Phạm Thị Thu Hoa * Phạm Thị Thu Hường

* Tác giả liên hệ (ptthoa@agu.edu.vn)

Abstract

Stage-structured models consider development processes which are divided by different developmental stages. These models are common statistical models in disease progressions and biological development of plants and animals. A Bayesian approach based on deterministic transformations in the Metropolis-Hastings algorithm is considered the most accurate estimate to estimate parameters for these stage-structured models. The main purpose of this paper is to evaluate the appropriate sample size for the given stage-structured model by applying the Bayesian approach to estimate parameters. The results of the proposed sample size assessment method are very useful in finding out the sample size at each sampling time and the appropriate number of sampling times for designing experiments. The results of this sample size assessment are also applied to COVID-19 incubation period data. This study on the COVID-19 incubation period is a continuation of previous studies and has implications for pandemic prevention.

Keywords: Bayesian analysis, incubation period of COVID-19, multi-stage models, stage duration data, stage frequency data

Tóm tắt

Mô hình cấu trúc giai đoạn nghiên cứu quá trình phát triển được phân chia theo từng giai đoạn. Mô hình này rất phổ biến trong nghiên cứu sự phát triển của các loại bệnh và sự phát triển sinh học của thực vật và động vật. Cách tiếp cận Bayes nhúng phép biến đổi tham số vào thuật toán Metropolis-Hastings được sử dụng để ước lượng các tham số cho các mô hình này cho đến nay được đánh giá là cách tiếp cận chính xác với các nghiên cứu thực nghiệm. Mục đích chính của bài viết là áp dụng phương pháp tiếp cận Bayes ước lượng tham số trong mô hình cấu trúc giai đoạn không xuất hiện tỷ lệ chết cho các nghiên cứu mô phỏng để xác định cỡ mẫu thích hợp cho mô hình cấu trúc với các giai đoạn cho trước. Kết quả của việc đánh giá cỡ mẫu này được áp dụng cho dữ liệu thời gian ủ bệnh của COVID-19. Nghiên cứu trên dữ liệu này được xem là sự tiếp nối của các nghiên cứu trước và có ý nghĩa trong công tác phòng chống đại dịch.

Từ khóa: Dữ liệu phát triển theo giai đoạn, dữ liệu tần số theo giai đoạn, giai đoạn ủ bệnh của COVID-19, mô hình cấu trúc giai đoạn, phân tích Bayes

Article Details

Tài liệu tham khảo

Backer, J.A., Klinkenberg, D., & Wallinga, J. (2020). Incubation period of 2019 novel coronavirus infections among travellers from Wuhan, china, Eurosurveillance,  25(5).

De Valpine, P., & Knape, J. (2015). Estimation of general multistage models from cohort data, Journal of Agricultural, Biological, and Environmental Statistics, 20(1), 140-155.

Goel, K., & Kumar, A. (2020). Nonlinear dynamics of a time-delayed epidemic model with two explicit aware classes, saturated incidences, and treatment, Nonlinear Dynamics, 101, 1693-1715.

Hoeting, J., Tweedie, R., & Olver, C. (2003). Transform estimation of parameters for stagefrequency data, Journal of American Statistical Association, 98, 503-514.

Knape, J., Daane, K., & De Valpine, P. (2014). Estimation of stage duration distributions and mortality under repeated cohort censuses, Biometrics, 70(2), 346-355.

Knape, J., & De Valpine, P. (2016). Monte Carlo estimation of stage structured development from cohort data, Ecology, 97(4), 992-1002.

Mingyue, Q. I.U., Tao, H.U., & Hengjian, C. U. I. (2020). Parametric estimation for the incubation period distribution of covid-19 under doubly interval censoring, Acta Mathematicae Applicatae Sinica, 43(2), 200-210.

Pham, H., & Branford, A. (2016). Exploring parameter relations for multi-stage models in stagewise constant and time dependent hazard rates, Australian & New Zealand Journal of Statistics, 58(3), 357-376.

Pham, H., Nur, D., Pham, H.T.T., & Branford, A. (2019). A Bayesian approach for parameter estimation in multi-stage models, Communications in Statistics-Theory and Methods, 48(10), 2459-2482.

Pham, H., & Pham, H.T.T. (2019). A Bayesian approach for multi-stage models with linear time-dependent hazard rate, Monte Carlo Methods and Applications, 25(4), 307-316.

Rai, B., Shukla, A., & Dwivedi, L. K. (2021). Incubation period for covid-19: a systematic review and meta-analysis, Journal of Public Health, 30, 1-8.

Read, K., & Ashford, J. (1968). A system of models for the life cycle of a biological organism, Biometrika, 55(1), 211-221.

Robert, C., & Casella, G. (2009). Introducing Monte Carlo Methods with R, Springer Science & Business Media.

Schuh, H., & Tweedie, R. (1979). Parameter estimation using transform estimation in time-evolving models, Mathematical Biosciences, 45(1), 37-67.

Wang, Y., Wei, Z., & Cao, J. (2020). Epidemic dynamics of influenza-like diseases spreading in complex networks, Nonlinear Dynamics, 101, 1801-1820.

Yin, M.Z., Zhu, Q.W., & La, X. (2021). Parameter estimation of the incubation period of covid-19 based on the doubly interval-censored data model, Nonlinear Dynamics, 106(2), 1347-1358.