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Modelo SIR-g

Storyboard

>Modell

ID:(573, 0)



Krankheit

Beschreibung

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In diesem Fall wird ein rezessiver Zustand angenommen, dh die genetische Information sowohl des Vaters als auch der Mutter ist erforderlich, um die Mutation zu haben. Jede Person hat zwei Allele, eines vom Vater und das andere von der Mutter, die in zelluläre Reproduktion (Miosis) unterteilt sind und jeweils nur eines der beiden Allele an ihre Nachkommen übertragen. Daher hängt es von der Situation der Eltern ab, ob die Nachkommen gesund sind, sie zeigen die Mutation ohne oder mit Anzeichen der Symptome.

ID:(6835, 0)



Bestandsbeschreibung

Beschreibung

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Um zu modellieren, müssen wir die Anzahl der Personen eingeben, die in einem Jahr t geboren wurden. Wir werden diese in Kleinbuchstaben beschreiben:

• $s(t)$ gesund geboren im Jahr $t$.

• $p(t)$ Träger, die im Jahr $t$ geboren wurden.

• $c(t)$ Fälle, die im Jahr $t$ geboren wurden.

Ihre Teilnahme am Prozess der Ausbreitung der Krankheit erfolgt erst, wenn sie das fruchtbare Alter \tau_i erreichen. Ihre Teilnahme wird beendet, sobald Sie aufhören, am Fortpflanzungsprozess teilzunehmen, der in einem \tau_f Alter stattfindet. Beide Altersstufen müssen anhand des typischen Alters definiert werden, in dem die Person Nachkommen hervorbringt.

Daher ist die zweite Art von Variable, die wir einführen müssen, die Anzahl der Personen in dem Alter, in dem sie sich fortpflanzen. Für eine Zeit t müssen wir alle diejenigen berücksichtigen, die zwischen einer Zeit geboren wurden

• $t-\tau_f$ y

• $t-\tau_i$

Wenn vorzeitige Todesfälle nicht berücksichtigt werden, kann die Anzahl der am Fortpflanzungsprozess beteiligten Personen als integraler Bestandteil der jährlichen Geburten zwischen beiden angegebenen Zeiten geschätzt werden.

ID:(8091, 0)



Akkumulierte Populationen

Beschreibung

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El numero de personas que están procreando en un tiempo t se puede calcular con la integral de los nacimientos de sanos s(t), portadores p(t) y casos c(t) entre los tiempos t-\tau_f y t-\tau_i donde \tau_i es la edad en que se inicia y \tau_f en que termina la procreación.

Si se introduce el total de personas de un tipo que ha nacido a una fecha t se puede también estimar el numero que participa en el proceso de procreación restando al numero que existe en el tiempo t-\tau_i aquel que existía en el tiempo t-\tau_f.

En analogía se pueden denominar estas poblaciones acumuladas con las correspondientes letras mayúsculas:

* $S(t)$ suma de todos los sanos nacidos hasta el año $t$

* $P(t)$ suma de todos los portadores nacidos hasta el año $t$

* $C(t)$ suma de todos los casos nacidos hasta el año $t$

Hay que tener presente de que las poblaciones S, P y C incluyen la totalidad sin hacer distinción si continúan a la fecha t con vida o no. El hecho que incluyan a aquellos que ya murieron no constituye un problema dado que el numero que esta procreando se calcula con una resta en que la población ya fallecida se anula.

ID:(8092, 0)



Gesamtzahl der gesunden

Gleichung

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El número total de sanos se calcula de la suma de los sanos nacidos hasta el tiempo t:

$S(t)=\displaystyle\int_{0}^{t}s(u)du$

donde el tiempo inicial (t=0) se fija de modo de que a dicho tiempo aun no existan ni portadores ni casos.

ID:(6837, 0)



Gesamtzahl der Infizierten

Gleichung

>Top, >Modell


El número total de portadores se calcula de la suma de los sanos nacidos hasta el tiempo t:

$P(t)=\displaystyle\int_{0}^{t}p(u)du$

donde el tiempo inicial (t=0) se fija de modo de que a dicho tiempo aun no existan ni portadores ni casos.

ID:(8076, 0)



Gesamtzahl der Fälle

Gleichung

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El número total de casos se calcula de la suma de los sanos nacidos hasta el tiempo t:

$C(t)=\displaystyle\int_{0}^{t}s(u)du$

donde el tiempo inicial (t=0) se fija de modo de que a dicho tiempo aun no existan ni portadores ni casos.

