Published October 30, 2023
| Version v1
Publication
Open
Transmission dynamics of an age-structured Hepatitis-B infection with differential infectivity
- 1. Mehran University of Engineering and Technology
- 2. Hong Kong Polytechnic University
Description
An age-structured deterministic mathematical model describing the transmission dynamics of Hepatitis B (HBV) is proposed in this paper. The model exhibits the phenomenon of backward bifurcation in which a stable disease-free equilibrium coexists with a stable endemic equilibrium as the basic reproduction number (BRN) approaches one. The epidemiological consequence of backward bifurcation is that the requirement for making the BRN less than one is necessary but not sufficient condition for efficiently controlling the persistence of the disease in the human population. We estimate the model parameters with the help of real data from South Africa using the nonlinear least-squares curve fitting method. We also use the forward normalized sensitivity index technique to determine the most sensitive parameters. Numerical simulations confirm that reducing the transition of chronically infected children to adults through treatment is crucial to eliminating Hepatitis-B in South Africa.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
يُقترح في هذه الورقة نموذج رياضي حتمي منظم حسب العمر يصف ديناميكيات انتقال التهاب الكبد B (HBV). يُظهر النموذج ظاهرة التشعب العكسي حيث يتعايش توازن مستقر خالٍ من الأمراض مع توازن مستوطن مستقر مع اقتراب رقم التكاثر الأساسي (BRN) من واحد. تتمثل النتيجة الوبائية للتشعب المتخلف في أن شرط جعل BRN أقل من واحد ضروري ولكنه ليس شرطًا كافيًا للتحكم بكفاءة في استمرار المرض بين السكان البشريين. نحن نقدر معلمات النموذج بمساعدة بيانات حقيقية من جنوب إفريقيا باستخدام طريقة تركيب منحنى المربعات الصغرى غير الخطية. نستخدم أيضًا تقنية مؤشر الحساسية المعيارية الأمامية لتحديد المعلمات الأكثر حساسية. تؤكد المحاكاة العددية أن الحد من انتقال الأطفال المصابين بالعدوى المزمنة إلى البالغين من خلال العلاج أمر بالغ الأهمية للقضاء على التهاب الكبد B في جنوب إفريقيا.Translated Description (French)
Un modèle mathématique déterministe structuré par âge décrivant la dynamique de transmission de l'hépatite B (VHB) est proposé dans cet article. Le modèle présente le phénomène de bifurcation vers l'arrière dans lequel un équilibre stable sans maladie coexiste avec un équilibre endémique stable à mesure que le nombre de reproduction de base (BRN) approche de 1. La conséquence épidémiologique de la bifurcation en arrière est que l'exigence de rendre le BRN inférieur à un est une condition nécessaire mais non suffisante pour contrôler efficacement la persistance de la maladie dans la population humaine. Nous estimons les paramètres du modèle à l'aide de données réelles d'Afrique du Sud en utilisant la méthode d'ajustement de la courbe des moindres carrés non linéaire. Nous utilisons également la technique de l'indice de sensibilité normalisé vers l'avant pour déterminer les paramètres les plus sensibles. Les simulations numériques confirment que la réduction de la transition des enfants chroniquement infectés aux adultes par le traitement est cruciale pour éliminer l'hépatite B en Afrique du Sud.Translated Description (Spanish)
En este documento se propone un modelo matemático determinista estructurado por edad que describe la dinámica de transmisión de la hepatitis B (VHB). El modelo exhibe el fenómeno de bifurcación hacia atrás en el que un equilibrio estable libre de enfermedad coexiste con un equilibrio endémico estable a medida que el número de reproducción básico (BRN) se acerca a uno. La consecuencia epidemiológica de la bifurcación hacia atrás es que el requisito de hacer que el BRN sea menor que uno es una condición necesaria pero no suficiente para controlar de manera eficiente la persistencia de la enfermedad en la población humana. Estimamos los parámetros del modelo con la ayuda de datos reales de Sudáfrica utilizando el método de ajuste de curva de mínimos cuadrados no lineal. También utilizamos la técnica del índice de sensibilidad normalizado hacia adelante para determinar los parámetros más sensibles. Las simulaciones numéricas confirman que reducir la transición de niños con infección crónica a adultos a través del tratamiento es crucial para eliminar la hepatitis B en Sudáfrica.Files
8.pdf
Files
(857.4 kB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:3f938ed5f82f82d93a359c50499e7884
|
857.4 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- ديناميكيات انتقال عدوى التهاب الكبد الوبائي ب المنظم حسب العمر مع عدوى تفاضلية
- Translated title (French)
- Dynamique de transmission d'une infection par l'hépatite B structurée selon l'âge avec une infectivité différentielle
- Translated title (Spanish)
- Dinámica de transmisión de una infección por hepatitis B estructurada por edad con infectividad diferencial
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4388998723
- DOI
- 10.59292/bulletinbiomath.2023007