一種新型傳染病空間擴散的模擬方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種新型傳染病空間擴散的模擬方法，包括如下步驟：建立指定區(qū)域的三維地理信息平臺，并將指定區(qū)域內在指定時間內的指定傳染病的感染者和健康人按照其居住地位置錄入三維地理信息平臺；根據(jù)不同傳染病的傳染條件建立感染者和健康人的轉換算法，從而構成仿真模擬算法數(shù)據(jù)庫；在三維地理信息平臺中插入若干虛擬傳感器和虛擬作動器，并將虛擬傳感器和虛擬作動器所建立的每一個算法建立聯(lián)系，然后選取不同的仿真模擬算法進行仿真模擬分析并或者分析結果。本發(fā)明使用方便，范圍廣，仿真性好，從而為傳染病的預防和治療提供了一定的參考。
【專利說明】
一種新型傳染病空間擴散的模擬方法
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及醫(yī)學領域，具體涉及一種新型傳染病空間擴散的模擬方法。
【背景技術】
[0002]傳染病傳播是病原體從已感染者排出，經(jīng)過一定的傳播途徑，傳入易感者而形成新的傳染的全部過程。傳染病得以在某一人群中發(fā)生和傳播，必須具備傳染源、傳播途徑和易感人群三個基本環(huán)節(jié)。
[0003]病程的各個時期，病人的傳染源作用不同，這主要與病種、排出病原體的數(shù)量和病人與周圍人群接觸的程度及頻率有關。如多數(shù)傳染病病人在有臨床癥狀時能排出大量病原體，威脅周圍人群，是重要的傳染源。但有些病人如百日咳患者，在卡他期排出病原體較多，具有很強的傳染性，而在痙咳期排出病原體的數(shù)量明顯減少，傳染性也逐漸減退。又如，乙型肝炎病人在潛伏期末才具有傳染性。
[0004]—般說來，病人在恢復期不再是傳染源，但某些傳染病(傷寒、白喉)的恢復期病人仍可在一定時間內排出病原體，繼續(xù)起傳染源的作用。
[0005]人和動物可患同一種病，但病理改變、臨床表現(xiàn)和作為傳染源的意義不相同。如患狂犬病的狗可出現(xiàn)攻擊人和其他動物的行為，成為該病的傳染源之一，而人患此病后臨床表現(xiàn)為恐水癥，不再成為該病的傳染源。
[0006]—種傳染病的傳播途徑可以是單一的，也可以是多個的。傳播途徑可分為水平傳播和垂直傳播兩類。水平傳播又稱橫向傳播。傳染病病原體在傳染源與易感者之間傳播?；騻魅静≡谌巳褐腥后w與群體之間或個人與個人之間以水平形式平行傳播。有介質傳播、接觸傳播、媒介節(jié)肢動物傳播等方式。介質傳播是指病原體通過空氣、水、食物、土壤等介質傳播。經(jīng)空氣傳播是指病人和病原攜帶者在咳嗽或噴嚏時，呼吸道中含有病原體的分泌物以飛沫的形式排到空氣中，易感者吸入這種飛沫，即可被傳染。如流感即經(jīng)此途徑傳播。經(jīng)水傳播是指飲用污染的水或在其中活動(游泳、洗澡等)，均可被感染。霍亂、痢疾、病毒性甲型肝炎、病毒性戊型肝炎、鉤蟲病等均可經(jīng)水傳播。經(jīng)水傳播的傳染病常呈現(xiàn)流行或暴發(fā)狀態(tài)，傳播范圍的大小和發(fā)病率的高低，與水源的類型、供水范圍、水被污染的程度和頻率、病原體的種類、居民的衛(wèi)生習慣，以及對水源采取的凈化、消毒措施等都有關系。
[0007]經(jīng)食物傳播:多數(shù)腸道傳染病、一些腸寄生蟲病、個別的呼吸道疾病，都可經(jīng)食物傳播。食物原料本身可含有病原體，如生牛肉、豬肉可帶有絳蟲包囊。此類食物制作時若加工不完善、消毒不嚴格，就可傳染疾病。有時食物原料雖不帶病原體，但在加工、運輸、貯存、銷售過程中被污染，則食物仍可帶有相當量的病原體。
[0008]經(jīng)土壤傳播:蛔蟲、鉤蟲、鞭蟲等寄生蟲病，可通過土壤傳播。土壤中的炭疽桿菌、破傷風桿菌等的芽胞可長期在土中存活，長期保持傳染性。