ID:(8075, 0)



Anzahl der gesunden Fortpflanzung

Gleichung

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El número total de sanos que están procreando es igual a aquellos que en el tiempo t tienen edad entre \tau_i y \tau. Por ello nacieron hace un tiempo t-\tau_f y t-\tau_i y su número será:

$\Delta S(t) = S(t-\tau_i)-S(t-\tau_f)$

donde S(t) es el número total de sanos nacidos hasta el tiempo t.

ID:(8094, 0)



Anzahl der Träger, die sich fortpflanzen

Gleichung

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El número total de portadores que están procreando es igual a aquellos que en el tiempo t tienen edad entre \tau_i y \tau. Por ello nacieron hace un tiempo t-\tau_f y t-\tau_i y su número será:

$\Delta P(t) = P(t-\tau_i)-P(t-\tau_f)$

donde P(t) es el número total de portadores nacidos hasta el tiempo t.

ID:(8095, 0)



Anzahl der Fälle, die sich fortpflanzen

Gleichung

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El número total de casos que están procreando es igual a aquellos que en el tiempo t tienen edad entre \tau_i y \tau. Por ello nacieron hace un tiempo t-\tau_f y t-\tau_i y su número será:

$\Delta C(t) = C(t-\tau_i)-C(t-\tau_f)$

donde C(t) es el número total de casos nacidos hasta el tiempo t.

ID:(8096, 0)



Gesamtzahl der Fortpflanzung

Gleichung

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El número total de personas que pueden procrear es la suma de los sanos \Delta S(t), portadores \Delta P(t) y casos \Delta C(t):

$\Delta N(t) = \Delta S(t)+\Delta P(t)+\Delta C(t)$

ID:(8107, 0)



Paarbildung

Beschreibung

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Si la formación de parejas no dependiente de la enfermedad, la formación de parejas se daría en la proporción de los posibles tipos de personas:

Proporción | Descripción

--------|--------------------

$\displaystyle\frac{\Delta S}{\Delta N}$ | Personas sanas

$\displaystyle\frac{\Delta P}{\Delta N}$ | Personas portadores

$\displaystyle\frac{\Delta C}{\Delta N}$ | Personas casos

Si todos forman parejas se tendrá $\Delta N/2$ de estas. La probabilidad de que esta sea de un tipo es igual al producto de la proporciones respectivas. Estas se dan en las siguientes combinaciones:

\ | S | P | C

-------------|---|----|----

**S** | $\displaystyle\frac{\Delta S^2}{\Delta N^2}$ | $\displaystyle\frac{\Delta S\Delta P}{\Delta N^2}$ | $\displaystyle\frac{\Delta S\Delta C}{\Delta N^2}$

**P** | $\displaystyle\frac{\Delta P\Delta S}{\Delta N^2}$ | $\displaystyle\frac{\Delta P^2}{\Delta N^2}$ | $\displaystyle\frac{\Delta P\Delta C}{\Delta N^2}$

**C** | $\displaystyle\frac{\Delta C\Delta S}{\Delta N^2}$ | $\displaystyle\frac{\Delta C\Delta P}{\Delta N^2}$ | $\displaystyle\frac{\Delta C^2}{\Delta N^2}$

Por ello el número de parejas según tipo serán

Tipo de pareja | Número

----------|--------------------

S-S | $\displaystyle\frac{1}{2}\displaystyle\frac{\Delta S^2}{\Delta N}$

S-P | $\displaystyle\frac{\Delta S\Delta P}{\Delta N}$

S-C | $\displaystyle\frac{\Delta S\Delta C}{\Delta N}$

P-P | $\displaystyle\frac{1}{2}\displaystyle\frac{\Delta P^2}{\Delta N}$

P-C | $\displaystyle\frac{\Delta P\Delta C}{\Delta N}$

C-C | $\displaystyle\frac{1}{2}\displaystyle\frac{\Delta C^2}{\Delta N}$

Como tanto la formación de parejas como el número de niños que esta tenga si depende de la existencia de la enfermedad se pueden introducir seis constantes $K_{ss}$, $K_{sp}$, $K_{sc}$, $K_{pp}$, $K_{pc}$ y $K_{cc}$ de modo que el número de dependientes será

