Федеральное Бюджетное Учреждение Науки
Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии

ПРОГРАММА МОДЕЛИРОВАНИЯ ЭПИДЕМИЙ ОСОБО ОПАСНЫХ И СОЦИАЛЬНО ЗНАЧИМЫХ ИНФЕКЦИЙ

(РУКОВОДСТВО ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ)


Общие положения
Знакомство с главной страницей программы
Задание собственной сессии
Выбор инфекции или задание параметров новых инфекций
Работа с параметрами: загрузка, редактирование, сохранение
Расчет
Просмотр и сохранение результатов расчета
Оптимизация мер противодействия
Расчет динамики эпидемии с выбранного дня
Расчет четырех типичных сценариев развития эпидемии в регионе
Случайная модель


Программа, предназначена для прогнозирования сценариев развития эпидемий (вспышек) особо опасных и социально значимых инфекций. Поскольку модель, лежащая в основе программы, является детерминистической, точность прогноза тем выше, чем больше людей вовлечены в эпидемию. Модель не предназначена для описания эпидемий хронических инфекций.
Предполагается, что данная модель способна описывать развитие любой эпидемии острого инфекционного заболевания, где основными путями передачи инфекции являются инфицирование из некоторого внешнего источника или при случайных контактах между людьми независимо от пола, возраста и других социально-демографических особенностей групп населения. Предполагается также, что относительно простая структура модели достаточна для описания основных особенностей развития эпидемий, учитывая то обстоятельство, что данные для адаптации более сложных структурированных моделей, как правило, отсутствуют.

Программа с Web-интерфейсом установлена на сайте ГНЦ ВБ «Вектор». Документ посвящен описанию сервисной оболочки программы и методов работы с ней.

Выделяются несколько стадий, характерных для каждого из заболеваний, различающихся по симптоматике, вероятности постановки правильного диагноза и уровню инфекционности больных. Например, в модели натуральной оспы выделены 3 стадии развития заболевания:

При расчете динамики эпидемии (dспышки) последовательно могут задаваться три уровня противоэпидемических мероприятий (ПЭМ), определяющих, в основном, скорость выявления и изоляции (наблюдения) инфицированных, контактных и подозрительных на заболевание лиц:
  1. “Мягкий” режим ПЭМ1 - изоляция больных, посетивших врача. Этот режим включается, когда существуют неподтвержденные подозрения о возможном начале вспышки: если есть подтвержденные случаи в других населенных пунктах (регионах), если выявлены больные с явными признаками заболевания, если выявлены контактные пути передачи инфекции с характерными временами инкубационного периода, однако лабораторное подтверждение еще не поступило. Выявление контактных и подозрительных не производится.
  2. “Умеренный” режим ПЭМ2 - при котором увеличивается скорость изоляции больных, а также происходят выявление и изоляция (наблюдение) контактных и подозрительных лиц. Этот режим включается, когда существуют подтверждения подозрений о начале вспышки, однако, требуется некоторое время до полного развертывания всех противоэпидемических мероприятий.
  3. “Жесткий” режим ПЭМ3 - при котором еще увеличивается скорость изоляции больных, а также осуществляется активный поиск и изоляция больных и контактных, включая «подворный обход».
Кроме этих трех режимов для некоторых инфекций задается массовая вакцинация, характеризующаяся охватом и периодом ее проведения, вакцинация групп риска, включающих контактных и подозрительных на заболевание лиц, а также карантин, характеризующийся степенью активности, снижающей скорость инфицирования.

Для ряда инфекций при эпидемии (вспышке) одной из мер противодействия является профилактический прием терапевтических препаратов: иммуномодуляторы, антибиотики и пр.. В модели непосредственно не предусмотрено такое вмешательство. Однако, возможна имитация интервенции. Экстренная массовая вакцинация и вакцинация групп риска изменяют такие свойства чувствительных особей, как чувствительность к инфекции, тяжесть заболевания у инфицированных, инфекционность (заразность) больных. Профилактический прием препаратов приводит к тем же эффектам. Тогда под "запасом вакцины для массовой вакцинации" имеется ввиду запас профилактических лекарственных средств. В качестве времени, необходимого для формирования поствакцинального иммунитета, задается сравнительно малая величина, например, одни сутки. Соответственно, имитация повышения уровня коллективного иммунитета может интерпретироваться как эффект профилактического приема лекарственных препаратов. Надо иметь ввиду, однако, что в таком случае вакцинация отсутствует полностью, то есть экстренная вакцинация и профилактическое лечение являются взаимоисключающими интервенциями.

