时间序列模型分析新发传染病网络舆情变化规律的研究[J].医学动物防制,2018,34(07):628-632.

论文作者:高鑫茹

论文发表刊物:《基层建设》2019年第6期

论文发表时间:2019/4/18

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