2010-2021年全球病毒性下呼吸道疾病发作、住院及按病因分类的临床结局

《Infectious Diseases and Therapy》：Global Viral Lower Respiratory Disease Episodes, Hospitalisations, and Clinical Outcomes by Aetiology, 2010–2021

　　

摘要：病毒性下呼吸道疾病（LRTD）是全球发病率和死亡率的主要原因，但病原体特异性估计仍有限。研究人员旨在量化2010年至2021年按病因分类的全球病毒性LRTD发作、住院及严重临床结局的负担。方法：研究人员利用全球疾病负担（GBD）2021建模框架，为204个国家和地区、21个地区和7个超级区域生成2010年至2021年病毒性LRTD发病率、住院及临床结局的估计值。针对五种病毒类别生成了病因特异性估计：流感、呼吸道合胞病毒（RSV）、人偏肺病毒（hMPV）、SARS-CoV-2和“其他”病毒病原体。数据输入包括监测系统、临床信息学、已发表文献、调查和生命登记。使用DisMod-MR 2.1（一种用于疾病发病率的GBD贝叶斯元回归工具）估计病毒性LRTD发病率。然后，研究人员应用地点特异性入院标量（根据医疗保健可及性进行调整）得出住院人数。使用元回归——贝叶斯正则化修整模型估计病因特异性临床结局比例——包括重症监护病房（ICU）需求、有创机械通气（IMV）需求和院内死亡率。然后将这些比例应用于住院估计值。使用已建立的GBD COVID-19方法估计COVID-19发病率和住院人数。所有估计值均以95%不确定性区间（UI）报告。结果：全球范围内，病毒性LRTD发作从2010年的8230万（95% UI 7640万–8820万）增加到2019年的9490万（8880万–1.012亿），而发作率保持相对稳定，约为每10万人口1200例。同期，住院率增加了40%，从每10万人口103.7（96.1–111.4）增至145.4（134.6–156.4）。2020年和2021年，SARS-CoV-2的出现导致负担急剧增加，2020年发作超过11亿，2021年超过15亿。在此期间（2020–2021年），与流感、RSV和hMPV相关的发作和住院率下降了近50%。2010年至2019年间，全球ICU需求率从每10万人口16.1（14.3–18.0）增至23.7（21.0–26.6），IMV需求从7.5（6.7–8.4）增至11.2（10.0–12.6），院内死亡率从9.4（8.4–10.5）增至13.9（12.3–15.6）。2020–2021年，SARS-CoV-2主导了严重结局，2021年院内死亡率达到每10万人口87.7（83.3–92.2）。在整个研究期间，老年人始终经历最高的严重结局率，并观察到显著的区域差异。结论：2020年之前，全球病毒性LRTD发病率保持稳定；然而，住院和严重结局大幅增加，表明临床严重性和医疗保健需求上升。COVID-19大流行深刻改变了全球病毒性LRTD格局，导致住院、重症监护使用和死亡率空前增加，同时在2020年和2021年抑制了其他呼吸道病毒。这些发现表明全球严重病毒性LRTD负担沉重，且存在显著的年龄和区域差异，强调了持续进行病因特异性监测、加强医疗保健能力以及公平获得预防和治疗干预措施的重要性。

**论文解读文章：2010-2021年全球病毒性下呼吸道疾病发作、住院及按病因分类的临床结局**

**研究背景与问题**

病毒性下呼吸道疾病（viral lower respiratory tract disease, LRTD）是全球发病率和死亡率的主要来源，但既往研究多集中于全因LRTD的整体负担，尚缺乏按特定病毒病原体（如流感、呼吸道合胞病毒（respiratory syncytial virus, RSV）、人偏肺病毒（human metapneumovirus, hMPV）及SARS-CoV-2）进行长时间跨度的、全球一致的负担评估。尤其自2019年底COVID-19大流行暴发后，病毒性LRTD的流行病学格局发生了根本性改变，然而，大流行期间及之前各病毒病因的量化负担、住院率及严重临床结局（如重症监护病房（intensive care unit, ICU）需求、有创机械通气（invasive mechanical ventilation, IMV）需求及院内死亡）的系统性研究仍十分有限。此外，全球不同地区、不同年龄组之间的差异也未得到充分刻画。因此，研究人员开展此项研究，旨在利用全球疾病负担（Global Burden of Disease, GBD）2021建模框架，首次提供2010-2021年间覆盖204个国家和地区、按病毒病因分类的病毒性LRTD发作、住院及住院后严重结局的全球综合性估计，以填补关键证据空白。