Все указанные меры противодействия реализуются, при наличии соответствующих ресурсов, к которым относятся квалифицированный медперсонал, места для изоляции/наблюдения больных, контактных и подозрительных на заболевание лиц, запасы профилактических и лекарственных средств. При исчерпании ресурсов, уровни активности соответствующих мер противодействия (выявление и изоляция, вакцинация, лечение и пр.) могут быть снижены вплоть до полного прекращения.

К началу документа

1. Главная страница программы

Рисунок 1. Главная страница программы.

Пользователь может оказаться как сразу на Главной странице программы, установленной на сайте ГНЦ ВБ "Вектор", так и попасть на нее с внешней страницы (http://vector-epimod.ru), имеющей следующий вид:

Рисунок 2. Внешняя страница программы.

На Главной странице программы можно осуществить следующие действия:

  1. Задать собственную сессию.
  2. Выбрать из списка инфекцию, для которой будут проводиться расчеты или задать новый инфекционный агент, отсутствующий в списке.
  3. Отредактировать параметры и сохранить их на локакльном компьютере.
  4. Рассчитать динамику эпидемии как с момента появления первых инфицированных, так и с любого выбранного дня.
  5. Провести оптимизацию мер противодействия.
  6. Рассчитать стандартные сценарии для выбранного региона.
  7. Получить доступ к данному Руководству.
При выборе любой из команд, приведенных в этом списке, открывается новое окно, сообщающее об успешно произведенной операции (или ошибке), либо дающее возможность дальнейшей работы с программой. В первом случае для удобства окно рекомендуется закрыть сразу.

К началу документа

2. Задание собственной сессии

По умолчанию все рабочие файлы создаются и редактируются в каталоге с именем "common". Однако, если с программой будут работать два и более пользователей одновременно, данные могут записываться совершенно беспорядочно, в зависимости только от времени обращения к сайту. Чтобы во время расчетов не конфликтовать с другими пользователями, рекомендуем создать свою собственную сессию.
Для этого вводится ее имя в соответствующее окошко и нажимается кнопка "Принять" рядом с ним. Используйте только буквы латинского алфавита и цифры. В рабочем каталоге будет создана и сохранена в течение двух суток сессия с выбранным Вами именем. Если Вы не хотите сохранять сессию в рабочем каталоге, после окончания работы введите ее имя в окошко для удаления и нажмите кнопку "Принять" рядом с ним.
В случае, если сессия с выбранным именем уже создана (в нашем примере для сессии выбрано имя User1), в окне появится соответствующее сообщение:

Не забывайте подтверждать выбранные Вами команды. Для этого имеется кнопка "Принять".

После того, как имя сессии задано, оно появляется на главной странице:

3. Выбор инфекции из списка или задание новой инфекции

Чтобы задать "рабочую" инфекцию следует выбрать ее из списка и нажать кнопку "Принять".

В окне, сообщающем об успешном выборе инфекции, можно перейти к обзору по истории, эпидемиологии, клинике и лечении соответствующего заболевания, а также особенностях моделирования вспышки, выбрав строку «ОПИСАНИЕ ИНФЕКЦИИ».

В том случае, если на Главной странице программы выбирается новый инфекционный агент, для него в рабочем каталоге задаются некоторые "условные" наборы параметров, которые должны быть отредактированы, и открывается окно для работы с параметрами, не отличающееся от представленных на Рисунках 3 и 4.

В этом разделе так же, как при работе с инфекциями из списка, можно:

1. Загрузить из рабочего каталога "условные" или рабочие наборы параметров и отредактировать их, задавая значения, характерные для "нового" агента. Редактирование параметров, ничем не отличается от редактирования соответствующих параметров для известных инфекций (см. «Редактирование параметров»), однако, в данном случае они содержат произвольные данные и подлежат обязательному редактированию. Также следует помнить, что если эти данные не будут сохранены на локальном компьютере, то после работы с другими инфекциями они будут безвозвратно утеряны.