Tipo de pareja | Número de niños

----------|--------------------

S-S | $\displaystyle\frac{1}{2}K_{ss}\displaystyle\frac{\Delta S^2}{\Delta N}$

S-P | $K_{sp}\displaystyle\frac{\Delta S\Delta P}{\Delta N}$

S-C | $K_{sc}\displaystyle\frac{\Delta S\Delta C}{\Delta N}$

P-P | $\displaystyle\frac{1}{2}K_{pp}\displaystyle\frac{\Delta P^2}{\Delta N}$

P-C | $K_{pc}\displaystyle\frac{\Delta P\Delta C}{\Delta N}$

C-C | $\displaystyle\frac{1}{2}K_{cc}\displaystyle\frac{\Delta C^2}{\Delta N}$

ID:(8093, 0)



Wahrscheinlichkeit von Nachkommen

Beschreibung

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La diferencia entre portadores y casos es que ambos primeros presentan el defecto genético pero solo el segundo grupo muestra los síntomas de la enfermedad.

La propagación en este caso ocurre mediante la procreación. Según los padres sean S, P o C los hijos pueden terminar con alguna de las probabilidades de que los hijos sean del tipo S, P o C:

| Tipo de pareja | Sano (S) | Portador (P) | Caso (C) |

|:----------:|:------------:|:----------------:|:-------------:|

| S-S | 1.00 | - | - |

| P-P | 0.25 | 0.50 | 0.25 |

| C-C | - | - | 1.00 |

| S-P | 0.50 | 0.50 | - |

| S-C | - | 1.00 | - |

| P-C | - | 0.50 | 0.50 |

Consierando la cantidad de niños por años que se puede esperar en cada tipo y la tabla anterior que indica como se distribuyen los restado

| Tipo de pareja | Cálculo | Sano (S) | Portador (P) | Caso (C) |

|:----------:|:--------:|:------------:|:----------------:|:-------------:|

| S-S | $\displaystyle\frac{1}{2}K_{ss}\displaystyle\frac{\Delta S^2}{\Delta N}$ | $1$ | - | - |

| P-P | $\displaystyle\frac{1}{2}K_{pp}\displaystyle\frac{\Delta P^2}{\Delta N}$ | $\displaystyle\frac{1}{4}$ | $\displaystyle\frac{1}{2}$ | $\displaystyle\frac{1}{4}$ |

| C-C | $\displaystyle\frac{1}{2}K_{cc}\displaystyle\frac{\Delta C^2}{\Delta N}$ | - | - | $1$ |

| S-P | $K_{sa}\displaystyle\frac{\Delta S\Delta P}{\Delta N}$ | $\displaystyle\frac{1}{2}$ | $\displaystyle\frac{1}{2}$ | - |

| S-C | $K_{sc}\displaystyle\frac{\Delta S\Delta C}{\Delta N}$ | - | $1$ | - |

| P-C | $K_{ac}\displaystyle\frac{\Delta P\Delta C}{\Delta N}$ | - | $\displaystyle\frac{1}{2}$ | $\displaystyle\frac{1}{2}$ |

donde el factor 2 en los tres últimos términos se debe a la simetría entre hombre y mujer (ej. en AC el hombre puede ser el portador pero también la mujer por lo que hay dos casos).

Con estas estimaciones y la tabla de proporciones entre los descendientes lleva a que el número de nacimientos sanos por tiempo es:

$\displaystyle\frac{1}{2}K_{ss}\displaystyle\frac{\Delta S^2}{\Delta N}+\displaystyle\frac{1}{4}\displaystyle\frac{1}{2}K_{pp}\displaystyle\frac{\Delta P^2}{\Delta N}+\displaystyle\frac{1}{2}K_{sp}\displaystyle\frac{\Delta S\Delta P}{\Delta N}$

de los portadores

$\displaystyle\frac{1}{2}K_{pp}\displaystyle\frac{\Delta P^2}{\Delta N}+\displaystyle\frac{1}{2}K_{sp}\displaystyle\frac{\Delta S\Delta P}{\Delta N}+K_{sc}\displaystyle\frac{\Delta S\Delta C}{\Delta N}+\displaystyle\frac{1}{2}K_{pc}\displaystyle\frac{\Delta P\Delta C}{\Delta N}$

y de los casos

$\displaystyle\frac{1}{8}K_{pp}\displaystyle\frac{\Delta P^2}{\Delta N}+\displaystyle\frac{1}{2}K_{cc}\displaystyle\frac{\Delta C^2}{\Delta N}+\displaystyle\frac{1}{2}K_{pc}\displaystyle\frac{\Delta P\Delta C}{\Delta N}$

Hay que tener presente que estas expresiones estiman el incremento de las poblaciones de susceptibles, portadores y casos en un tiempo $t$ con las poblaciones que se encuentran en las etapas fértiles. Si se supone que la etapa fértil se inicia a una edad $t_i$ y termina a una edad $t_f$ los $S$, $A$ y $C$ corresponden a la suma de todos aquellos que se encuentren en dicho rango de edad, es decir nacidos en un tiempo entre $t-t_f$ y $t-t_i$.

