臺灣國際科展

對抗無尺度流行病傳染之新方法

科展類別
臺灣國際科展
屆次
2005年
科別
醫學與健康科學
學校名稱
臺中縣私立明道高級中學
作者
梁辰瑋
關鍵字
流行病,傳染

摘要或動機

流行病的傳染過程如同一個無尺度網路,但較一般無尺度網路有著更多的變數而明顯差異,因此無法直接應用一般的無尺度網路模式來描述其傳染途徑。我建立一個新模式「無尺度流行病模式」,經由比較模擬結果與疾病管制局的數據,證實此「無尺度流行病模式」是正確與確切可用,且適用於短期暴發性傳染病與長期流行病。SARS案例研究結果,顯示影響SARS疾病傳染因子的大小是:ψ>m>γ。其中降低ψ值可使SARS確定病例至5月31日止降為143人(減少確定病例190人,相當於減少死亡21人);僅提高防疫使5=γ,亦可使確定病例減至307人(減少確定病例26人,相當於減少死亡3人)。因此強化隔離措施以減少傳染天數最為重要,且可以有效控制每日SARS新增病例,避免發生高侵襲率的現象。HIV/AIDS案例研究結果,獲知採用ψ值來進行月份模擬,則至 2005年12月HIV(+)與AIDS分別為可減少2,715與285人。而進行年度模擬結果,則至 2014年底HIV(+)與AIDS分別為可減少41,936與5,328人。無尺度流行病模式可以協助所需警戒的程度與政策決定的計畫結果。因此無尺度流行病模式在幫助政府評估社會經濟成本與健康憂慮上的有用之工具。當面臨一個全然無知的新病毒的侵襲時,如何減少死亡與傷害人數?是本研究之最終目的。因此,本研究結合了流行病、無尺度網路與灰預測,建立面對病毒侵襲,一個確切可行的對抗無尺度流行病傳染新方法,並詳細說明運作流程。\r
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The course of epidemic infections resembles a scale-free network. However, they are different due to more variables in the epidemic infection. Therefore, the model of scale-free networks is not enough to satisfy the reality epidemic infections. In this study, I propose a new the Scale-Free Epidemic Model. Comparison of the simulation results with Taiwan CDC report data for SARS and HIV/AIDS cases show that the Scale-Free Epidemic Model is accurate and useful. This model can be used in the short-term outbreak of infectious diseases and for the longer-term epidemics. In the SARS case study, the results show that the sequence of effect of the epidemic factors was: ψ>m>γ. The SARS confirmed cases would decrease to 143 cases (reduced 190 confirmed cases or 3 death cases) calculated to May 31, 2003, if the average infection time was reduced to two days (an optimum value of ψ). Therefore, vigorous action in isolation quarantine and treatment for SARS cases is most effective policy; the number of new cases and the attack rate would also decrease. In the HIV/AIDS case study, the simulation results of the Scale-Free Model indicates that the reduced numbers of HIV(+) and AIDS in the monthly simulation calculated to December 2005 are 2,310 and 361 and the annual simulation by December 2014 are 27,161 and 3,710. The Scale-Free Epidemic model can help determine the level of caution needed and the projected results of policy decisions. Therefore it is a useful tool in assisting the government to balance socio-economic and health concerns. The fight against a new epidemic and how to reduce the number of deaths is the main purpose of this study. So, a new method to fight against epidemics is proposed. Detailed procedures of this method are explained.


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