1990—2021年中国14岁以下儿童下呼吸道感染发病和死亡趋势与预测及病原学特征分析

Trends, predictions, and etiological characteristics of the incidence and mortality of lower respiratory infections among children under 14 years in China from 1990 to 2021

摘要

目的 分析1990—2021年我国儿童下呼吸道感染（lower respiratory infection, LRI）发病和死亡的变化趋势与未来预测，并比较不同年龄段儿童的病原学特征。 方法 基于全球疾病负担数据库，收集1990—2021年中国儿童LRI的流行病学数据，对比分析我国、全球以及高社会人口指数（socio-demographic index, SDI）地区儿童LRI的流行趋势及未来预测，并探讨不同病原体对我国儿童LRI的影响等。 结果 1990—2021年，我国儿童LRI疾病负担低于全球平均水平，但仍高于高SDI地区。我国儿童LRI发病率和死亡率呈显著下降趋势，其中5岁以下儿童的降幅最明显，而10~14岁LRI发病率降幅低于全球水平。预测显示，2022—2040年我国儿童LRI发病率和死亡率将持续下降。细菌仍是我国儿童LRI的最主要病原体。不同年龄组的病原谱构成存在显著差异，5岁以下儿童的病毒性LRI疾病负担高于5~14岁儿童，而非典型病原体的疾病负担则低于5~14岁儿童。 结论 1990—2021年我国儿童LRI负担总体呈下降趋势，且预计未来将持续下降。10~14岁儿童LRI发病率的降幅落后于全球水平，提示该年龄群体在防控中尚存在薄弱环节。儿童各年龄段的致病谱构成不同，建议针对不同年龄群体实施精准化的干预策略，并持续进行病原谱的动态监测。

Abstract

Objective To analyze trends and future projections of lower respiratory infection (LRI) incidence and mortality among children in China from 1990 to 2021, and to compare etiological characteristics across age groups. Methods Epidemiological data for pediatric LRI in China from 1990 to 2021 were obtained from the Global Burden of Disease database. Comparative analyses examined trends and projections for China, the global population, and high socio-demographic index (SDI) regions. The influence of different pathogens on pediatric LRI in China was also assessed. Results From 1990 to 2021, the burden of LRI among children in China was lower than the global average but higher than that in high-SDI regions. Incidence and mortality rates showed a significant downward trend, with the most pronounced decline in children under 5 years of age, while the decline in LRI incidence among those aged 10-14 years was slower than the global level for the same age group. Projections for 2022-2040 indicated continued decreases in incidence and mortality of pediatric LRI in China. Bacterial infections remained the predominant cause of pediatric LRI in China. Marked age-specific differences in pathogen spectra were observed: viral LRI burden was higher in children under 5 years than in those aged 5-14 years, whereas the burden due to atypical pathogens was lower in children under 5 years than in those aged 5-14 years. Conclusions From 1990 to 2021, the overall burden of pediatric LRI in China shows a declining trend and is predicted to continue to decrease. The slower decline in LRI incidence among children aged 10-14 years compared with the global level indicates a weakness in prevention for this age group. Distinct age-specific pathogen profiles suggest the need for age-targeted interventions and continuous surveillance of pathogen spectra.

Graphical abstract

关键词

下呼吸道感染 / 疾病负担 / 病原体 / 中国 / 儿童

Key words

Lower respiratory infection / Disease burden / Pathogen / China / Child

下呼吸道感染（lower respiratory infection, LRI）是一类由多种病原体引起的感染性疾病，包括肺炎和细支气管炎，是5岁以下儿童死亡的主要原因之一^［1］。近年来，经济发展和医疗条件的改善在一定程度上降低了全球儿童LRI的疾病负担^［2］。但在部分发展中国家，该疾病仍构成严峻的公共卫生挑战^［3］。