**研究内容与结论**

研究人员利用GBD 2021建模框架，整合了来自监测系统、临床信息学、已发表文献、调查及生命登记的多源数据，对流感、RSV、hMPV、SARS-CoV-2及“其他”病毒病原体五类病因的病毒性LRTD负担进行了估计。研究覆盖204个国家和地区，按年龄、性别、地区分层，时间跨度为2010-2021年。主要结论包括：2010-2019年间，全球病毒性LRTD发作率保持相对稳定（约每10万人口1200例），但住院率显著上升40%，ICU需求、IMV需求及院内死亡率分别增加约47%、49%和48%，表明临床严重性及医疗需求在COVID-19大流行前已逐步攀升。2020-2021年，SARS-CoV-2导致病毒性LRTD负担空前激增，2021年发作数超过15亿例，住院率及严重结局率较前增加5-8倍；同时，流感、RSV和hMPV相关的发作和住院率下降近50%。老年人（≥65岁）始终是严重结局的高危人群，且区域差异显著，如东欧地区在大流行期间住院率飙升，而澳大拉西亚地区增幅较小。该研究发表在《Infectious Diseases and Therapy》上，首次在统一框架下同时追踪五种病毒病因及三种严重临床终点，为全球卫生系统规划、资源分配及大流行后病原体再流行模式评估提供了关键基线。

**主要关键技术方法**

1. **贝叶斯元回归流行病学疾病建模工具（DisMod-MR 2.1）**：用于估计病毒性LRTD发病率，整合不同来源的发病率、患病率、缓解率和死亡率数据，并采用社会经济指数（Socio-demographic Index, SDI）和医疗保健可及性与质量指数（Healthcare Access and Quality Index, HAQ Index）作为协变量。
2. **病因特异性比例模型**：在DisMod-MR 2.1中运行hMPV、流感、RSV及“其他”病毒的病因比例模型，通过归一化后乘以总发病率得到病因特异性发作数。
3. **元回归-贝叶斯正则化修整模型（MR-BRT）**：用于估计ICU需求、IMV需求和院内死亡等临床结局比例，以及COVID-19感染-检测-住院-死亡比率的建模。
4. **住院率标量调整**：基于美国（Merative MarketScan）、波兰（波兰国家健康基金患者索赔）和台湾（台湾全民健康保险索赔）三个高收入地区的数据，结合HAQ指数进行医疗可及性调整，推导每个地点的住院率。
5. **COVID-19特异性建模**：采用GBD 2021中已建立的COVID-19方法，估计每日感染、无症状比例、感染-住院及感染-死亡比率，并调整检测和住院延迟。
（注：样本队列来源包括上述三个高收入地区的保险索赔数据，以及全球系统性文献检索和监测数据。）

**研究结果**

**病毒性LRTD发作与住院**
通过DisMod-MR 2.1建模发现，2010-2019年全球病毒性LRTD发作数从8230万增至9490万，但发作率（每10万人口约1200例）保持稳定。同期住院率从每10万人口103.7增至145.4，增长40%。2020-2021年SARS-CoV-2出现后，发作数激增至11亿（2020年）和15亿（2021年），住院率较2019年上升89%。区域分析显示，2010-2019年南亚发作率最高，高收入北美住院率最高；2020-2021年东欧住院率异常高（每10万人口1426例），而澳大拉西亚增幅较小。

