МедицинаPubMedScience Morning3 мин чтенияanimal study
Распространение вируса гепатита B с помощью функции заболеваемости Беддингтона-ДеАнджелиса и нейронной сети прямого распространения с оптимальным контролем.
Hepatitis B virus spreading via Beddington-DeAngelis incidence function and feed-forward neural network with optimal control.
Карточка статьи
Рубрика
Медицина
Источник
PubMed
DOI
10.1080/17513758.2026.2694219
Дата
31.12.2026
Автор
Science Morning
Время чтения
3 мин
Аннотация
Используя подходящую математическую модель, это исследование направлено на изучение динамики передачи и оптимального контроля распространения вируса гепатита B, применяя функцию заболеваемости Беддингтона-ДеАнджелиса, гибридный метод 4-го порядка Рунге-Кутты (RK4) и нейронную сеть прямого распространения (FFNN), поскольку интеграция эпидемиологических моделей с нейронными сетями особенно важна для представления распространения заболеваний. Условия хорошо поставленной задачи, а также локальные и глобальные условия устойчивости получены с использованием порогового параметра. Некоторые чувствительные эпидемические параметры и их относительное влияние количественно оценены. Основываясь на локальных и глобальных свойствах модели и анализе чувствительности, сформулирована задача управления для контроля инфекции путем минимизации ориентированной на HBV популяции и максимизации выздоровевшей популяции с использованием трех контрольных мер. Наконец, используется гибридный метод контролируемой FFNN и RK4 с двумя скрытыми слоями, чтобы эффективно аппроксимировать временные динамические изменения передачи HBV и подтвердить теоретические результаты, а также эффекты контроля.
Краткое резюме
Это исследование посвящено моделированию динамики распространения вируса гепатита B с использованием продвинутых математических методов, включая нейронные сети и функции заболеваемости, что позволяет оптимизировать контроль за инфекцией.
Практический вывод
Работа демонстрирует, как современные математические и вычислительные методы могут быть использованы для управления инфекцией вирусом гепатита B, что может иметь важное значение для общественного здоровья.
Ограничения
Исследование ограничено только трансмиссионными динамиками вируса гепатита B и может не учитываться влияние других факторов, связанных с эпидемиологией заболеваний.
Принятие решений относительно мер контроля за вспышками заболеваний представляет собой сложную задачу, поскольку доступные данные несовершенны, а эффекты вмешательства неопределенны. Сложные модели заболеваний могут моделировать экономические и медицинские последствия вмешательства, однако значительные требования к данным или вычислительным ресурсам в сочетании со специальными знаниями, необходимыми для калибровки, ограничивают их применение в реальном времени. Существуют более простые, быстрые и универсальные инструменты, но, как правило, они лишь оценивают или прогнозируют динамику передачи при заданных предположениях. Мы представляем EpiControl, гибкий инструмент (на языке R) для моделирования общественного здравоохранения, который поддерживает принятие решений и подстраивает полу-механистические модели под рутинные данные, используя управление с обратной связью и обучение на основе моделей, чтобы сбалансировать сложное моделирование политики с реакцией в реальном времени. EpiControl генерирует сценарии вмешательства, которые автоматически обновляются в соответствии с развивающейся динамикой, минимизируют затраты, соответствуют установленным пользователем целям политики (например, подавление пиков эпидемий) и остаются устойчивыми к непредвиденным изменениям. Используя примеры на основе вируса Эбола и COVID-19, мы показываем, как EpiControl может быстро находить оптимальные политики вмешательства, которые предотвращают перегрузку больниц, сокращают общественные потрясения и сохраняют контроль, несмотря на неопределенности в иммунитете, вакцинациях и динамике вариаций патогенов.
Фон. Вспышка вируса Бундиbugyo Эбола в Уганде в 2026 году, связанная с текущей эпидемией в Демократической Республике Конго (ДРК), распространилась благодаря человеческой мобильности через границы и внутри страны. Мы ставили цель количественно оценить модели импорта и распространения, чтобы обеспечить целенаправленные интервенции на субнациональном уровне.