2.Сохранить параметры на локальный компьютер

3.Загрузить параметры с локального компьютера

Некоторые рекомендации по редактированию параметров, задающих особенности новой инфекции (Рис. 4а)

К началу документа

4. Работа с параметрами: загрузка, редактирование, сохранение

При выборе инфекции для моделирования из предложенного списка, в систему автоматически загружаются параметры, принятые по умолчанию для данного заболевания. Следует иметь в виду, что значения многих параметров в достаточной мере условны из-за неоднозначности данных, взятых из публикаций. Для редактирования этих данных или для загрузки собственных параметров следует перейти в окно, представленное на Рисунке 3. Переход в это окно происходит по соответствующей гиперссылке "Загрузка/редактирование параметров" на Главной странице. Параметры для расчетов делятся на шесть основных групп, и, соответственно, загружаются из шести различных файлов:
  1. параметры, задающие особенности инфекции;
  2. параметры, задающие реализацию мер противодействия;
  3. параметры, задающие особенности региона (популяции);
  4. параметры потерь от эпидемии;
  5. параметры расходов;
  6. факторы оптимизации интервенций.
Загрузка может производиться: Следует отметить, что формат данных в пользовательских файлах должен строго соответствовать требованиям программы. Поэтому при создании этих файлов рекомендуется редактировать только численные значения параметров, загруженные из исходных файлов (см. «Редактирование параметров») и сохранить отредактированные параметры. Для этого нужно нажать одну из ссылок (или несколько поочередно), приведенных в разделе «Сохранение параметров на локальный компьютер», и сохранить открывшиеся в отдельном окне браузера файлы как текстовые.

Рисунок 3. Окно для загрузки, редактирования и сохранения параметров.

Щелчок левой кнопкой мыши на строке «Параметры, задающие особенности инфекции» открывает окно (Рис. 4А) для редактирования показателей, отличающих одну инфекцию от другой, таких как:

Некоторые соображения по заданию значений параметров, используемых для моделирования эпидемий заболеваний из предложенного списка, приведены в разделах «Особенности моделирования» описаний этих заболеваний

Щелчок левой кнопки мыши на строке «Параметры, задающие реализацию мер противодействия» открывает окно для редактирования параметров, задающих время включения и продолжительность действия контрмер, а также наличие или отсутствие контроля за ресурсами, необходимыми для их осуществления (Рис. 4Б).

Щелчок левой кнопкой мыши на строке «Параметры, задающие особенности региона» открывает окно для редактирования особенностей популяции (Рис. 4В), таких как:

  1. Продолжительность расчетов в днях.
  2. Среднее число инфицируемых от одного больного (коэффициент репродукции вируса R0).
  3. Наличие и активность внешнего источника инфекции (параметры «Среднее число инфицируемых в сутки из источника инфекции без ПЭМ» и «Естественное снижение/повышение мощности источника инфекции без ПЭМ, %»). Во время расчетов к популяции могут присоединяться новые больные, приехавшие в регион или населенный пункт из других мест. Также инфицирование может продолжаться внутри популяции за счет, например, продолжения утечки инфицирующего агента из резервуара природного или искусственного происхождения. Для учета подобных процессов введены данные параметры.
  4. Численность популяции.
  5. Уровень коллективного иммунитета, как уже сформировавшегося за счет природной невосприимчивости к заболеванию, так и за счет ранее проведенной вакцинации (параметр «Доля иммунных»). Если вакцинация продолжается к заданному моменту расчета, то можно задать параметр «Число вакцинированных, находящихся в стадии формирования иммунитета».
  6. Число и состояние лиц, инфицированных на момент начала расчета. Например, для случая массового инфицирования в результате техногенной катастрофы или террористического акта, к моменту начала расчетов в популяции может оказаться множество (десятки и сотни) инфицированных лиц в латентной стадии заболевания. А при моделировании заносной вспышки к моменту начала расчетов в популяции могут присутствовать больные в разных стадиях заболевания, а также, в случаях заболеваний, передающихся от человека к человеку, вторично инфицированные уже от них. Число лиц, инфицированных на момент начала расчета не может быть меньше единицы даже при наличии внешнего источника инфекции.
Кроме того в окне «Параметры, задающие особенности региона» предоставляется возможность редактирования параметров, характеризующих активность противоэпидемических мероприятий, таких как: Также в окне «Параметры, задающие особенности региона» можно редактировать уровень ресурсов, для борьбы с эпидемией, а именно: Следует иметь в виду, что ограниченность ресурсов будет учитываться при моделировании только в том случае, если включен контроль исчерпания ресурсов в окне «Параметры, задающие реализацию мер противодействия» (Рис. 4Б).
После введения режима ПЭМ3, по умолчанию, снимаются все ресурсные ограничения, исходя из предположения, что эпидемия, для ликвидации которой требуется «жесткий» режим ПЭМ, является чрезвычайной и требует полной мобилизации ресурсов. Так что недостающие места для изоляции больных и контактных организуются на базе имеющихся в регионе медицинских учреждений, за счет развертывания полевых госпиталей, а недостающие материальные ресурсы и квалифицированный персонал доставляются из соседних регионов. Выбор данного режима расчетов или отказ от него также осуществляется в окне «Параметры, задающие реализацию мер противодействия» в разделе "Ресурсы"(Рис. 4Б).

