Model Susceptible-Exposed-Infected-Recovered (SEIR)

Model SEIR adalah model kompartemen penularan penyakit yang membagi populasi menjadi individu yang rentan (susceptible), terpapar (exposed) (terinfeksi tetapi belum menular), menular (infectious), dan sembuh (recovered), kemudian menggambarkan aliran individu antar kompartemen ini seiring waktu. Dengan menambahkan tahap terpapar (laten) pada struktur SIR yang lebih sederhana, model SEIR menangkap penundaan antara infeksi dan penularan yang menjadi ciri banyak penyakit, dan ini merupakan salah satu kerangka kerja utama dalam epidemiologi penyakit menular.

Definition

Model SEIR adalah model penularan kompartemen yang membagi populasi menjadi kelas rentan, terpapar (laten), menular, dan sembuh, serta menggunakan laju transisi antar kelas ini untuk menggambarkan bagaimana suatu epidemi berkembang seiring waktu.

Scope

Entri ini menjelaskan gagasan pemodelan kompartemen, makna kompartemen S, E, I, dan R serta transisi di antaranya, hubungan model-model ini dengan angka reproduksi, dan asumsi penyederhanaan yang dibuatnya. Ini adalah topik referensi metodologis, bukan panduan klinis.

Core questions

• Apa yang diwakili oleh kompartemen S, E, I, dan R, dan bagaimana individu bergerak di antara mereka?
• Mengapa penambahan kompartemen terpapar penting, dan bagaimana SEIR berbeda dari SIR?
• Bagaimana struktur model berhubungan dengan angka reproduksi dasar?
• Asumsi apa, seperti pencampuran homogen, yang dibuat oleh model-model ini?

Key concepts

• Kompartemen rentan (S)
• Kompartemen terpapar / laten (E)
• Kompartemen menular (I)
• Kompartemen sembuh / disingkirkan (R)
• Laju transisi (penularan, progresi, pemulihan)
• Asumsi pencampuran homogen
• Hubungan dengan R0 dan ambang batas

Key theories

Pemodelan epidemi kompartemen

Kermack dan McKendrick memperkenalkan pendekatan kompartemen yang merepresentasikan epidemi sebagai aliran antara kelas rentan, menular, dan sembuh, kerangka kerja yang diperluas oleh model SEIR dengan menyisipkan kompartemen laten (terpapar).

Derivasi R0 generasi berikutnya dalam model kompartemen

Diekmann dan rekan-rekannya menunjukkan bagaimana menurunkan angka reproduksi dasar secara langsung dari struktur model kompartemen melalui matriks generasi berikutnya, menghubungkan laju transisi SEIR dengan perilaku ambang batas model.

Mechanisms

Dalam model SEIR, individu rentan menjadi terpapar pada laju yang bergantung pada kontak dengan individu menular; individu terpapar berkembang ke kelas menular setelah periode laten; individu menular sembuh (atau disingkirkan) setelah periode menular; dan individu yang sembuh umumnya diasumsikan kebal. Aliran-aliran ini ditulis sebagai laju transisi, dan angka reproduksi dasar muncul dari kombinasinya. Bentuk paling sederhana mengasumsikan pencampuran homogen, laju tetap, dan populasi tertutup, dan asumsi-asumsi ini dapat dilonggarkan dengan menambahkan kompartemen untuk usia, struktur spasial, atau kekebalan yang menurun. Kasus khusus SIR menghilangkan kompartemen terpapar ketika periode laten dapat diabaikan.

Clinical relevance

Model kompartemen seperti SEIR mendasari bagaimana analis memproyeksikan lintasan epidemi dan mengeksplorasi, pada tingkat populasi, bagaimana perubahan kontak atau kekebalan akan mengubah penyebaran. Model-model ini adalah kerangka pemodelan referensi yang menggambarkan dinamika populasi dan bukan dasar untuk keputusan diagnostik atau pengobatan individu.

Epidemiology

SEIR dan model kompartemen terkait telah digunakan untuk mempelajari berbagai infeksi dengan tahap laten dan untuk menginterpretasikan data wabah; proyeksi mereka sangat bergantung pada parameter dan struktur yang diasumsikan, sehingga hasilnya sebaiknya dibaca sebagai skenario-dependen daripada perkiraan yang tepat.

History

Kerangka kompartemen berasal dari Kermack dan McKendrick pada tahun 1927. Selama beberapa dekade berikutnya, kerangka ini dikembangkan menjadi keluarga SIR dan SEIR dan disintesis oleh Anderson dan May, sementara metode generasi berikutnya dari Diekmann dan rekan-rekannya menjelaskan bagaimana angka reproduksi mengikuti dari struktur kompartemen.

Debates

Seberapa realistis struktur model harus dibuat?

Model SEIR pencampuran homogen yang sederhana bersifat transparan tetapi dapat salah menyatakan dinamika ketika populasi sangat terstruktur berdasarkan usia atau kontak; seberapa banyak heterogenitas yang harus dibangun menukarkan realisme dengan ketertelusuran dan identifiabilitas, sebuah penilaian pemodelan yang berulang.

Key figures

• William Ogilvy Kermack
• Anderson Gray McKendrick
• Roy Anderson
• Robert May
• Odo Diekmann
• Matt Keeling

Seminal works

• kermack-mckendrick-1927
• diekmann-1990
• anderson-may-1991

Frequently asked questions

Apa perbedaan antara model SIR dan SEIR?

Model SEIR menambahkan kompartemen terpapar (laten) untuk individu yang terinfeksi tetapi belum menular, sedangkan model SIR menghilangkan tahap ini dan mengasumsikan individu menjadi menular segera setelah mereka terinfeksi.

Apa arti kompartemen 'terpapar'?

Ini mewakili orang-orang yang telah terinfeksi tetapi masih dalam periode laten dan belum dapat menularkan agen; mereka kemudian berkembang ke kompartemen menular.