The prevalence of COVID-19 has been the most serious health challenge of the 21th century to date, concerning national health systems on a daily basis, since December 2019 when it appeared in Wuhan City. Prediction of pandemic spread plays an important role in effectively reducing this highly contagious disease. Nevertheless, most of the proposed mathematical methodologies, which aim to describe the dynamics of the pandemic, rely on deterministic models that are not able to reflect the true nature of the spread of COVID. In this paper, we propose a SEIHCRDV model - an extension of the classic SIR compartmental model - which also takes into consideration the populations of exposed, hospitalized, admitted in intensive care units (ICU), deceased and vaccinated cases, in combination with an unscented Kalman filter (UKF), providing a dynamic estimation of the time dependent parameters of the system. Apparently, this new consideration could be useful for examining also other pandemics. We examine the reliability of our model over a long period of 265 days, where we observe two major waves of infection, starting in January 2021 which signified the start of vaccinations in Europe, providing quite encouraging predictive performance. Finally, special emphasis is given to proving the non-negativity of SEIHCRDV model, to achieve a representative basic reproductive number R0 and to investigating the existence and stability of disease equilibriums in accordance with the formula produced to estimate R0.


翻译:自2019年12月在武汉市出现以来,COVID-19的流行一直是21世纪以来最严重的卫生挑战,自2019年12月以来,它每天都涉及国家卫生系统,预测流行病的蔓延在有效减少这种高度传染性疾病方面发挥着重要作用,然而,大多数旨在描述该流行病动态的拟议数学方法,都依赖无法反映COVID传播真实性质的决定性模式。我们在本文件中提议SEIHCHRDV模式——经典SIR分包模式的延伸——它也考虑到受感染、住院、入院、被集中护理单位收治、死亡和接种疫苗的人群,再加上不鼓励的Kalman过滤器(UKF),对该系统的时间依赖性参数进行了动态估计。显然,这种新的考虑对于检查其他流行病也可能有用。我们研究了我们的模式在265天的长时期内的可靠性,我们观察了两种主要感染波,从2021年1月开始,标志着欧洲疫苗接种的开始,提供了相当令人鼓舞的预测性表现。最后,特别强调的是SERHCF的稳定性模型和S-RA的稳定性。

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