儿童LRI的病原谱因年龄不同而存在显著差异。一项Meta分析显示，在病毒相关的社区获得性肺炎患儿中，5岁以下儿童占比高达58.2%^［4］；而肺炎支原体相关的社区获得性肺炎在5岁及以上儿童中更为常见^［5-6］。医疗体系的发展、抗生素广泛使用及耐药性上升、疫苗推广，以及新型冠状病毒疫情影响等因素，均可能导致儿童LRI的病原体流行趋势发生变化。然而，儿童LRI具体的发病和死亡变化情况及其病原学构成演变的系统性研究仍较有限。

全球疾病负担研究（Global Burden of Disease, GBD）数据库提供了长期、系统的疾病监测数据，为揭示中国儿童LRI的流行趋势及其病原学特征提供了可靠依据。本研究基于GBD 2021数据库，系统分析1990—2021年中国0~14岁儿童LRI的发病和死亡趋势，并探讨其病原学构成的变化。研究结果将有助于为未来疫苗接种策略、抗生素管理及公共卫生政策的优化提供科学依据。

1 资料与方法

1.1　数据来源

本研究的数据来源于GBD 2021数据库（https://www.healthdata.org/research-analysis/gbd-publications）。GBD 2021是由华盛顿大学健康测量与评价研究中心主导的全球健康研究项目。该项目基于贝叶斯偏回归模型DisMod⁃MR 2.1，系统评估了1990—2021年204个国家和地区中371类疾病和伤害、88项风险因素及其对健康的影响^［7-8］。本研究基于1990—2021年中国社会人口指数（socio⁃demographic index, SDI）数据，分析其与儿童LRI疾病负担的相关性。

1.2　分析指标

本研究选取了1990—2021年我国0~14岁儿童LRI流行病学数据（https://vizhub.healthdata.org/gbd-results/）以及相关病因学数据（https://ghdx.healthdata.org/record/ihme-data/global-burden-disease-study-2021-lower-respiratory-incidence-mortality-estimates-1990-2021）。疾病负担指标选取了发病人数、死亡人数、发病率、死亡率、发病百分比、死亡百分比，以及对应的95%不确定区间（uncertainty interval, UI）等作为衡量指标。本研究所展示的发病率和死亡率为目标年龄组的粗率。

1.3　疾病定义

LRI包括急性肺炎和细支气管炎。由于部分病原体具有特殊的公共卫生学意义，GBD 2021定义的LRI不包括新型冠状病毒、肺结核及百日咳引起的下呼吸道感染，这3种病原体被单独建模分析^［3］，因此本研究分析的数据不包括上述3种病原体。

1.4　统计学分析

本研究计算1990、2021年发病率和死亡率的百分比变化率，以比较2021年与1990年疾病负担的变化程度。通过估算发病率和死亡率的估计年度百分比变化（estimated annual percentage change, EAPC）及其95%置信区间（confidence interval, CI），评估1990—2021年疾病负担的变化趋势。若EAPC估计值及其95%CI的下限均小于0，则表示该疾病负担呈下降趋势；反之，则表示呈上升趋势^［9］。采用贝叶斯年龄-时期-队列（Bayesian age⁃period⁃cohort, BAPC）模型预测2022—2040年疾病负担情况，年龄、时期和队列效应通过二阶随机游走过程平滑建模，精度参数使用逆伽玛分布先验（α=1，λ=0.000 05），收敛性通过拉普拉斯逼近稳定性评估。采用Joinpoint回归模型计算年度变化百分比（annual percent change, APC）以分析疾病负担随时间的演变趋势，并确定趋势变化的拐点和统计学意义。若APC估计值小于0，则表示指定年份区间内该疾病指标呈下降趋势；反之，则表示呈上升趋势^［10］。P<0.05表示该年份区间内变化趋势具有统计学意义。通过皮尔逊相关分析，评估我国SDI与儿童LRI发病率和死亡率之间的相关性，以探讨发展水平与该疾病负担的关系。Joinpoint回归分析使用Joinpoint软件。其余数据处理和统计分析均在R 4.4软件中进行，数据可视化使用ggplot2包和ComplexHeatmap包，BAPC模型预测使用BAPC包和INLA包。

