The estimation from available data of parameters governing epidemics is a major challenge. In addition to usual issues (data often incomplete and noisy), epidemics of the same nature may be observed in several places or over different periods. The resulting possible inter-epidemic variability is rarely explicitly considered. Here, we propose to tackle multiple epidemics through a unique model incorporating a stochastic representation for each epidemic and to jointly estimate its parameters from noisy and partial observations. By building on a previous work, a Gaussian state-space model is extended to a model with mixed effects on the parameters describing simultaneously several epidemics and their observation process. An appropriate inference method is developed, by coupling the SAEM algorithm with Kalman-type filtering. Its performances are investigated on SIR simulated data. Our method outperforms an inference method separately processing each dataset. An application to SEIR influenza outbreaks in France over several years using incidence data is also carried out, by proposing a new version of the filtering algorithm. Parameter estimations highlight a non-negligible variability between influenza seasons, both in transmission and case reporting. The main contribution of our study is to rigorously and explicitly account for the inter-epidemic variability between multiple outbreaks, both from the viewpoint of modeling and inference.


翻译:除了常见问题(数据往往不完全和吵闹)之外,在几个地方或不同时期都可以看到同样性质的流行病,因此可能造成的流行病间差异很少得到明确考虑。在这里,我们提议通过一个独特的模型,将每种流行病的分解代表性纳入一个独特的模型来处理多种流行病,并用杂乱和局部的观察来共同估计其参数。在以往工作的基础上,高斯州-空间模型扩大到一个模型,对同时描述几种流行病及其观察过程的参数产生混杂影响。通过将SAEM算法与卡尔曼型过滤法结合起来,开发了适当的推论方法。对SIR模拟数据的性能进行了调查。我们的方法超越了一种分别处理每个数据集的推论方法。对法国SEIR流感爆发的应用程序也进行了应用,同时提出了一个新的过滤算法版本。参数估计强调了流感季节之间在传输和案例报告方面的不相容的变异性。我们研究的主要贡献是,从多变性的角度,从多变性之间,从多变性的角度,直截然地判断。

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