При редактировании уровня ресурсов следует также учитывать, что некоторые из этих параметров тесно связаны между собой. Например, независимо от количества имеющейся в запасе вакцины, при отсутствии или малом числе пунктов вакцинации, массовая вакцинация будет проходить медленно или отсутствовать вообще. В работе бригад для поиска и изоляции больных и контактных участвуют только медработники, не занятые в стационарах - провизорных госпиталях и изоляторах для больных и контактных. Согласно Информационному письму №10407-ТГ от 31.12.2008 "О формировании и экономическом обосновании территориальной программы государственных гарантий оказания гражданам Российской Федерации бесплатной медицинской помощи на 2009 год", в инфекционных отделениях предусматривается 20 коек на одну врачебную должность. Так рассчитывается число врачей, занятых в стационарах. Таким образом, задавая низкое значение для параметра «Число медицинских работников, занятых в ликвидации эпидемии», пользователь может тем самым ограничить число медицинских бригад, осуществляющих поиск и изоляцию больных и контактных лиц, независимо от их числа, задаваемого в окне «Параметры, задающие особенности региона».

В окне редактирования параметров, задающих значения весов показателей эпидемии для расчета потерь можно задать веса ряда показателей (результатов) эпидемии (Рис. 4Г):

Значения весов задают вклад указанных показателей эпидемии в общую оценку потерь. Например, если на интервале расчетов значение показателя "Всего инфицированных" равно 40888, а заданный вес этого показателя в некоторых условных единицах равен трем, вклад этого показателя в общую оценку потерь равен 40888*3=122664.

В каждой строке окна редактирования параметров расходов (Рис. 4Д) задается/редактируется ресурс, необходимые запасы которого рассчтитываются, единица измерения, показатель эпидемии, определяющий расход ресурса, и "норма его расхода" на единицу этого показателя.
Например, если расход спирта зависит, в частности, от числа "человеко-дней изолированных больных, значение этого показателя на интервале расчетов равно 75962, а норматив расхода спирта "На один день изолированного больного" равен 0.05 литра, то оценка запаса спирта, необходимого для реализации норматива приводит к равенству 75962*0.05=3798.1 литров.
При каждом обращении к этому окну, в таблице редактирования появляется 5 новых строк, позволяющих добавлять все новые и новые ресурсы.

В окне редактирования факторов оптимизации интервенций (Рис. 4Е) приводится таблица части параметров из особенностей региона, задающих интенсивности мер противодействия. Для каждого фактора задается его обозначение, начальное значение, допустимые границы, цена поддержания (обеспечения) единицы фактора в некоторых условных величинах, желательно тех же, что и для показателей потерь от эпидемии. Кроме того, каждая строка таблицы содержит признак оптимизации: 1 - оптимизация по данному фактору производится, 0 - нет.

