Modelling of HIV transmission in a megapolis demonstrated by the example of St Petersburg

Abstract

Проведено исследование математических моделей процесса распространения ВИЧ инфекции. В качестве основной выбрана SI модель распространения ВИЧ инфекции в результате социальной дезадаптации. Для определения исходных данных модели была поставлена задача их анализа, которая впоследствии показала недостатки работы существующих статистических служб. Исходный набор основан на результатах 2016 года. Результаты моделирования показали малое влияние данных статистики по ВИЧ в отношении кривой развития эпидемического процесса. При анализе распространенности результаты моделирования показывают ключевой переход в 2014 году. В данный период распространенность преодолела порог в 1%. Следующими были проанализированы параметры модели, внутренняя динамика популяции инфицированных и здоровых. В период 2009-2011 годов модельные данные о заболеваемости начинают расходиться со статистическими. Рост распространенности сопровождает уменьшение заболеваемости. Данное расхождение возможно при применении АРВТ терапии и служит показателем эффективности данного метода. В работе были выявлены другие признаки эффективности применения терапии, а также выбраны признаки, которые требуют отдельного внимания для нераспространения инфекции. Также сделаны акценты на истории развития эпидемии, особенностях работы различных служб, математическом расчете используемой модели, особенностях Санкт-Петерубрга в сравнении с регионами. Дополнительно в рамках работы выявлены задачи, требующих дальнейшего изучения.

Different types of mathematical models of the spread of HIV infection have been studied. The model of the spread of HIV infection in the conditions of social maladjustment is chosen most appropriate for St. Petersburg. To calculate the initial data of the model, the task of searching data in statistical services data was set. Subsequently, shortcomings in the work of the existing statistical services were identified. The original dataset is based on the results of 2016. The simulation results have showed a slight effect of differences in HIV statistics on the development curves of the epidemic process. Analyzing the prevalence the results show a key point in 2014. For this period, the prevalence has overcome 1% epidemic limit. The model parameters and internal population dynamics were analyzed. Model incidence data began to diverge from statistical (2009-2011 period). The increase in prevalence is accompanied by a decrease in incidence. This is possible with the use of ART and serves as an indicator of it's effectiveness. Other signs of the efficency of using this therapy and signs that require additional attention to stop the spread of infection were identified in the study. Emphasis was placed on the history of the epidemic, the peculiarities of the work of various services, the mathematical calculation of the chosen model, the peculiarities of St. Petersburg in comparison with the other regions. Additionally, the study identified tasks that require further research.