ID:(4070, 0)



Bevölkerungsreduktion

Beschreibung

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A diferencia de los modelos tradicionales tipo SIR (Suceptibles-Infectados-Recuperados) en el caso genético la persona deja de contribuir a la propagación al momento que pierde la fertilidad. Por ello la evolución de las poblaciones de sanos S, portadores P y casos C deben ser calculados siempre de las poblaciones en el rango fértil.

ID:(6836, 0)



Dynamikgleichungen: gesund

Gleichung

>Top, >Modell


Die Anzahl der gesunden s , die zum Zeitpunkt t geboren wurden, wird aus Kindern berechnet, die aus der gesamten fruchtbaren Population anfälliger \ Delta S geboren wurden. \ Delta P -Träger und \ Delta C -Fälle, die in t -Zeit existieren. Daher lautet die Gleichung für in t geborene Suszeptibilitäten:

$s=K_{ss}\displaystyle\frac{\Delta S^2}{\Delta N}+\displaystyle\frac{1}{8}K_{pp}\displaystyle\frac{\Delta P^2}{\Delta N}+\displaystyle\frac{1}{2}K_{sp}\displaystyle\frac{\Delta S\Delta P}{\Delta N}$

K_ {ss} sind die Kinder pro Jahr von Paaren, bei denen beide gesund sind, K_ {pp} sind die Kinder pro Jahr von Paaren, bei denen beide Träger und K_ {sp} Kinder pro Jahr von Paaren, bei denen ein Mitglied gesund ist und das andere Träger ist.

ID:(6848, 0)



Dynamikgleichungen: Träger

Gleichung

>Top, >Modell


Die Anzahl der zum Zeitpunkt t geborenen p -Träger wird aus Kindern berechnet, die aus der gesamten fruchtbaren Population anfälliger \ Delta S geboren wurden. \ Delta P -Träger und \ Delta C -Fälle, die in t -Zeit existieren. Daher lautet die Gleichung für in t geborene Suszeptibilitäten:

$p=\displaystyle\frac{1}{4}K_{pp}\displaystyle\frac{\Delta P^2}{\Delta N}+\displaystyle\frac{1}{2}K_{sp}\displaystyle\frac{\Delta S\Delta P}{\Delta N}+K_{sc}\displaystyle\frac{\Delta S\Delta C}{\Delta N}+\displaystyle\frac{1}{2}K_{pc}\displaystyle\frac{\Delta P\Delta C}{\Delta N}$

mit S die Anzahl der gesunden, C die Anzahl der Fälle. K_ {pp} sind die Kinder pro Jahr von Paaren, bei denen beide Träger sind, K_ {sp} sind die Kinder pro Jahr von Paaren, bei denen ein Mitglied gesund ist und die Ein anderer Träger, K_ {sc} , sind die Kinder pro Jahr von Paaren, bei denen ein Mitglied gesund ist, und der andere Fall und K_ {pc} sind die Kinder pro Jahr von Paaren in dem ein Mitglied ein Beförderer ist und der andere Fall.

ID:(6849, 0)



Ecuaciones de la Dinámica: Casos

Gleichung

>Top, >Modell


El número de casos $C$ varia en función de los nacimientos de niños que presentan la mutaciones y sintomas menos aquellos que mueren en el periodo:

$\displaystyle\frac{dC}{dt}=\displaystyle\frac{1}{4}K_{pp}\displaystyle\frac{P^2}{N}+K_{cc}\displaystyle\frac{C^2}{N}+\displaystyle\frac{1}{2}K_{pc}\displaystyle\frac{PC}{N} - b_cC$

con $S$ el número de sanos, $P$ el número de portadores, $K_{ss}$ los niños por año de parejas en que ambos son sanos, $K_{pp}$ los niños por año de parejas en que ambos son portadores, $K_{cc}$ son los niños por año de parejas en que ambos son casos y $K_{pc}$ son los niños por año de parejas en que un miembro es portador y el otro caso. $b_c$ es la probabilidad de muerte por año de personas caso.