[0009]接觸傳播。又可分為兩類，一是易感者與傳染源直接接觸而被感染，如性傳播疾病、狂犬病等即屬此類。二是傳染源的排泄物、分泌物污染日常用品，附著于其上的病原體經(jīng)手或通過口鼻粘膜、皮膚傳染易感者，如污染的公用毛巾、衣帽、玩具、文具等可分別傳播沙眼、癬、疥瘡、頭虱和白喉等。由這種途徑傳播的傳染病，一般發(fā)病呈散在性，很少導致流行。其發(fā)病特點與病原體在外界環(huán)境中的抵抗力、物品交替使用的頻率、消毒措施是否完備，以及個人衛(wèi)生習慣有關。
[0010]媒介節(jié)肢動物傳播。這種傳播途徑可分兩類。一為機械性傳播，即病原體在節(jié)肢動物體表或體內帶往他處，卻不繁殖。節(jié)肢動物接觸食物、食具或在其上反吐、排便時將其污染，人食污染食物或使用污染的食具時即可被感染。如家蠅之傳播痢疾。二為生物性傳播，病原體進入節(jié)肢動物體內經(jīng)發(fā)育繁殖方能感染易感者。蚊吸入傳染源的血后，病原體在其體內發(fā)育(絲蟲微絲蝴)、繁殖(流行性乙型腦炎病毒)或既發(fā)育又繁殖(瘧原蟲)。有的病原體可經(jīng)雌性媒介節(jié)肢動物的卵巢傳到下一代(經(jīng)卵傳播)，然后病原體經(jīng)吸血節(jié)肢動物的唾液(瘧原蟲)、嘔吐物(鼠疫桿菌)、糞便(斑疹傷寒病原體)進入易感者機體。
[0011]由這種途徑傳播的傳染病常呈地方性和季節(jié)性升高現(xiàn)象，受氣溫、溫度、日照、土壤、植被等自然因素的影響較大。且有生物學特異性，一定種類的病原體只能通過一定種屬的節(jié)肢動物傳播，如某些桉蚊傳播瘧疾等。
[0012]醫(yī)源性傳播指醫(yī)務人員對病人作檢查、治療或預防注射等過程中造成的傳染病傳播。如外科和婦科使用的器械消毒不嚴格，可造成傷口感染或傳播滴蟲病。使用污染的針頭可傳播獲得性免疫缺陷綜合征。輸用乙型肝炎表面抗原攜帶者的血可傳播病毒性乙型肝炎。
[0013]垂直傳播是指病原體從上一代向下一代的傳播，指孕婦在孕期和產(chǎn)期將病原體傳給子代。又包括以下幾種:經(jīng)胎盤傳播、上行性傳播(病原體經(jīng)孕婦陰道、子宮頸口到達絨毛膜或胎盤引起胎兒感染)和分娩引起的傳播。
[0014]傳染病的傳播還受自然因素和社會因素的影響。自然因素如溫度、濕度、植被、土質、降雨量等能影響病原體生存繁殖，促進或抑制動物傳染源與媒介節(jié)肢動物的活動，但對人群易感性的影響不明顯。社會因素如文化水平、風俗習慣、宗教信仰、社會制度等，對傳染病傳播的影響是復雜的，某些因素可起抑制作用，另一些則起促進作用。
[0015]目前，傳染病空間擴散的模擬的方法都集中在傳播人數(shù)隨時間變化的一致性評價上，其仿真性較差，同時精確度較低，也無法進行多種情況的模擬仿真，局限性大。

【發(fā)明內容】

[0016]為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種新型傳染病空間擴散的模擬方法，可以模擬不同條件下的多種傳染病的空間擴散過程，使用方便，范圍廣，仿真性好，從而為傳染病的預防和治療提供了一定的參考。
[0017]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術方案為:
[0018]—種新型傳染病空間擴散的模擬方法，包括如下步驟:
[0019]S1、建立指定區(qū)域的三維地理信息平臺，并將指定區(qū)域內在指定時間內的指定傳染病的感染者和健康人按照其居住地位置錄入三維地理信息平臺；
[0020]S2、根據(jù)不同傳染病的傳染條件建立感染者和健康人的轉換算法，從而構成仿真模擬算法數(shù)據(jù)庫；
[0021]S3、在三維地理信息平臺中插入若干虛擬傳感器和虛擬作動器，并將虛擬傳感器和虛擬作動器與步驟S2所建立的每一個算法建立聯(lián)系，其中，每個感染者和每個健康人均對應一個虛擬傳感器和一個虛擬作動器；
[0022]S4、通過人機操作模塊驅動虛擬作動器循環(huán)執(zhí)行仿真分析模塊從所述仿真模擬算法數(shù)據(jù)庫中選取的仿真模擬算法，所述虛擬作動器通過循環(huán)執(zhí)行分析將結果反饋給仿真分析模塊，所述仿真分析模塊自動提取數(shù)據(jù)給虛擬傳感器，所述虛擬傳感器自動傳遞結果反饋給顯示屏進行顯示。