Методы. Мы построили сеть мобильности с направленным взвешиванием на основе данных Миграционной организации (IOM) о перемещении населения с 15 по 24 мая 2026 года (обнаружено 11,245 перемещений) и данных переписи населения Уганды 2024 года (45.9 миллионов человек). Была смоделирована стохастическая метапопуляционная модель SEIR, учитывающая предсимптоматическую передачу и перемещение контактных и инфекционных лиц, на протяжении 90 дней по 135 округам Уганды и двум провинциям ДРК. Реакцию 7-1-7 было явно смоделировано с динамическим охватом отслеживания контактов (40%[->]70%[->]85%). Мы оценили три сценария соблюдения (20%, 40%, 60%) для ненаркотических интервенций. Глобальный анализ чувствительности Соболя (500 выборок, 200 бутстрэппинг) выявил ключевые параметры, определяющие размер вспышки.
Результаты. Сеть мобильности была разреженной (плотность 0.11), очень неравномерной (коэффициент Джини 0.67) и модульной (модулярность 0.5). Округ Кисоро имел наибольший риск импорта (входящая сила 3,823) и риска экспорта (исходящая сила 1,350), в то время как Кампала показала значительную входящую силу (1,290), но меньшую исходящую силу (150). В рамках сценария сдерживания (эффективное R = 0.35) модель прогнозировала медиану 22 кумулятивных случаев (95% CrI: 22-24) и 2 смерти (95% CrI: 2-4) в Кампале за 90 дней. Во всех остальных 134 округах медиана составила 0 случаев. Ненаркотические интервенции при высоком, среднем и низком соблюдении не дали статистически значимого снижения числа случаев (22 случая по всем сценариям). Суперраспространительные события происходили в 34.6-40.6% симуляций. Анализ чувствительности Соболя выявил инфекционный период (первый порядок 0.838), летальность случаев (0.738) и основной коэффициент рождаемости (0.664) как наиболее влиятельные параметры; параметры, связанные с мобильностью, имели значительно более низкие индексы общего порядка. Реакция 7-1-7 сама по себе, как ожидалось, сдержит вспышку вируса Эбола Бундиbugyo до примерно 22 случаев и 2 смерти в Кампале, при этом дополнительные ненаркотические интервенции не обеспечат значимого добавочного эффекта. Ресурсы следует сосредоточить на целенаправленном наблюдении в высокорискованных центрах импорта (Кисоро для пограничного контроля) и внутриэпидемических центрах (Кампала для ресурсов реагирования), а не на ненаправленных национальных интервенциях. Инвестиции в быструю характеристику специфических штаммов биологических параметров могут повысить предсказательную точность.
Финансирование. Отсутствует.
Контекст исследования. Доказательства перед этим исследованием. Мы искали в PubMed и новостях Всемирной организации здравоохранения (Служба новостей о вспышках заболеваний от 19 мая 2026 года) исследования моделирования вспышек вируса Бундиbugyo с использованием терминов "Bundibugyo", "ebolavirus", "spillover", "cross-border" и "stochastic model". Предыдущие вспышки в Уганде (2007-08; 131 подтвержденный случай, 42 смерти) и в ДРК (2012; 38 подтвержденных случаев, 13 смертей) показывали более низкую восприимчивость и коэффициент летальности, чем в случае вируса Эбола Заира, с оценками основного коэффициента рождаемости от 1.2 до 2.6. Вспышка вируса Эбола Заира в Норте Киву и Итури в 2018-20 годах - вторая по величине вспышка за всю историю, с 3,481 случаем и 2,299 смертями - была значительно осложнена вооруженным конфликтом, недоверием сообществ, плохой инфраструктурой и миграцией населения. Чамба и др. (2026) оценили вероятность импорта для Уганды в 94.2% с использованием стохастической ансамблевой модели, откалиброванной на лабораторно подтвержденные случаи. Однако ни одно опубликованное исследование не интегрировало данные о перемещениях из матрицы отслеживания перемещения (IOM) с эпидемическими прогнозами для предоставления оценок риска импорта и распространения на субнациональном уровне. В реальном времени моделирование сверхвспышек через границу для вируса Бундиbugyo было весьма ограниченным, а отсутствие лицензированной вакцины против вируса Бундиbugyo усложняет стратегии готовности и реагирования.
