Optimal vaccination strategies for epidemics in metropolitan areas

Resumo

Este estudo apresenta um modelo matemático para estratégias de vacinação ótimas em áreas metropolitanas interconectadas, considerando padrões de deslocamento. O modelo epidemiológico utilizado é um modelo SEIR compartimental, com uma taxa de vacinação para cada cidade atuando como uma função controle, e os padrões de deslocamento são incorporados através de uma matriz de adjacência ponderada e um parâmetro que pondera períodos diurnos e noturnos. O problema de controle ótimo (OC) é formulado para minimizar um custo funcional que considera o número de hospitalizações e vacinas, incluindo restrições de um limite de disponibilidade semanal e um limite de aplicação de vacinas por unidade de tempo, levando a restrições de controle-estado misto e de estado puro. As principais descobertas deste trabalho são as desigualdades para o número básico de reprodução, particularmente no caso de uma área metropolitana, e a análise do problema de controle ótimo. Análises teóricas e simulações numéricas fornecem insights sobre a dinâmica da doença e a eficácia das medidas de controle. A pesquisa destaca a importância de priorizar a vacinação na capital para reduzir a propagação da doença mais rapidamente, como representado em nossas simulações numéricas, especialmente quando apresenta taxas de contato mais altas. Este modelo serve como uma ferramenta para melhorar a alocação de recursos no controle de epidemias em regiões metropolitanas. Pesquisas futuras irão refinar esta estratégia e explorar aspectos teóricos de problemas de controle afinados restritos. O estudo contribui significativamente para a nossa compreensão da dinâmica de epidemias em áreas metropolitanas e o papel do OC na mitigação de surtos de doenças.

Ficha do documento

Tipo

Dissertação

Ano

2023

Instituição

Fundação Getulio Vargas

Fonte

Repositório da FGV

Idioma

Inglês

Acesso

Não informado

Identificador

oai:repositorio.fgv.br:10438/34154

Temas

Planejamento Urbano

Palavras-chave

EpidemiologiaTeoria do controle ótimoVacinaçãoRegiões metropolitanasOtimização matemáticaEpidemiologia - Modelos matemáticosTeoria do controle