**病毒性LRTD发作的病因分布**
基于病因比例模型，2010-2019年流感、RSV、hMPV及其他病毒的年发作率基本稳定，流感在老年人中最高，RSV在<5岁儿童中最高，hMPV呈双峰分布（婴幼儿和老年人）。2020-2021年，非COVID病毒发作率下降近50%，流感从每10万人口469.7降至227.8，RSV从161.0降至79.0。SARS-CoV-2主导所有年龄组的发作，但女性在<85岁年龄组中发作率高于男性。

**病毒性LRTD住院的病因分布**
通过住院标量调整，2010-2019年各病因住院率稳步上升，流感住院率年均增加4.5%-6.0%，RSV增加1.5%-3.7%，hMPV增加2.0%-3.8%。2020-2021年非COVID住院率显著下降，hMPV从每10万人口17.1降至7.5，RSV从13.5降至6.8，流感从66.4降至33.6。SARS-CoV-2住院率在老年人中最高，与发作峰值（15-24岁）不同。

**全球病毒性LRTD临床结局**
运用MR-BRT模型估计临床结局比例，2010-2019年ICU需求率从每10万人口16.1增至23.7，IMV需求从7.5增至11.2，院内死亡率从9.4增至13.9。2020-2021年，SARS-CoV-2导致ICU需求率升至112.0（2020年）和187.0（2021年），院内死亡率达53.7和87.7，为前水平的5-8倍。

**按病因分类的全球病毒性LRTD临床结局**
通过病因特异性结局模型，2010-2019年流感相关ICU需求率从8.6增至13.8，IMV需求从4.7增至7.6（每10万人口）。SARS-CoV-2相关ICU需求率在2020-2021年达101和180，IMV需求达48.1和86.0，院内死亡率达46.8和83.7，远超其他病原体（0.92-4.18）。老年人（≥85岁）中流感相关ICU需求率高达每10万人口734.8，院内死亡率超过440。新生儿（早期新生儿）中RSV相关IMV需求率为17.4。

**讨论与结论**

讨论部分强调，该研究首次提供了2010-2021年按五种病毒病因和三种严重临床终点（ICU需求、IMV需求、院内死亡）的全球一致评估，填补了病原体特异性负担随时间变化的空白。研究揭示了2010-2019年发作率稳定但住院和严重结局上升的趋势，提示临床严重性增加，可能与合并症增多、诊断能力提升或病毒毒力变化有关。COVID-19大流行导致SARS-CoV-2主导的负担空前激增，同时抑制了其他呼吸道病毒传播，这反映了公共卫生措施（如社交距离、佩戴口罩）的间接效果。区域差异显著，东欧因疫苗犹豫和医疗系统薄弱而负担加重，东亚和澳大拉西亚因严格公卫应对而控制较好。老年人始终是最脆弱群体，基因免疫衰老和合并症高发是主要原因。研究还指出，高收入地区住院率标量可能低估低资源环境下的实际负担，且诊断差异（如PCR检测可及性）可能导致病因低估。

结论部分翻译：
本分析提供了2010年至2021年按病毒病因、年龄和性别分类的全球病毒性LRTD发作、住院及关键临床结局（包括ICU需求、IMV需求和院内死亡）的全面估计。2010年至2019年间，全球病毒性LRTD发作率保持相对稳定，约为每10万人口1200例，发作数从2010年的8230万增至2019年的9490万，而住院率增加了约40%，表明COVID-19大流行前临床严重性和医疗需求上升。在2020年和2021年，SARS-CoV-2导致病毒性LRTD负担空前增加，发作数超过11亿和15亿，住院相应增加，而同期非COVID病毒病因负担下降。严重结局（包括ICU需求、机械通气和院内死亡率）也大幅上升，老年人始终经历更高比率，且负担存在显著区域差异。总体而言，这些发现凸显了全球多种病毒性LRTD的沉重疾病负担，强调了持续进行病因特异性监测、加强临床能力以及公平获得预防和治疗干预措施的必要性，以增强应对未来呼吸道威胁的韧性。