После окончания редактирования параметров в каждом из окон, представленных на Рис.4 следует щёлкнуть левой кнопкой мыши по кнопке «Принять», расположенной в нижней части окна. В противном случае результат редактирования не будет сохранен, и расчет будет производиться по параметрам, введенным когда-то ранее. При нажатии на кнопку «Принять» открывается окно с сообщением о сохранении соответствующих параметров. Это окно можно сразу закрыть.

Отредактированные и зафиксированные таким образом параметры можно сохранить для дальнейшей работы на компьютере пользователя, как было описано выше.

После того, как все параметры заданы, окно (Рис.3) можно закрыть.

А.

Б.

В.

Г.

Д.

Е.

Рисунок 4. Окна для редактирования параметров.
А - характеризующих особенности инфекции,
Б - задающих интенсивность и время включения противоэпидемических мероприятий,
В - характеристики региона (популяции),
Г - задающих значения весов показателей эпидемии для рассчета потерь,
Д - задающих параметры расходов,
Е - задающих факторы оптимизации интервенций.

5. Расчет

Расчет запускается простым щелчком левой кнопки мыши по соответствующей кнопке на Главной странице. При этом моделирование будет производиться согласно заданным параметрам, начиная с первого дня развития эпидемии. После осуществления первичного расчета можно также пересчитать сценарий развития эпидемии с любого выбранногодня. Эта опция будет описана в разделе 8.

К началу документа

6. Просмотр и сохранение результатов расчета

Сразу после того, как программа закончит расчет, будет открыт доступ к окну (Рис. 5А) для выбора показателей (траекторий), интересующих пользователя. Для вывода на экран этих показателей на каждый день расчетов следует, выбрав траектории, нажать на кнопку «Принять» в нижней части окна. Не торопитесь закрывать это окно. Возможно, Вы захотите вернуться и просмотреть другой набор траекторий. Кнопка «Очистить», расположенная рядом, удаляет имеющиеся метки.

На Рис. 5Б представлен пример вывода результатов расчета. После просмотра результатов расчетов можно вернуться в окно выбора траекторий (Рис. 5А) и выбрать для просмотра другие показатели развития эпидемии.

Все результаты одновременно можно увидеть, просмотрев файл SP.txt, который автоматически сохраняется на сервере программы в текстовом виде (разделитель пробел). Кроме собственно динамики эпидемии (вспышки) файл содержит все сообщения о подключении мер противодействия. Пример записи данных в этом файле представлен на Рис.6. Те же данные сохраняются в файле SP_xls.txt, адаптированном для использования программой Excel. В нем разделителем служит знак табуляции, Заголовки колонок также вытянуты в одну строку, и все комментарии вынесены в конец файла. Эти файлы открываются для просмотра в новой вкладке браузера. Следует отметить, что при следующем акте моделирования новые файлы SP.txt и SP_xls.txt на сервере программы заменят предыдущие. Так что при необходимости эти файлы сохраняются на компьютере пользователя обычным способом, принятым для сохранения данных, полученных из интернета – как Web-страницу, Web-архив или просто как текстовый файл.

В этом же окне можно задать расчет потерь от эпидемии. Для этого следует перейти по ссылке Потери от эпидемии. В открывшемся окне приводится таблица с перечнем показателей эпидемии, на основе которых рассчитываются потери, их вес (цена, в произвольных условных единицах), значения по результатам расчетов динамики эпидемии для принятого сценария, вклад данного показателя в оценку потерь и итоговое значение этой оценки.

При переходе по ссылке Расчет запасов, будет выведена таблица с перечнем ресурсов, необходимые запасы которых рассчитываются, единицы измерения, показатели эпидемии, определяющие расходы ресурсов, "нормы расходов", и оценки запасов, которые необходимы при расчетной динамике эпидемии и заданных нормах расходов.

А.

Б.

Рисунок 5. Окна для просмотра результатов расчета.
А - окно для выбора показателей (траекторий), интересующих пользователя,
Б - таблица результатов.

Рисунок 6. Файл SP.txt.