Одновременно Бангелеса и коллеги проводили исследование по картированию мобильности населения в провинции Итури, используя месячные данные из Flowminder (с марта 2025 по март 2026) и вычислили нормализованный индекс интенсивности мобильности (MII) для всех 340 санитарных зон. Их анализ показал, что провинция Итури имела второй по величине средний MII в стране (25.3), уступая лишь Киншасе (26.6), и в 2.4 раза превышала национальную медиану (10.7). Критически важным является то, что три зоны эпицентра вспышки - Рвампара (MII 68.6, ранг 2), Бунья (MII 62.6, ранг 3) и Могбвалу (MII 49.9, ранг 11) - все превышали 95-й национальный перцентиль (41.4), подчеркивая исключительную связанность затронутых зон.
Дополнительные преимущества этого исследования. В то время как Бангелеса и др. установили макроуровень интенсивности мобильности провинции Итури относительно остальной части ДРК, наше исследование расширяет эту работу, строя направленную, взвешенную сеть мобильности на уровне округов в Уганде, используя данные о перемещениях из матрицы отслеживания перемещения (IOM) (11,245 наблюдаемых перемещений). Мы демонстрируем, что сеть мобильности крайне неравномерна (Джини 0.67) и модульная (модулярность 0.5), при этом Кисоро выступает в качестве основного порта импорта (входящая сила 3,823), а Кампала - как округ с самой высокой нагрузкой (22 медианных случая). Мы также показываем, что реакция 7-1-7 сама по себе вполне вероятно сдержит вспышку до примерно 22 случаев, а дополнительные ненаркотические интервенции не принесут статистически значимого добавленного эффекта. Анализ чувствительности Соболя выявляет инфекционный период (первый порядок 0.838), летальность случаев (0.738) и основной коэффициент рождаемости (0.664) как наиболее влиятельные параметры, что информирует приоритеты целенаправленного сбора данных. Это первое исследование, предоставляющее оперативные рекомендации на уровне округов для реагирования на вспышку вируса Бундиbugyo с использованием данных о мобильности в реальном времени.
Импликации всех доступных доказательств. Планы готовности должны приоритизировать целенаправленное наблюдение в высокорискованных центрах импорта (Кисоро для пограничного контроля) и внутренних эпидемических центрах (Кампала для ресурсов реагирования), а не ненаправленные национальные вмешательства. Исключительная связанность пострадавших зон, обрисованная Бангелеса и др., при том что провинция Итури имеет второй по величине MII в стране, и все три зоны эпицентра превышают 95-й процентиль, делают отслеживание контактов чрезвычайно трудоемким. Отсутствие лицензированной вакцины против вируса Бундиbugyo исключает стратегию вакцинации по кругу, которая была эффективна во всех шести предыдущих вспышках Эболы в ДРК, вызванной вирусом Эбола Заира. Быстрая характеристика специфических штаммов биологических параметров через отслеживание контактов и анализ последовательного интервала может дать большую отдачу, чем уточнение операционных протоколов. Усиленное трансграничное наблюдение в рамках Международных медицинских правил 2005 года и рамок Чрезвычайной общественной безопасности АфриканскогоCDC жизненно важно для гармонизации обнаружения и реагирования по всему тройному границе ДРК-Уганда-Южный Судан.
Извлечение сломанных инструментов остается одной из самых сложных задач в эндодонтии, с зарегистрированной частотой от 0,3% до 12%. Эта осложненная ситуация особенно распространена при использовании ротационных файлов из никель-титана (NiTi) в изогнутых каналах. Отделение инструмента затрудняет эффективную дезинфекцию канала, ухудшает качество пломбировки и может требовать дополнительных вмешательств, таких как обхождение, извлечение или хирургическое вмешательство. Конвенциональные методы извлечения часто приводят к потере дентина, что вредно сказывается на структуре корня. Использование стоматологических операционных микроскопов и их интеграция с ультразвуковыми ваннами, микротрубками и специализированными наборами для извлечения, включая устройства с петлями, значительно повысила предсказуемость процедур извлечения при минимизации потерь зубной структуры. Однако эффективность этих методов остается во многом зависимой от мастерства оператора. Появляются многочисленные инновации, способствующие извлечению, с последним акцентом на магнитные поля. Исследования таких новых устройств, использующих магнитное и электромагнитное притяжение, открывают многообещающее направление для дальнейших исследований. Этот обзор направлен на предоставление комплексной, основанной на доказательствах точки зрения, чтобы помочь в клиническом принятии решений и поддерживать практикующих специалистов в курсе последних достижений в области минимально инвазивных техник извлечения в эндодонтической практике.