[0023]優(yōu)選地，所述虛擬作動器，用于驅動參數(shù)變化的，與仿真模擬算法中的各元素建立關系后，可以在指定的范圍內對參數(shù)進行變動，從而可以驅動仿真分析模塊針對不同的參數(shù)進行計算求解。
[0024]優(yōu)選地，所述虛擬傳感器為在三維地理信息平臺插入的可達到直接獲取相應的結果或信息的目標的邏輯單元。
[0025]優(yōu)選地，所述轉換算法包括設計變量、設計目標以及設計約束在仿真分析體系中相關元素有著直接或間接的對應關系。
[0026]優(yōu)選地，所述虛擬傳感器包括通用虛擬傳感器和專用虛擬傳感器。
[0027]優(yōu)選地，所述三維地理信息平臺通過三維效果生成模塊建立，所述三維效果生成模塊包括180°立體柱狀環(huán)幕、高性能圖形集群服務器和六組3D投影儀，面向六通道同步并行圖像運算。
[0028]優(yōu)選地，所述傳染條件包括所述指定區(qū)域內的環(huán)境情況、感染者的病情、健康人與感染者的交際關系、健康人與感染者所發(fā)生的互動以及該種傳染病的傳播途徑。
[0029]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0030]本發(fā)明可根據(jù)不同的傳染病的傳播條件構建不同的仿真模擬算法數(shù)據(jù)庫，然后根據(jù)健康人和感染者的關系、感染者的病情以及健康人和感染者的互動等條件的改變模擬不同情況下該種傳染病的擴散過程，通過定義相關的虛擬作動器和虛擬傳感器后，可以直接驅動仿真分析模塊分析、提取結果，數(shù)據(jù)的傳遞在系統(tǒng)內部，從而提高的效率;具有更高的數(shù)據(jù)一致性;通過三維效果生成模塊建立地理信息平臺，使得使用者有一種身臨其境的逼真感，使得仿真模擬過程更加直觀;本發(fā)明使用方便，范圍廣，仿真性好，從而為傳染病的預防和治療提供了一定的參考。
【具體實施方式】
[0031]為了使本發(fā)明的目的及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合實施例對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0032]本發(fā)明實施例提供了一種新型傳染病空間擴散的模擬方法，包括如下步驟:
[0033]S1、建立指定區(qū)域的三維地理信息平臺，并將指定區(qū)域內在指定時間內的指定傳染病的感染者和健康人按照其居住地位置錄入三維地理信息平臺；
[0034]S2、根據(jù)不同傳染病的傳染條件建立感染者和健康人的轉換算法，從而構成仿真模擬算法數(shù)據(jù)庫；
[0035]S3、在三維地理信息平臺中插入若干虛擬傳感器和虛擬作動器，并將虛擬傳感器和虛擬作動器與步驟S2所建立的每一個算法建立聯(lián)系，其中，每個感染者和每個健康人均對應一個虛擬傳感器和一個虛擬作動器；
[0036]S4、通過人機操作模塊驅動虛擬作動器循環(huán)執(zhí)行仿真分析模塊從所述仿真模擬算法數(shù)據(jù)庫中選取的仿真模擬算法，所述虛擬作動器通過循環(huán)執(zhí)行分析將結果反饋給仿真分析模塊，所述仿真分析模塊自動提取數(shù)據(jù)給虛擬傳感器，所述虛擬傳感器自動傳遞結果反饋給顯示屏進行顯示。
[0037]所述虛擬作動器，用于驅動參數(shù)變化的，與仿真模擬算法中的各元素建立關系后，可以在指定的范圍內對參數(shù)進行變動，從而可以驅動仿真分析模塊針對不同的參數(shù)進行計算求解。
[0038]所述虛擬傳感器為在三維地理信息平臺插入的可達到直接獲取相應的結果或信息的目標的邏輯單元。
[0039]所述轉換算法包括設計變量、設計目標以及設計約束在仿真分析體系中相關元素有著直接或間接的對應關系。
[0040]所述虛擬傳感器包括通用虛擬傳感器和專用虛擬傳感器。
