李子悅,方珈文,林凱程
1.510515 廣東省廣州市,南方醫(yī)科大學(xué)衛(wèi)生管理學(xué)院
2.510515 廣東省廣州市,南方醫(yī)科大學(xué)南方醫(yī)院
糖尿病是主要的慢性非傳染性疾病之一,近年來該病的患病率與死亡率不斷上升,給個(gè)人和社會(huì)發(fā)展造成沉重的經(jīng)濟(jì)與疾病負(fù)擔(dān)[1]。據(jù)國(guó)際糖尿病聯(lián)盟2021 年統(tǒng)計(jì)[2],全球有5.37 億人患有糖尿病,較2000 年增加了約3.5 倍(2000 年糖尿病患病人數(shù)為1.51 億),其中近半數(shù)的糖尿病患者尚未確診,說明很多患者并不知曉自己已患病。目前中國(guó)糖尿病患者最多(1.41 億),約占全球糖尿病患者的1/4,其中絕大多數(shù)為2 型糖尿病患者,提示中國(guó)應(yīng)及時(shí)采取有效綜合措施防控2 型糖尿病,改善民眾健康水平。有研究發(fā)現(xiàn)糖尿病患者的心血管疾病患病率較高,心血管并發(fā)癥是糖尿病患者死亡的主要原因[3]。2 型糖尿病一般與城市化、老齡化、超重肥胖與遺傳易感性相關(guān)[4],超重與肥胖是其主要危險(xiǎn)因素[5-6]。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,人們的生活方式與飲食結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化,肥胖患病率不斷上升[7],預(yù)計(jì)糖尿病疾病負(fù)擔(dān)將持續(xù)上升。既往研究側(cè)重我國(guó)2 型糖尿病疾病負(fù)擔(dān)與趨勢(shì)分析[8],較少涉及疾病負(fù)擔(dān)預(yù)測(cè)及歸因分析,預(yù)測(cè)方法一般用到貝葉斯-時(shí)期-隊(duì)列分析、線性回歸模型等[9-10],較少使用自回歸移動(dòng)平均模型(ARIMA,ARIMA 模型預(yù)測(cè)精度高,常用于醫(yī)學(xué)預(yù)測(cè)研究)。因此,本研究利用2019 年全球疾病負(fù)擔(dān)研究(GBD 2019)數(shù)據(jù)庫(kù)分析1990—2019 年中國(guó)歸因于高BMI 的2 型糖尿病疾病負(fù)擔(dān)情況,并構(gòu)建ARIMA 模型預(yù)測(cè)2020—2024 年的疾病負(fù)擔(dān)情況,旨在了解中國(guó)2 型糖尿病防控形勢(shì),為相關(guān)政府部門制定2型糖尿病相關(guān)預(yù)防政策和措施提供數(shù)據(jù)借鑒。
本研究的資料來源于GBD 2019(https://vizhub.healthdata.org)。GBD 由美國(guó)華盛頓大學(xué)健康計(jì)量與評(píng)估研究所(IHME)牽頭,收集不同來源的疾病和危險(xiǎn)因素的可用數(shù)據(jù),應(yīng)用全面的統(tǒng)計(jì)模型,對(duì)全球204個(gè)國(guó)家和地區(qū)的369 種疾病或傷害的疾病負(fù)擔(dān)進(jìn)行估計(jì)[11],同時(shí)對(duì)87 種危險(xiǎn)因素的歸因疾病負(fù)擔(dān)進(jìn)行系統(tǒng)梳理[12],為詳細(xì)和廣泛地了解全球健康趨勢(shì)和新出現(xiàn)的挑戰(zhàn)提供有力的基礎(chǔ)[13]。本研究對(duì)GBD 進(jìn)行數(shù)據(jù)篩選,選擇地區(qū)為“China”“Global”,死亡原因?yàn)椤癉iabetes mellitus type 2”,危險(xiǎn)因素為“High bodymass index”,指標(biāo)為“DALYs”“Deaths”,年齡為“Age-standardized” 及17 個(gè) 年 齡 組“<20、20~24、25~29……90~94、>95 歲”,年份為“1990—2019 年”。