Нарастающие доказательства свидетельствуют о ключевой роли микробиома в опухолеобразовании, выходящей за рамки генетических факторов. Мыши Apc(Min/+) демонстрируют снижение опухолевой нагрузки в условиях безмикробного жилья. Тем не менее, до сих пор неясно, как генетические факторы формируют микробиоту и как дисбиоз укладывается в генетическую парадигму кишечного канцерогенеза. Стволовость эпителия регулируется путем Wnt/Apc/β-катенин, в то время как мутации и сигналы Hippo ассоциируются с ростом опухолей. Инвазивные патобионты возникают из микробиоты в результате дисфункции эпителиального барьера. Мы предполагаем, что появление инвазивных патобионтов и дисбиоз эпителиальной микробиоты способствуют увеличению раковой стволовости. Эпителиальная и фекальная микробиота мониторится в течение времени у мышей Apc(Min/+) и диких сверстников, рожденных от диких подсосных самок. Сегрегация эпителиальной микробиоты между мышами Apc(Min/+) и дикими была обнаружена уже через восемь недель после рождения, тогда как фекальная микробиота разнялась на 20-й неделе жизни. Эпителиальный дисбиоз и дефекты барьера были наблюдаемы у мышей Apc(Min/+), характеризующиеся интраэпителиальными клетками с инвазивными признаками. Хотя антибиотикотерапия снижала опухолевую нагрузку, инвазивная инфекция способствовала образованию опухолевых сфер. Более высокая экспрессия эффекторов Hippo и маркера раковой стволовости CD44 была наблюдаема в опухолевых сферах, инфекцированных бактериями. Механистически, бактерии усиливали клоногенность эпителия, увеличивая активность промотора CD44, опосредованную VGLL3/TEAD4. Инвазивные генетические сигнатуры были подтверждены в 86% образцов человеческой колоректальной карциномы, и было установлено положительное корреляционное отношение с экспрессией TEAD4. В заключение, мутация приводит к расширению инвазивных патобионтов, способствующих раковой стволовости через ось VGLL3/TEAD4/CD44. Интервенции, нацеленные на бактерии, могут стать альтернативной стратегией для пациентов с наследственными опухолями.
В данном исследовании была разработана и проанализирована математическая модель для Муринги с целью управления природными вредителями плантации через интегрированное управление вредителями (ИУВ). Биоп pesticides являются дорогими, трудными в применении и требуют длительного процесса. Однако данный метод будет более эффективным и менее затратным, если в сельскохозяйственную систему будут добавлены химические пестициды наряду с биоп pesticides. Здесь мы рассматриваем использование интегрированного управления вредителями (ИУВ) в сочетании с химическими и биологическими пестицидами. Мы определяем, какой параметр может привести к смене стабильности. Используя теорию оптимального управления, был установлен идеальный профиль концентрации для обоих типов пестицидов, чтобы уменьшить побочные эффекты и максимизировать экономику процесса. Численные симуляции подтверждают основные результаты.
Заболевания, приводящие к неврологическим дисфункциям, такие как болезнь Паркинсона (БП), болезнь Альцгеймера (БА) и сиропный мочевой синдром (СМС), среди прочих, характеризуются сложными и многофакторными этиологиями. Увеличивается количество данных, свидетельствующих о том, что разветвленные аминокислоты (РАК), регулируемые кишечной микробиотой, играют критическую роль в развитии расстройств центральной нервной системы (ЦНС). Этот обзор сосредоточен на потенциальной роли метаболизма разветвленных аминокислот в регуляции функции мозга и кишечной микробиоты. Сначала мы подводим итог современным представлениям о РАК, охватывающим их биохимический метаболизм, функции и системные метаболические механизмы. Затем мы углубляемся в механизмы, посредством которых кишечная микробиота регулирует метаболизм разветвленных аминокислот, а также ее механистические аспекты и недавние данные о ее влиянии на неврологические расстройства. Наконец, мы обсуждаем будущие направления исследований и вызовы, связанные с метаболизмом РАК в кишечнике как потенциальным средством лечения дисфункции мозга и пищеварительного тракта.