[0041]所述三維地理信息平臺通過三維效果生成模塊建立，所述三維效果生成模塊包括180°立體柱狀環(huán)幕、高性能圖形集群服務器和六組3D投影儀，面向六通道同步并行圖像運笪并ο
[0042]所述傳染條件包括所述指定區(qū)域內的環(huán)境情況、感染者的病情、健康人與感染者的交際關系、健康人與感染者所發(fā)生的互動以及該種傳染病的傳播途徑。
[0043]本發(fā)明可根據(jù)不同的傳染病的傳播條件構建不同的仿真模擬算法數(shù)據(jù)庫，然后根據(jù)健康人和感染者的關系、感染者的病情以及健康人和感染者的互動等條件的改變模擬不同情況下該種傳染病的擴散過程，通過定義相關的虛擬作動器和虛擬傳感器后，可以直接驅動仿真分析模塊分析、提取結果，數(shù)據(jù)的傳遞在系統(tǒng)內部，從而提高的效率;具有更高的數(shù)據(jù)一致性;通過三維效果生成模塊建立地理信息平臺，使得使用者有一種身臨其境的逼真感，使得仿真模擬過程更加直觀;本發(fā)明使用方便，范圍廣，仿真性好，從而為傳染病的預防和治療提供了一定的參考。
[0044]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。
【主權項】
1.一種新型傳染病空間擴散的模擬方法，其特征在于，包括如下步驟: 51、建立指定區(qū)域的三維地理信息平臺，并將指定區(qū)域內在指定時間內的指定傳染病的感染者和健康人按照其居住地位置錄入三維地理信息平臺； 52、根據(jù)不同傳染病的傳染條件建立感染者和健康人的轉換算法，從而構成仿真模擬算法數(shù)據(jù)庫； 53、在三維地理信息平臺中插入若干虛擬傳感器和虛擬作動器，并將虛擬傳感器和虛擬作動器與步驟S2所建立的每一個算法建立聯(lián)系，其中，每個感染者和每個健康人均對應一個虛擬傳感器和一個虛擬作動器； 54、通過人機操作模塊驅動虛擬作動器循環(huán)執(zhí)行仿真分析模塊從所述仿真模擬算法數(shù)據(jù)庫中選取的仿真模擬算法，所述虛擬作動器通過循環(huán)執(zhí)行分析將結果反饋給仿真分析模塊，所述仿真分析模塊自動提取數(shù)據(jù)給虛擬傳感器，所述虛擬傳感器自動傳遞結果反饋給顯示屏進行顯示。2.根據(jù)權利要求1所述的一種新型傳染病空間擴散的模擬方法，其特征在于，所述虛擬作動器，用于驅動參數(shù)變化的，與仿真模擬算法中的各元素建立關系后，可以在指定的范圍內對參數(shù)進行變動，從而可以驅動仿真分析模塊針對不同的參數(shù)進行計算求解。3.根據(jù)權利要求1所述的一種新型傳染病空間擴散的模擬方法，其特征在于，所述虛擬傳感器為在三維地理信息平臺插入的可達到直接獲取相應的結果或信息的目標的邏輯單J L ο4.根據(jù)權利要求1所述的一種新型傳染病空間擴散的模擬方法，其特征在于，所述轉換算法包括設計變量、設計目標以及設計約束在仿真分析體系中相關元素有著直接或間接的對應關系。5.根據(jù)權利要求1所述的一種新型傳染病空間擴散的模擬方法，其特征在于，所述虛擬傳感器包括通用虛擬傳感器和專用虛擬傳感器。6.根據(jù)權利要求1所述的一種新型傳染病空間擴散的模擬方法，其特征在于，所述三維地理信息平臺通過三維效果生成模塊建立，所述三維效果生成模塊包括180°立體柱狀環(huán)幕、高性能圖形集群服務器和六組3D投影儀，面向六通道同步并行圖像運算。7.根據(jù)權利要求1所述的一種新型傳染病空間擴散的模擬方法，其特征在于，所述傳染條件包括所述指定區(qū)域內的環(huán)境情況、感染者的病情、健康人與感染者的交際關系、健康人與感染者所發(fā)生的互動以及該種傳染病的傳播途徑。
【文檔編號】G06F17/50GK105893657SQ201610173952
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年3月20日
【發(fā)明人】馮廣慶, 李亞男, 石軍亮, 鄒波蓉, 劉彩霞
【申請人】河南理工大學