2 结果

2.1　中国、全球及高SDI地区儿童LRI疾病负担变化情况及未来预测

1990—2021年，我国、全球及高SDI地区的儿童LRI发病率和死亡率均呈下降趋势，我国儿童LRI疾病负担低于全球水平，但高于高SDI地区水平。预测结果显示，2022—2040年我国儿童LRI发病率和死亡率将进一步下降，并逐渐接近高SDI地区水平。见图1。

我国14岁以下儿童LRI发病率及死亡率的总体下降幅度较全球和高SDI地区显著（图2），但我国10~14岁LRI发病率降幅（EAPC=-0.57%）低于全球（EAPC=-0.80%）和高SDI地区（EAPC=-1.74%）的同年龄组儿童。

从表1可见，我国年龄越小的儿童，LRI的疾病负担越重。与1990年相比，2021年我国儿童LRI发病率和死亡率均下降，其中5岁以下儿童降幅最大，5~9岁儿童次之，10~14岁儿童的降幅最小。我国14岁以下儿童2021年LRI发病率从1990年的8 102.7/10万降至2 484.4/10万（EAPC=-3.36%），死亡率从102.6/10万下降至4.5/10万（EAPC=-9.72%）。

2.2　中国儿童LRI疾病负担的Joinpoint回归分析

1990—2021年中国5岁以下、5~9岁以及10~14岁3个年龄段儿童LRI发病率在2019—2021年均呈现最大幅度下降，10~14岁LRI发病率在2004—2010年小幅度上升（图3A）。在死亡率方面（图3B），5岁以下LRI死亡率在2016—2019年降幅最大，2001—2011年降幅次之。5~9岁和10~14岁儿童LRI死亡率分别在2000—2006年、1999—2007年呈现最大降幅。

2.3　中国儿童LRI疾病负担与SDI的相关性分析

1990—2021年中国儿童LRI发病率和死亡率与SDI均呈显著负相关，相关系数分别为-0.97（P<0.001）和-0.95（P<0.001）。

2.4　因不同病原体导致中国儿童LRI发病和死亡的变化情况

GBD 2021共统计了18种可导致儿童LRI的病原体，包括肺炎链球菌、流感病毒、支原体、真菌等。本研究将支原体、衣原体、真菌、多种微生物归类为其他病原体。由于GBD 2021仅更新了1990年、2019年、2020年及2021年共4年的LRI病原体致病数据，不满足计算EAPC所需的完整时间序列，故本研究采用了“发病率百分比变化率”呈现发病变化趋势。而LRI病原体死亡率数据覆盖1990—2021年所有年份，故使用EAPC以反映其长期变化趋势。

由图4可见，与1990年相比，2021年我国儿童军团菌属引起的LRI发病率小幅上升，其余病原体导致的LRI发病率均减少，其中流感病毒所致LRI发病率下降幅度最大。1990—2021年间，所有病原体导致的LRI死亡率均呈下降趋势，其中下降最显著的前3位病原体依次为流感嗜血杆菌、衣原体、肺炎克雷白杆菌。在病毒性病原体中，流感病毒导致的LRI死亡率下降趋势最显著。

2.5　因不同病原体导致中国儿童LRI发病和死亡的占比及顺位变化情况

1990年和2021年，中国儿童LRI主要由细菌引起，其中革兰氏阳性菌占主导地位。与5~14岁儿童相比，5岁以下儿童因病毒性LRI疾病负担较严重；而在支原体、衣原体等非典型病原体方面，5岁以下儿童的疾病负担较轻。在发病方面（图5），2021年两个年龄段儿童的细菌性LRI发病占比较1990年下降，病毒性LRI发病占比较1990年上升，其他病原体占比波动较小。在死亡方面（图6），与1990年相比，2021年各类病原体导致儿童LRI死亡占比波动相对较小，细菌导致LRI死亡占比始终显著高于病毒及其他病原体。