本研究采用傷殘調(diào)整壽命年(DALYs)、DALYs 率、標(biāo)化DALYs 率評(píng)估2 型糖尿病疾病負(fù)擔(dān),用死亡人數(shù)、死亡率、標(biāo)化死亡率描述疾病死亡情況,相關(guān)指標(biāo)均采用GBD 2019 全球標(biāo)準(zhǔn)人口進(jìn)行年齡標(biāo)準(zhǔn)化[14],變化率=(2019 年指標(biāo)值-1990 年指標(biāo)值)/1990 年指標(biāo)值×100%。本研究將BMI 在25.0~<30.0 kg/m2定義為超重,BMI ≥30.0 kg/m2定義為肥胖[15]。
1.3.1 聯(lián)結(jié)點(diǎn)回歸模型(JRM),又稱分段回歸模型,由幾個(gè)連續(xù)的線性模型組成,常被用于描述疾病流行病學(xué)特征的變化趨勢(shì)[16],其優(yōu)勢(shì)在于能夠判斷不同時(shí)段的變化是否具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。通過擬合聯(lián)結(jié)點(diǎn)回歸模型,計(jì)算不同時(shí)段的年度變化百分比(APC)、平均年度變化百分比(AAPC)以及相應(yīng)的95%CI,并通過置換檢驗(yàn)確定模型最終的聯(lián)結(jié)點(diǎn)數(shù)及P 值。當(dāng)APC 或AAPC的95%CI 包含0 時(shí),說明變化無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,反之說明變化有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
1.3.2 ARIMA 模型是時(shí)間序列分析法最常用的模型之一[17],又稱自回歸滑動(dòng)平均混合模型,由自回歸模型與滑動(dòng)平均模型組成。ARIMA 模型包含3 個(gè)參數(shù),分別是自回歸階數(shù)(p)、差分階數(shù)(d)、移動(dòng)平均階數(shù)(q),一般模型的形式為ARIMA(p,d,q)。根據(jù)赤池信息準(zhǔn)則(AIC)、貝葉斯準(zhǔn)則(BIC)篩選最優(yōu)模型類型和參數(shù)。運(yùn)用Box-Ljung 檢驗(yàn)對(duì)模型殘差進(jìn)行白噪聲檢驗(yàn)。當(dāng)P>0.05 時(shí),說明通過白噪聲檢驗(yàn),可用于外推預(yù)測(cè),否則需要重新建模。用預(yù)測(cè)值與實(shí)際值得到的相對(duì)誤差、模型的平均絕對(duì)誤差(MAE)、平均絕對(duì)百分比誤差(MAPE)、均方誤差(MASE)及均方根誤差(RMSE)判斷模型預(yù)測(cè)效果,參數(shù)值越小模型預(yù)測(cè)性能越好。MAE<10、MASE<1 時(shí),提示模型精度高[17]。
運(yùn)用Excel 建立1990—2019 年中國(guó)歸因于高BMI的2 型糖尿病DALYs 和死亡數(shù)據(jù)庫(kù),對(duì)疾病負(fù)擔(dān)趨勢(shì)進(jìn)行描述分析。運(yùn)用Joinpoint 4.2.0.1 軟件對(duì)1990—2019 年中國(guó)歸因于高BMI 的2 型糖尿病標(biāo)化DALYs 率和標(biāo)化死亡率進(jìn)行聯(lián)結(jié)點(diǎn)回歸模型擬合,分析疾病負(fù)擔(dān)不同時(shí)段的變化。運(yùn)用RStudio 1.1.456 軟件構(gòu)建ARIMA模型,將1990—2016 年中國(guó)人群歸因于高BMI 的2 型糖尿病疾病負(fù)擔(dān)數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練集,用2017—2019 年數(shù)據(jù)作為測(cè)試集,采用R 語(yǔ)言“forecast”“tseries”包中auto.arima 等函數(shù)實(shí)現(xiàn)模型構(gòu)建。
1990—2019 年,我國(guó)歸因于高BMI 的2 型糖尿病DALYs 率和死亡率均呈上升趨勢(shì),經(jīng)過年齡標(biāo)準(zhǔn)化后,變化幅度稍微減小,但趨勢(shì)不變(圖1)。歸因于高BMI 的2 型糖尿病DALYs 從77.18 萬人年增至373.76萬人年,標(biāo)化DALYs 率從80.21/10 萬增至181.54/10 萬,增長(zhǎng)幅度為126%;死亡數(shù)從1.05 萬人增至4.75 萬人,標(biāo)化死亡率從1.25/10 萬增至2.39/10 萬,增長(zhǎng)幅度為91%(表1)。