К началу документа

7. Оптимизация мер противодействия

Оптимизация состоит в поиске минимального значения некоторого критерия, в котором суммируются потери от эпидемии и затраты на поддержание/применение каждого из оптимизируемых факторов. В список факторов для оптимизации отобраны показатели, определяющие особенности региона, от которых зависит интенсивность мер противодействия: скорости изоляции и вакцинации, ресурсы для ликвидации эпидемии.

Модуль оптимизации мер противодействия позволяет в автоматическом режиме подобрать значения этих факторов.

При выборе инфекции задаются начальные значения факторов оптимизации, совпадающие с соответствующими значениями "региональных" показателей.

Для каждого фактора можно отредактировать его начальное значение, допустимые границы его вариации, цену поддержания/применения в тех же условных единицах, что и для расчета потерь от эпидемии (Рис. 4Е). Таким образом, чем больше значение фактора и чем выше цена его единицы, тем он дороже, т.е. тем больше его вклад в критерий оптимизации. Этот вклад может быть скомпенсирован только снижением потерь от эпидемии.

Чем уже заданы допустимые границы и ближе к оптимальному задано начальное значение, тем эффективнее будет оптимизация. Скорость оптимизации также зависит от того, какие из факторов будут оптимизироваться. Чем их меньше, тем быстрее проходит процесс.

Во время оптимизации на экран выводится таблица, содержащая значения критерия и цену параметров с шагом в 10 поколений. В первой строке приводятся данные для начального набора параметров (Рис.7).

После оптимизации можно получить таблицу начальных значений факторов и значений, минимизирующих критерий оптимизации. Рекомендуется сохранять файл с "оптимальными" значениями параметров на локальном компьютере, так как после следующего цикла оптимизации он заменится на новый. Можно также позже загрузить сохраненный набор параметров оптимизации как начальный.

Чтобы проводить дальнейшие расчеты с "оптимальными" значениями параметров не редактируя вручную параметры особенностей региона, можно в этом же окне выбрать опцию "Сохранить параметры в файле особенностей региона".

Можно так же, как и при обычном расчете, просмотреть результаты моделирования эпидемии, включая оценки потерь и запасов (Рис.8).

Оптимизация производится с использованием генетического алгоритма, который реализует некоторый случайный процесс. В результате, при разных реализациях, обычно получаются хоть и близкие, но все же различающиеся наборы параметров при фактически одинаковых значениях критериев оптимизации и одинаковых числах инфицированных, погибших и пр. Рекомендуется повторить оптимизацию несколько раз и отобрать наиболее подходящий набор значений факторов.

Часто "оптимальные" значения некоторых параметров совпадают с границами допустимых интервалов. В таком случае следует либо пересмотреть допустимые границы, либо, задав эти значения, как начальные, исключить такие параметры из оптимизации и провести оптимизацию остальных.

Для ускорения оптимизации рекомендуется, по возможности, сократить время расчета динамики эпидемии (в окне «Параметры, задающие особенности региона») и множество оптимизируемых параметров. Опыт показывает, что оптимизация более эффективна, если стартовать с больших значений параметров, чтобы потом отбирались оптимальные более низкие значения.

Следует очень внимательно отнестись к выбору весов для потерь от эпидемии. Например, задав относительно высокий вес показателю "Человеко-дней изолированных подозрительных", мы в результате оптимизации, скорее всего, получим снижение скорости изоляции, что повлечет за собой увеличение числа инфицированных и смертности при общем снижении значения критерия оптимизации.

Рисунок 7. Окно, отражающее процесс оптимизации

Рисунок. 8. Начальные и оптимальные значения параметров после оптимизации мер противодействия

8. Расчет динамики эпидемии с выбранного дня

В программе предусмотрен расчет динамики эпидемии с любого выбранного пользователем дня (в пределах предварительно рассчитанного периода ее развития).

Этот режим оказывается полезным, если в процессе развития эпидемии происходят какие-то существенные изменения ситуации в популяции. Например, из другого региона в популяцию попадают новые больные, ухудшая ситуацию. Или наоборот, в связи с чрезвычайной ситуацией из соседних регионов завозятся вакцины и лекарства и привлекается дополнительный мед. персонал, а также для других изменений оперативной обстановки.

