[发明专利]一种面向宫颈癌防治的HPV长期最优治疗策略制定方法

说明书

本发明提供一种面向宫颈癌防治的HPV最优治疗策略制定方法，属于公共卫生医疗领域。首先，采用根据HPV的流行病动力学，利用微分方程建立仓室模型，以描述HPV的传播规律和对宫颈癌发病的影响。其次，根据实际数据估算模型参数，统计各仓室内种群数量，并将对HPV长期感染者的治疗率作为控制变量，建立以最小化HPV有症感染者人数与治疗成本的非线性最优控制问题。最后，使用数值方法求解构造的最优控制问题，得到最优的HPV长期治疗策略。本发明能够实现治疗策略中防治效果与治疗成本的综合考量，对于宫颈癌的科学防治工作具有重要的科学意义。

技术领域

本发明属于公共卫生医疗领域，涉及一种面向宫颈癌防治的HPV最优治疗策略制定方法。

背景技术

HPV是一种常见的性传播病毒，其中部分类型是良性的，部分类型会导致生殖器疣，还有部分类型具有致癌性(如HPV-16与HPV-18)。据统计，HPV的长期感染是引发女性宫颈癌的主要因素。通过对HPV感染者的早期筛查与治疗，可以有效控制宫颈癌的发病率。因此，如何确定有效且经济的HPV长期治疗策略，对于宫颈癌的科学防治工作具有重要的科学意义。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明基于HPV的流行病动力学与最优控制方法，提出一种面向宫颈癌防治的HPV长期最优治疗策略制定方法。该方法能够实现治疗策略中防治效果与治疗成本的综合考量，具有良好的实用性。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种面向宫颈癌防治的HPV长期最优治疗策略制定方法，首先，采用根据HPV的流行病动力学，利用微分方程建立仓室模型，用于描述HPV的传播规律和对宫颈癌发病的影响。其次，根据实际数据估算模型参数，统计各仓室内种群数量，并将对HPV长期感染者的治疗率作为控制变量，建立以最小化HPV有症感染者人数与治疗成本的非线性最优控制问题。最后，使用数值方法求解构造的最优控制问题，得到最优的HPV长期治疗策略。包括以下步骤：

步骤1：建立描述HPV传播规律和对宫颈癌发病影响的仓室模型

将所有人口分为HPV易感染者(S仓室)、HPV无症感染者(E仓室)、HPV有症状感染者(I₁仓室)、HPV长期感染者(I₂仓室)、由HPV导致的宫颈癌患者(A仓室)和HPV康复者(R仓室)。记N为总人口数，有N＝S+E+I₁+I₂+A+R。因此，建立如下的仓室模型：

其中，t为时间变量，传染率λ(t)可以表示为：

其中，公式(1)与公式(2)中各参数的意义如下：Λ为体系内人口增长数，d为自然死亡率，δ₁为宫颈癌导致的死亡率，δ为HPV康复者转化为HPV易感染者的概率，β₁为HPV易感染者与HPV无症感染者的接触率，β₂为HPV易感染者与HPV有症感染者的接触率，β₃为HPV易感染者与HPV长期感染者的接触率，α为HPV无症感染者转化为HPV有症感染者的概率，α₁为HPV有症感染者转化为HPV长期感染者的概率，α₂为HPV长期感染者转化为由HPV导致的宫颈癌患者的概率，α₃表示HPV长期感染者转化为HPV有症感染者的概率，α₄表示HPV长期感染者转化为HPV无症感染者的概率，γ₁表示HPV无症感染者转化为HPV康复者的概率，γ₂表示HPV有症感染者转化为HPV康复者的概率。

步骤2：建立以最小化HPV有症感染者人数与治疗成本的非线性最优控制问题

根据历史数据，估计仓室模型中的参数。