表1 1990—2019 年中國(guó)歸因于高BMI 的2 型糖尿病疾病負(fù)擔(dān)情況Table 1 Disease burden of type 2 diabetes attributable to high BMI in China,1990—2019
圖1 1990—2019 年中國(guó)歸因于高BMI 的2 型糖尿病疾病負(fù)擔(dān)變化趨勢(shì)Figure 1 Trends in disease burden of type 2 diabetes attributable to high BMI in China,1990-2019
1990—2019 年,中國(guó)男性歸因于高BMI 的2 型糖尿病的標(biāo)化DALYs 率及標(biāo)化死亡率呈快速上升趨勢(shì),女性標(biāo)化DALYs 率平緩上升,標(biāo)化死亡率先上升后下降,再逐漸緩慢上升。1990 年,我國(guó)男性歸因于高BMI 的2 型糖尿病的標(biāo)化DALYs 率和標(biāo)化死亡率均低于女性,2010 年開始男性標(biāo)化DALYs 率開始超過女性,2014 年男性標(biāo)化死亡率也超過女性,此后一直高于女性。1990—2019 年,男性標(biāo)化DALYs 率從71.48/10 萬增至195.12/10 萬,女性從88.84/10 萬增至167.70/10 萬,男性標(biāo)化死亡率從1.00/10 萬增至2.47/10 萬,女性從1.49增至2.35/10 萬。標(biāo)化DALYs 率和標(biāo)化死亡率男女性別比范圍分別是0.80~1.07 和0.67~1.05,見圖2。
1990—2019 年不同年齡組歸因于高BMI 的2 型糖尿病的DALYs 率和死亡率整體呈上升趨勢(shì),且隨年齡增加明顯增加。20 歲以下人群DALYs 率基本為0,在20~29 歲處于較低水平,在30 歲后迅速增加,70~74歲年齡組人群DALYs 率最高。人群死亡率在44 歲以下基本為0,在45 歲后迅速增加,在75~79 歲年齡組達(dá)到第一個(gè)高峰,在95 歲以上年齡組達(dá)到最高峰。1990~2019 年,人群DALYs 率高峰基本維持在65~69歲年齡組(1990 年337.47/10 萬,2019 年711.09/10萬)和70~74 歲年齡組(1990 年323.64/10 萬,2019 年730.47/10 萬),人群死亡率高峰維持在95 歲以上(1990年12.78/10 萬,2019 年33.29/10 萬),見圖3。
圖3 1990—2019 年不同年齡組歸因于高BMI 的2 型糖尿病疾病負(fù)擔(dān)變化趨勢(shì)Figure 3 Trends in disease burden of type 2 diabetes attributable to high BMI by age group,1990—2019
1990—2019 年的整體趨勢(shì)結(jié)果顯示,經(jīng)年齡標(biāo)準(zhǔn)化后,中國(guó)歸因于高BMI 的2 型糖尿病的DALYs 率和死亡率整體呈上升趨勢(shì)(AAPC 分別為2.85%和2.32%,均P<0.05)。與全球相比,我國(guó)歸因于高BMI 的2 型糖尿病的DALYs 率和死亡率整體增速均較高(全球AAPC 分別為1.93%和1.47%,均P<0.05)。
不同時(shí)期結(jié)果顯示,1990—2019 年我國(guó)標(biāo)化DALYs 率共有4 個(gè)拐點(diǎn)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),分別是2000、2004、2014、2017 年,1990—2000 年呈上升趨勢(shì),2000—2004 年增速最快(APC=7.33%),隨后增速平穩(wěn),2017—2019 年開始明顯增加。1990—2019年我國(guó)標(biāo)化死亡率也有4 個(gè)拐點(diǎn)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,分別是1996、2004、2007、2015 年,1990—1996 年呈上升趨勢(shì),1996—2004 年增速最快(APC=5.57%),2004—2007 年呈下降趨勢(shì)(APC=-1.11%),隨后平穩(wěn)增加,2015—2019 年開始明顯增加,見表2。