Чтобы провести расчет с выбранного дня, нужно предварительно рассчитать динамику эпидемии с выбранными ранее параметрами, а затем ввести номер этого дня в окошко рядом с кнопкой «День продолжения расчета» на Главной странице, после чего щёлкнуть левой кнопкой мыши по этой кнопке. Это действие открывает окно с данными о состоянии расчетов к выбранному дню, представленному на Рис.9 (пример для чумы). В этом окне можно отредактировать параметры в соответствии с изменившейся ситуацией. После редактирования щёлкнуть левой кнопкой мыши по кнопке «Принять» в нижней части окна. При этом автоматически запускается расчет с выбранного дня. Просмотр результатов расчета осуществляется точно так же, как при просмотре динамики эпидемии с первого дня вспышки.

Рисунок 9. Окно для редактирования параметров расчета развития эпидемии с заданного дня.

Заметим, что численность всех групп, выделяемых в популяции в выбранный день (Рис. 9) представлена в округленном виде. Дальнейший расчет также будет производиться согласно округленным данным. Поэтому возможны небольшие расхождения в результатах расчетов, даже если Вы не редактировали никаких параметров.

Обратите внимание! Если после расчета с выбранного дня нужно еще поработать с той же инфекцией, следует выбрать эту инфекцию заново на Главной странице (Рис.1), чтобы получить значения параметров, принятые "по умолчанию", либо загрузить или отредактировать параметры моделирования (Рис.3-4). В противном случае расчет будет производиться в соответствии с параметрами, заданными для выбранного дня.

К началу документа

8. Расчет четырех типичных сценариев развития эпидемии в регионе

Еще один режим, предусмотренный программой – это расчет четырех типичных сценариев развития эпидемии в случае массового заражения в реальных популяциях реальных субъектов Российской Федерации:
  1. Оптимистического – контроль ресурсов отключен, меры противодействия реализуются в полном объеме в минимальные сроки.
  2. Умеренно-оптимистического – включен контроль ресурсов, меры противодействия задаются к реализации в те же сроки.
  3. Реального - включен контроль ресурсов, меры противодействия задаются к реализации с запаздыванием на 5 дней по сравнению с предыдущим сценарием.
  4. Пессимистического – ограничения интенсивности мер противодействия из-за серьезного дефицита ресурсов (все ресурсы, доступные в предыдущем сценарии уменьшаются на 40%) при еще большем запаздывании в сроках реализации ПЭМ (на 5 дней по сравнению с предыдущим сценарием).

При расчете этих сценариев данные о состоянии популяции и имеющихся в соответствующих регионах человеческих и материальных ресурсов считываются из файлов, которые, в свою очередь, должны быть подготовлены на основе БД «Внешние и внутренние угрозы в области биологической безопасности в субъекте Российской Федерации». Коэффициент репродукции R0 также пересчитывается в соответствии с ситуацией в каждом регионе (соотношение городского и сельского населения).

Более подробно сроки введения и интенсивность ПЭМ при расчете типичных сценариев для каждого заболевания приведены в разделе «Особенности моделирования» в описании соответствующей эпидемии.

Для проведения расчетов пользователю нужно выбрать интересующий его регион в разделе «Выбор региона из списка» на Главной странице и щёлкнуть левой кнопкой мыши по кнопке «Принять». В открывшемся окне, представленном на Рис. 10А, можно увидеть характеристики выбранного региона, заданные по умолчанию. Если приведенные характеристики соответствуют представлениям пользователя, можно сразу запустить расчет стандартных сценариев для выбранного региона, выбрав команду "Расчет". При необходимости же параметры можно отредактировать.

Отметим, что данные, определяющие ресурсы, доступные для реализации мер противодействия в Новосибирской области и демографические данные получены из Государственного доклада «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения Новосибирской области в 2012 году» . Для других регионов имеются лишь обобщенные сведения Росскомстата о численности медперсонала и количестве мест в стационарах. При формировании массивов данных для этих регионов, предполагается, что доля врачей и медперсонала нужной квалификации среди общего их числа, а также доля больничных коек, которые могут использоваться для изоляции больных, контактных и подозрительных среди общего числа мест в стационарах примерно одинакова во всех регионах России. Основываясь на данном предположении, и рассчитана большая часть характеристик регионов. Таким образом, если у пользователя имеются более достоверные данные, редактирование параметров не только допустимо, но и желательно.