ID:(6850, 0)



Vereinfachtes Modell

Beschreibung

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La introducción de los distintos K's supone que las distintas parejas muestran un comportamiento distinto teniendo distinta cantidad de descendientes dependiente de su situación genética.\\n\\nSi se supone que las personas solo cambian su actitud en la medida que existen síntomas visibles se tendrían tres grupos:\\n\\n* Ambos progenitores no muestran síntomas. Esto se da en las parejas del tipo $SS$, $SP$ y $PP$.\\n* Uno de los progenitores presenta síntomas. Esto se da en las parejas del tipo $SC$ y $PC$.\\n* Ambos progenitores muestran los sintomas. Esto se daría solo en las parejas del tipo $CC$.\\n\\nLa constante asociada a la primera situacion la podemos denominar $K_s$ y se tendria que\\n\\n

$K_s=K_{ss}=K_{sp}=K_{pp}$

\\n\\nLa constante asociada a la segunda situación se puede denominar $K_p$ y en general será\\n\\n

$K_p=K_{sc}=K_{pc}$

\\n\\nPor simetría se introduce ademas la constante $K_c$ de modo que el factor de las parejas $K_{cc}$ es\\n\\n

$K_c=K_{cc}$

ID:(8080, 0)



Vereinfachte Dynamikgleichungen: gesund

Gleichung

>Top, >Modell


Im allgemeinen Modell wird die Anzahl der gesunden s, die zum Zeitpunkt t geboren werden, berechnet aus:

$s=K_{ss}\displaystyle\frac{\Delta S^2}{\Delta N}+\displaystyle\frac{1}{8}K_{pp}\displaystyle\frac{\Delta P^2}{\Delta N}+\displaystyle\frac{1}{2}K_{sp}\displaystyle\frac{\Delta S\Delta P}{\Delta N}$



was mit

$S(t)=\displaystyle\int_{0}^{t}s(u)du$



was im vereinfachten Fall auf reduziert wird

$\displaystyle\frac{dS}{dt}=\displaystyle\frac{1}{2}K_s\left(\displaystyle\frac{\Delta S^2}{\Delta N}+\displaystyle\frac{1}{4}\displaystyle\frac{\Delta P^2}{\Delta N}+\displaystyle\frac{\Delta S\Delta P}{\Delta N}\right)$

ID:(8077, 0)



Vereinfachte Dynamikgleichungen: Träger

Gleichung

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Im allgemeinen Modell wird die Anzahl der Träger a, die zum Zeitpunkt t geboren werden, berechnet aus:

$p=\displaystyle\frac{1}{4}K_{pp}\displaystyle\frac{\Delta P^2}{\Delta N}+\displaystyle\frac{1}{2}K_{sp}\displaystyle\frac{\Delta S\Delta P}{\Delta N}+K_{sc}\displaystyle\frac{\Delta S\Delta C}{\Delta N}+\displaystyle\frac{1}{2}K_{pc}\displaystyle\frac{\Delta P\Delta C}{\Delta N}$



was mit

$P(t)=\displaystyle\int_{0}^{t}p(u)du$



was im vereinfachten Fall auf reduziert wird

$\displaystyle\frac{dP}{dt}=\displaystyle\frac{1}{2}K_s\left(\displaystyle\frac{\Delta S\Delta P}{\Delta N}+\displaystyle\frac{1}{2}\displaystyle\frac{\Delta P^2}{\Delta N}\right)+K_p\left(\displaystyle\frac{\Delta S\Delta C}{\Delta N}+\displaystyle\frac{\Delta P\Delta C}{\Delta N}\right)$

ID:(8078, 0)



Ecuaciones de la Dinámica Simplificada: Casos

Gleichung

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El número de casos $c$ que nace en el tiempo $t$ se calcula de los niños que nazcan de las poblaciones fértiles totales de susceptibles $S$, portadores $A$ y casos $C$ existentes en el tiempo $t$. Por ello la ecuación para los susceptibles que nacen en $t$ es:

$\displaystyle\frac{dc}{dt}=\displaystyle\frac{1}{4}\displaystyle\frac{K_{aa}}{2N}A^2+\displaystyle\frac{K_{cc}}{2N}C^2+\displaystyle\frac{1}{2}\displaystyle\frac{K_{ac}}{N}AC$

con $S$ el número de sanos, $A$ el número de portadores, $K_{ss}$ los niños por año de parejas en que ambos son sanos, $K_{aa}$ los niños por año de parejas en que ambos son portadores, $K_{cc}$ son los niños por año de parejas en que ambos son casos y $K_{ac}$ son los niños por año de parejas en que un miembro es portador y el otro caso.

ID:(8079, 0)