如图7~8所示，1990年5岁以下儿童LRI发病占比前3位的病原体为肺炎链球菌、其他病毒和呼吸道合胞病毒，而2021年发病占比前3位为其他病毒、肺炎链球菌和流感嗜血杆菌。1990年、2021年，5~14岁儿童LRI发病占比前3位的病原体顺位未发生改变，分别为肺炎链球菌、其他病毒和支原体。1990年和2021年，5岁以下和5~14岁儿童LRI死亡占比居首位的病原体均为肺炎链球菌。1990年5岁以下儿童LRI死亡占比前3位的病原体为肺炎链球菌、其他病毒和流感病毒，2021年流感病毒被金黄色葡萄球菌替代。1990年5~14岁儿童LRI死亡占比前3位的病原体为肺炎链球菌、金黄色葡萄球菌和流感病毒，2021年流感病毒被其他病毒替代。

3 讨论

1990—2021年，我国儿童LRI发病率和死亡率显著下降，预计未来将持续呈下降趋势，这一变化与多种因素密切相关。本研究发现，我国SDI水平越高，儿童LRI疾病负担越低。SDI作为衡量人均收入、教育水平和生育率的综合指标^［7］，其增长不仅反映了经济实力的增强，更推动了医疗资源的可及性、环境卫生条件和公共卫生服务的系统性改善。自2001年《国民经济和社会发展第十个五年计划纲要》颁布以来，“儿童健康”便被纳入国家价值理念与战略目标当中^［11］。Joinpoint回归分析显示，2001—2006年我国各年龄段儿童LRI死亡率均显著降低，反映了国家政策干预的成效。免疫接种计划的实施、抗生素的合理使用、空气污染治理、疾病监测与响应系统的迭代升级等多种因素，共同促进了儿童LRI疾病负担的下降^［2］。Joinpoint回归分析亦显示，2019—2021年我国儿童LRI发病率下降显著，这一趋势可能与新型冠状病毒感染疫情防控期间普遍实施的非药物干预措施有关。这些措施在有效控制新型冠状病毒传播的同时，也抑制了其他呼吸道病原体的传播^［3］。但随着非药物干预措施的解除，部分呼吸道病原体开始出现反弹^［12］。2023年，我国流感病毒阳性率显著上升，并在3月和12月出现感染高峰^［13］；各地的儿童肺炎支原体肺炎的病例报告数也开始增加^［14］。这种反弹现象可能与非药物干预措施解除后，人口流动、校内聚集和“免疫债务”效应有关^［12］，提示在后疫情时代需警惕病原谱的重塑，及时调整防控策略。

尽管整体负担下降，我国10~14岁儿童LRI发病率下降幅度低于全球水平。与5岁以下儿童相比，该群体在国家公共卫生策略中的优先级较低，存在防控薄弱环节^［11］。目前多数疫苗接种计划覆盖对象为6岁及以下儿童^［15］，10~14岁儿童多实行自愿、自费接种，疫苗接种率偏低，可能形成免疫空白带。此外，该年龄段儿童处于学龄期，中小学校等高密度环境为呼吸道病原体提供了聚集性传播的场所，从而增加LRI传播风险^［16］。因此，建议加强针对学龄期儿童的疫苗接种策略与健康教育，强化学校公共卫生管理。

本研究的病原学分析显示，1990—2021年我国儿童LRI死亡的相关病原体均呈下降趋势。细菌性LRI死亡率的下降可能与疫苗接种密切相关。自我国引入b型流感嗜血杆菌疫苗和肺炎球菌结合疫苗（pneumococcal conjugate vaccine, PCV）以来，儿童因流感嗜血杆菌和肺炎链球菌感染导致的LRI发病率逐渐降低^［17-18］。抗菌药物的合理使用对儿童细菌性LRI发病率的下降同样发挥了关键作用。全球研究表明，抗生素使用增加使5岁以下儿童LRI死亡率下降1.94%^［19］。同时，医院感染控制措施的改进，可能是鲍曼不动杆菌等医院获得性肺炎主要致病菌的疾病负担下降的重要原因之一^［20］。我国儿童流感病毒LRI疾病负担的降幅最为显著，这一趋势可能得益于奥司他韦等抗流感病毒药物的广泛应用以及流感疫苗的推广^［21-22］。