После того как работа с данными закончена, следует щелкнуть левой кнопкой мыши на кнопке "Принять". Эта команда открывает доступ к очень похожему окну, представленному на Рис.10Б. Это окно предназначено лишь для окончательного просмотра заданных параметров без их редактирования, а также запуска расчета.

Из обоих окон отредактированные параметры можно сохранить на локальном компьютере, выбрав соответствующую команду в разделе "Сохранение параметров на локальный компьютер". При щелчке левой кнопки мыши на этой команде, открывается окно, содержащее отредактированные параметры. Их следует просто сохранить как текст (Файл/Сохранить как/Тип файла: Текстовые файлы).

Также с помощью любого из окон, представленных на Рис. 10, можно загрузить параметры из файла расположенного на компьютере пользователя (опция "Загрузка параметров с локального компьютера" . Необходимо только помнить, что программа чувствительна к формату файлов, предлагаемых для расчетов. Так что целесообразно не создавать файлы заново, а пользоваться сохраненными ранее файлами, созданными самой программой. Если формат выбранных для загрузки файлов подходит для расчетов, появляется сообщение об успешной загрузке файла, если нет - об ошибке. В случае информации об ошибке можно выбрать другой файл с параметрами или воспользоваться файлами сервера.

А.

Б.

Рисунок 10. Окно для расчета четырех типичных сценариев развития эпидемии.
А - Загрузка и редактирования параметров.
Б - Просмотр выбранных параметров.


После выбора нужного файла для загрузки параметров и щелчка левой кнопкой мыши на команде "Загрузить" откроется окно, представленное на Рис. 11, в котором можно увидеть данные из загруженного файла и запустить расчет в соответствии с этими данными.

Рисунок 11. Окно для просмотра параметров, считанных из файла пользователя.

После щелчка левой кнопки мыши на команде "Расчет" откроется окно для выбора траекторий, аналогичное окну для просмотра результатов других режимов расчетов (Рис.5). Но в нем возможен просмотр и сохранение результатов расчетов динамики эпидемии, а также расчетов потерь и запасов для каждого из четырех сценариев по-отдельности. Вид этого окна представлен на Рис. 12.

Рисунок 12. Окно для просмотра результатов расчета четырех типичных сценариев развития эпидемии.


Другим отличием является то, что после выбора интересующих пользователя траекторий и нажатия кнопки «Принять», соответствующие показатели выводятся в виде сравнительной таблицы для всех четырех сценариев одновременно (Рис. 13).

Обратите внимание! Если после расчета типичных сценариев Вы хотите еще поработать с той же инфекцией, нужно выбрать эту инфекцию заново на Главной странице (Рис.1), чтобы получить значения параметров, принятые "по умолчанию", либо загрузить или отредактировать параметры моделирования (Рис.3-4). В противном случае расчет будет производиться в соответствии с параметрами пессимистического сценария и для выбранного региона.

Рисунок 13. Пример вывода результатов расчета четырех типичных сценариев развития эпидемии.

К началу документа

9. Случайная модель

Чем меньше численность участвующих в эпидемии лиц, тем большие возможны отклонения от средних значений, и тем больше разброс прогнозируемых исходов эпидемии.
Чтобы реализовать возможность исследования результатов моделирования при малом числе инфицированных, в программе предусмотрен режим под условным названием "Случайная модель". Этот режим предполагает, что самый критичный, наиболее чувствительный к объему выборок процесс инфицирования происходит случайным образом с дисперсией, обратно пропорциональной математическому ожиданию.
При реализации опции "Случайная модель" 100 раз просчитывается динамика эпидемии, при этом каждый раз число инфицированных в том или ином классе задается случайным образом.
По окончании расчетов можно посмотреть два варианта динамики эпидемии, с минимальными или максимальными потерями. Кроме того, выдается таблица, где для каждого показателя потерь приводятся минимальные, средние и максимальные значения, а также стандартные отклонения (Рис. 14).

Рисунок 14. Пример вывода результатов расчета "Случайной модели".

К началу документа