表2 中國(guó)及全球歸因于高BMI 的2 型糖尿病疾病負(fù)擔(dān)變化情況的Joinpoint 回歸分析Table 2 Joinpoint regression analysis of changes in disease burden of type 2 diabetes attributable to high BMI in China and globally
由auto.arima 函數(shù)得到AIC 與BIC 最小的中國(guó)歸因于高BMI 的2 型糖尿病DALYs 模型為ARIMA(2,1,0)(AIC=89.6,BIC=94.64)。對(duì)模型殘差序列進(jìn)行白噪聲檢驗(yàn),延遲6 階、12 階統(tǒng)計(jì)量分別為χ2=4.706(P=0.582)、χ2=7.158(P=0.847),差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,提示為白噪聲,所擬合模型合格。圖4 中,紅線為實(shí)際值,黑色虛線為訓(xùn)練集的擬合值,藍(lán)色點(diǎn)為測(cè)試集的預(yù)測(cè)值,淺灰色區(qū)域?yàn)轭A(yù)測(cè)值95%CI 值,深灰色區(qū)域?yàn)轭A(yù)測(cè)值80%CI。2017—2019 年標(biāo)化DALYs 率預(yù)測(cè)值基本在95%CI 內(nèi)(圖4),預(yù)測(cè)值與實(shí)際值的相對(duì)誤差為0.16%~3.96%(表3)。DALYs 預(yù)測(cè)模型的MAPE、MAE、MASE及RMSE分別是0.564%、0.722、0.206及1.103(表4),均說明模型預(yù)測(cè)性能好。
表3 中國(guó)歸因于高BMI 的2 型糖尿病標(biāo)化DALYs 率和標(biāo)化死亡率預(yù)測(cè)值與實(shí)際值Table 3 Predicted values and actual values of standardized DALYs rate and standardized mortality of type 2 diabetes attributable to high BMI in China
表4 中國(guó)歸因于高BMI 的2 型糖尿病標(biāo)化DALYs 率和標(biāo)化死亡率ARIMA 預(yù)測(cè)模型擬合精度Table 4 Fitting precision of ARIMA prediction model for standardized DALYs and standardized mortality of type 2 diabetes attributable to high BMI in China
圖4 ARIMA(2,1,0)DALYs 預(yù)測(cè)模型的擬合與預(yù)測(cè)效果Figure 4 Fitting and predictive performance of ARIMA(2,1,0) DALYs prediction model
AIC 與BIC 最小的中國(guó)歸因于高BMI 的2 型糖尿病死亡模型為ARIMA(1,1,1)(AIC=-101.23,BIC=-96.2)。對(duì)模型殘差序列進(jìn)行白噪聲檢驗(yàn),延遲6 階、12 階統(tǒng)計(jì)量分別為χ2=2.740(P=0.841)、χ2=11.183(P=0.513),模型通過檢驗(yàn),可用于外推預(yù)測(cè)。由圖5 可見,2017—2019 年標(biāo)化死亡率預(yù)測(cè)值基本在80%CI內(nèi),與實(shí)際值基本重合,相對(duì)誤差為0.35%~0.78%(表3)。死亡預(yù)測(cè)模型的MAPE、MAE、MASE 及RMSE 分別是1.135%、0.021、0.448、0.028(表4),均說明模型預(yù)測(cè)效果不錯(cuò)。
圖5 ARIMA(1,1,1)和ARIMA(1,1,0)死亡預(yù)測(cè)模型的擬合與預(yù)測(cè)效果Figure 5 Fitting and predictive performance of ARIMA(1,1,1)and ARIMA(1,1,0)mortality prediction model