尽管我国儿童LRI整体病原谱发生了变化，细菌依然是儿童LRI发病和死亡的主要病原体。疫苗接种覆盖率不足与耐药性菌株的持续扩散是细菌性感染发病率长期居高不下的关键因素。目前，PCV和b型流感嗜血杆菌疫苗尚未纳入我国国家免疫规划，接种率低于全球平均水平。我国5岁以下儿童b型流感嗜血杆菌疫苗3剂接种率仅为27.03%^［23］，5月龄以下婴儿PCV 3剂接种率仅为16.13%^［24］。抗菌药物的广泛使用加剧了细菌耐药性问题。我国2023年儿童细菌耐药监测数据显示，尽管2017—2023年甲氧西林耐药的金黄色葡萄球菌检出率持续下降，但仍达31.2%，碳青霉烯类耐药的铜绿假单胞菌检出率亦小幅上升^［25］。

病毒性LRI亦对儿童健康构成重要威胁，尤其是在5岁以下儿童中，其疾病负担尤为突出。这一现象可能与该年龄段儿童母体被动免疫抗体逐渐衰减，而自身免疫系统尚未发育成熟，难以迅速产生足够的特异性抗体以清除病毒相关^［26］。此外，2021年其他病毒引起的儿童LRI比例显著上升，或与病原体检测方法多样化以及检测灵敏度提升有关，增强了对新型病毒的识别能力。近年来，人偏肺病毒（human metapneumovirus, hMPV）感染率上升，造成全球约2%的5岁以下LRI患儿死亡^［27］。2024年6月—2025年3月期间，我国hMPV检测阳性率波动上升，感染人群以儿童为主^［28］。然而GBD未能充分捕捉此类新型病原体的动态演变，提示新型病原体的监测与研究仍需加强。

支原体同样对儿童LRI疾病负担产生了重要影响。肺炎支原体是我国5岁及以上儿童社区获得性肺炎的主要病原体之一，占10%~40%^［29］，且耐大环内酯类肺炎支原体感染在全球范围内呈上升趋势，增加了患儿向重症肺炎发展的风险^［30］。此外，多重病原体感染也不容忽视。中国疾控中心数据显示，在5岁以下和学龄期的呼吸道感染患儿当中，其混合感染率分别为34.3%和21.4%^［31］，显著高于GBD模型估计，提示可能低估了共感染带来的真实负担。

本研究仍存在一定局限性：（1）GBD基于模型推算，而非直接来源于我国监测网络，可能存在一定偏倚；（2）GBD 2021数据时效性不足，无法反映hMPV等新兴病原体的最新流行趋势以及疫情后病原谱的最新动态；（3）GBD可能低估多病原体共感染的实际负担，仍需持续优化估算模型。

综上，1990—2021年我国儿童LRI发病率与死亡率持续下降，整体负担低于全球水平，但仍高于高SDI地区；预测未来至2040年疾病负担仍将延续下降趋势。病原学方面，细菌仍为主要病原体；5岁以下儿童病毒感染负担更高，5~14岁儿童非典型病原体感染相对更突出。值得关注的是，10~14岁儿童LRI发病率降幅低于全球水平，未来在关注低龄儿童的同时，应同步强化对学龄期儿童的健康管理和疫苗覆盖。此外，不同年龄组儿童的LRI病原谱差异明显。密切监测病原谱的动态变化，根据年龄段精准制定干预策略，将有助于进一步改善我国儿童健康状况。

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基金资助

广东省防控新型冠状病毒感染科技攻关应急专项(2023B1111020004)

广州市科技计划项目(2024A03J0125)

2024广东省名中医传承工作室建设项目-许尤佳(0102018005)

广东省中医急症研究重点实验室项目(2023B1212060062)

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