带有免疫衰减和再感染的流行病模型

免疫衰减和再感染是许多传染病的关键特征，但许多流行病模型往往无法捕捉个体免疫史与其当前感染状态之间复杂相互作用;当它们确实如此时，方法通常过于简化。我们发展出一种新型双年龄结构模型，同时跟踪免疫年龄(自上次感染恢复以来的时间)和感染年龄(自感染以来的时间)，以分析在免疫衰减和再感染条件下的流行病动力学。该模型形式化为描述按免疫年龄和感染年龄分层的易感者和感染者人群的年龄结构偏微分方程组。我们推导了与模型相关的基本再生产数，并使用二阶龙格-库塔方案沿特征线数值求解。我们进一步扩展该模型，以探讨针对免疫年龄进行的疫苗干预。数值结果表明，更高的接触率会产生更大的振幅，间隔流行病期更长。初始感染水平与长期流行病行为之间呈非单调关系。疫苗效率严重取决于病毒负荷在免疫年龄和感染年龄上的分布情况，更显著的病毒负荷分布需要更高的疫苗覆盖率才能实现疾病消除。最有效的疫苗策略通常从中间免疫年龄开始，而非仅针对完全易感者。双年龄结构框架为分析再感染动力学和评估基于免疫史的针对性疫苗策略提供了灵活的方法。