最終選擇擬合效果較好的模型對(duì)1990—2019 年的標(biāo)化DALYs 率和標(biāo)化死亡率進(jìn)行擬合,DALYs 預(yù)測(cè)模型為ARIMA(2,1,0),死亡預(yù)測(cè)模型為ARIMA(1,1,0)(重新擬合時(shí)選取1990—2019 年數(shù)據(jù),結(jié)合各評(píng)價(jià)指標(biāo)結(jié)果確定最終模型),預(yù)計(jì)我國(guó)2020—2024 年因高BMI 患2 型糖尿病的標(biāo)化DALYs 率和標(biāo)化死亡率仍保持持續(xù)上升趨勢(shì)(圖4、5),到2024 年分別達(dá)到205.142/10 萬(189.775/10 萬~220.508/10 萬)和2.621/10萬(2.343/10 萬~2.900/10 萬),見表5。
表5 基于ARIMA 模型的2020—2024 年中國(guó)歸因于高BMI 的2 型糖尿病疾病負(fù)擔(dān)預(yù)測(cè)情況(1/10 萬)Table 5 Prediction of type 2 diabetes disease burden attributable to high BMI in China based on ARIMA model,2020—2024
IDF 數(shù)據(jù)顯示,中國(guó)糖尿病患病人數(shù)和死亡人數(shù)位居全球首位[2],預(yù)計(jì)2045 年糖尿病患者達(dá)到1.74 億人,其中占比最大的2 型糖尿病的發(fā)病率持續(xù)上升,發(fā)病有年輕化趨勢(shì)[18],可見2 型糖尿病已成為中國(guó)不可忽視的公共衛(wèi)生問題。本研究結(jié)果顯示,1990—2019年,我國(guó)歸因于高BMI 的2 型糖尿病的死亡和疾病負(fù)擔(dān)情況均呈上升趨勢(shì),標(biāo)化DALYs 率及標(biāo)化死亡率增速均高于全球水平。一方面與醫(yī)療技術(shù)水平的提高使得更多2 型糖尿病患者被診斷出來有關(guān);另一方面,近幾十年來中國(guó)超重和肥胖的患病率迅速上升,有研究表明高BMI 是2 型糖尿病最主要的危險(xiǎn)因素[19-21],超重和肥胖與2 型糖尿病的風(fēng)險(xiǎn)增高相關(guān)。根據(jù)最新全國(guó)性調(diào)查顯示,我國(guó)超過一半的成年人存在超重或肥胖[19]。隨著我國(guó)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,肥胖患病率迅速增長(zhǎng),人們轉(zhuǎn)向攝入更多動(dòng)物源性食品、精制谷物和深加工食品的飲食習(xí)慣和久坐不動(dòng)的生活方式[7]。不健康的飲食和缺乏體力活動(dòng)與肥胖的結(jié)合也會(huì)增加2 型糖尿病的患病風(fēng)險(xiǎn)[22]。中國(guó)2 型糖尿病防治形勢(shì)嚴(yán)峻,因此研究歸因于高BMI 的2 型糖尿病的疾病負(fù)擔(dān)對(duì)于有效防控2型糖尿病具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
我國(guó)歸因于高BMI 的2 型糖尿病疾病負(fù)擔(dān)呈現(xiàn)出明顯的性別差異。與女性相比,男性歸因于高BMI 的2 型糖尿病的標(biāo)化DALYs 率及標(biāo)化死亡率上升速度較快,分別在2010 年和2014 年超過女性。這與我國(guó)超重和肥胖患病率變化一致,男性的超重和肥胖患病率過去曾低于女性,近年來差異逐漸縮小。2004 年男性超重率和肥胖率為23.0%、6.3%,女性為24.7%、8.1%;2010 年男性超重率和肥胖率為31.8%、12.1%,女性為29.4%、12.0%[23]。本研究顯示,我國(guó)歸因于高BMI 的2 型糖尿病疾病負(fù)擔(dān)隨年齡增長(zhǎng)逐漸上升,DALYs 率在30 歲后上升明顯,在70~74 歲年齡組達(dá)到高峰,死亡率在45 歲后迅速增加,在95 歲以上達(dá)到高峰,與既往多數(shù)研究結(jié)果一致[24-25]。隨著我國(guó)超重和肥胖患病率在全年齡段的增加,年輕人群患2 型糖尿病的風(fēng)險(xiǎn)增大,提示應(yīng)改變“糖尿病是老年病”的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí),要在全人群中普及糖尿病的防病知識(shí)。研究指出老年2 型糖尿病占糖尿病的一半以上[26],這是因?yàn)槔夏耆艘葝u功能差,2 型糖尿病并發(fā)癥和伴隨疾病多,且中老年人患2 型糖尿病致死風(fēng)險(xiǎn)更高,因此需要重視老年2 型糖尿病的及早防治,最大限度減少對(duì)老年人健康的危害。
預(yù)測(cè)結(jié)果顯示,我國(guó)2020—2024 年因高BMI 患2型糖尿病造成的標(biāo)化DALYs 率和年齡標(biāo)化死亡率預(yù)計(jì)仍持續(xù)上升,與既往研究結(jié)果一致[2],提示2 型糖尿病的防治仍需推進(jìn)。目前我國(guó)糖尿病人群中,2 型糖尿病占90%以上,糖尿病的知曉率(36.5%)、治療率(32.2%)和控制率(49.2%)雖有所改善,但仍處于較低水平,未診斷的糖尿病比例較高[4],提示在2 型糖尿病的健康教育上仍需要加強(qiáng),提高人群對(duì)糖尿病防治的知曉度和參與度?!吨袊?guó)防治慢性病中長(zhǎng)期規(guī)劃(2017—2025 年)》對(duì)糖尿病的管理進(jìn)行規(guī)范[27],提出到2020 和2025 年,糖尿病致過早死亡率較2015 年分別降低10%和20%?!督】抵袊?guó)行動(dòng)(2019—2030年)》也提出了糖尿病防治行動(dòng)目標(biāo)[28],即糖尿病患者規(guī)范管理率、糖尿病治療率、糖尿病控制率、糖尿病并發(fā)癥篩查率持續(xù)提高。超重和肥胖是2 型糖尿病的重要危險(xiǎn)因素,體重管理是降低2 型糖尿病患病風(fēng)險(xiǎn)最有效的措施,正確的飲食和適量的鍛煉有助于體質(zhì)量管理[21,29],因此建議相關(guān)部門應(yīng)加強(qiáng)重點(diǎn)人群的飲食與運(yùn)動(dòng)干預(yù),如飲食上多吃全麥、低脂食品,少吃細(xì)糧、加工食品[30],其次是每周至少進(jìn)行2.5~5.0 h 中等強(qiáng)度有氧運(yùn)動(dòng)[31]。
本研究使用GBD 數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)中國(guó)整體歸因于高BMI的2 型糖尿病疾病負(fù)擔(dān)進(jìn)行分析,未考慮各地區(qū)存在的差異。此外,GBD 數(shù)據(jù)基于統(tǒng)計(jì)學(xué)模型對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行估計(jì),與真實(shí)結(jié)果可能存在偏移,有待利用中國(guó)真實(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)一步分析。
綜上所述,1990—2019 年我國(guó)歸因于高BMI 的2型糖尿病的死亡和疾病負(fù)擔(dān)均呈上升趨勢(shì),不同性別和年齡中存在差異,男性、中老年人群是2 型糖尿病的重點(diǎn)關(guān)注對(duì)象,同時(shí)也要重視年輕人群的潛在患病風(fēng)險(xiǎn)。隨著超重和肥胖患病率的上升,人們不健康的飲食習(xí)慣和生活方式,也使得患2 型糖尿病的風(fēng)險(xiǎn)越來越高。為降低2 型糖尿病疾病負(fù)擔(dān),應(yīng)關(guān)注2 型糖尿病的早期預(yù)防,加強(qiáng)患者及重點(diǎn)人群的健康管理,尤其是體質(zhì)量管理,提倡健康飲食和生活習(xí)慣。
作者貢獻(xiàn):李子悅負(fù)責(zé)研究的整體構(gòu)思與設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)收集整理、論文撰寫與修訂;方珈文負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)分析、圖表制作、文獻(xiàn)整理;林凱程負(fù)責(zé)文章的修訂、文章的質(zhì)量控制與審查,并提供資金資助。
本文無利益沖突。