界定美国脓毒症死亡率集群
镇江市第一人民医院 吉木森 摘译
Defining Sepsis Mortality Clusters in the United States
Justin Xavier Moore, MPH; John P. Donnelly, MSPH; Russell Griffin, PhD;George Howard, DrPH; Monika M. Safford, MD; Henry E. Wang, MD, MS
Crit Care Med.2016;44(7):1380-1387
摘要
目的：在美国，脓毒症是一个重大的公共卫生问题，每年超过200,000人因此死亡。这项研究的目的是明确美国脓毒症高死亡率的县并评估脓毒症高死亡率相关的社会特征。
设计：我们通过对2003-2012年间的死亡率数据进行描述分析。并根据第10版的国际疾病分类方法定义脓毒症死亡为感染相关的死亡。
研究范围：在美国本土的三千一百零八个县，不包括夏威夷和阿拉斯加。
方法和主要结果：利用地理空间的相关方法，我们将县级脓毒症死亡率定义为强集群，中等集群，和非集群。我们计算全国平均的、年龄校正的以及社会校正的脓毒症死亡率来进行集群分类。我们对比群体之间的人口统计学和社会特征，对强集群县和社会特征之间的相关性进行逻辑回归。在美国的3108个县，年龄校正后脓毒症的死亡率是每10万人就有59.6人死亡（95％CI，58.9-60.4）。脓毒症死亡率在美国南部更高，集中在三个主要区域：密西西比河流域，中乔治亚州和阿帕拉契亚中部。在161个（5.2％）强集群县，年龄校正后脓毒症死亡率是每10万人93.1人死亡（95％CI，90.5-95.7）。强集群脓毒症县更多位于南部（92.6％，P <0.001），表现为低学历，高贫困人口，没有医疗保险，更高的无医疗保险率，和较高的失业率（P <0.001）。
结论：脓毒症死亡率在美国南部较高，有三个区域集群：“密西西比河流域”，“中乔治亚州”和“阿帕拉契亚中部”：高脓毒症死亡率的地区特点是低教育程度、收入、就业和保险。
关键词：疾病聚类；地理位置；死亡率；脓毒症；空间自相关作用
一、研究背景
脓毒症是一种严重感染导致的以过度炎症反应为特征的临床综合征，脓毒症有很高的死亡率并且给医疗资源带来沉重负担。在美国，每年因脓毒症的住院人数超过75万，死亡人数为21.5万。过去已经有研究调查了脓毒症的流行病学。然而，很少有人知道影响脓毒症区域差异的因素；因此，明确社会因素对脓毒症的影响至关重要。
先前的研究表明脓毒症和感染存在地区差异。Burton等人研究发现，生活在贫困普查小区的人发生感染的风险增加。Wang等人发现，在美国不同地区脓毒症死亡率存在差异，观察到脓毒症高死亡率地区在美国的东南部到大西洋中部之间。然而，在后者的研究中，脓毒症死亡率的地域差异是以州为单位，限制了发现影响脓毒症死亡率差异的社会水平的因素。识别脓毒症病例的空间格局可以更深入地了解疾病的内在原因。对于影响脓毒症死亡率地域差异的很多人口和社会经济差异因素的问题仍没有答案。
二、研究目的
本研究目的是明确美国脓毒症高死亡率的县并且评估脓毒症死亡率相关的县级特点。我们假设在美国脓毒症的死亡率存在地区差异，而且社会水平的特征可以解释观察到的差异。
三、研究方法
(一)、伦理学声明
这项研究是由伯明翰阿拉巴马大学的机构审查委员会免于伦理学审查，因为我们使用的是现有的可公开获得的二手数据。
(二)、研究设计和资料来源
我们通过分析2003-2012年压缩死亡率档案（CMF），这些数据来自国家卫生统计中心以县为单位的总结数据。CMF的死亡率数据来自死亡鉴定证明，它包括美国每一居民的死亡记录。我们通过国家历史地理信息系统的2010年美国社会调查（ACS）所获取的县级社会特点来补全县级脓毒症死亡率数据。我们获得的每个县的人口统计学数据来自于2010年ACS 5年数据作为2006-2010年的数据。
(三)、县级脓毒症死亡率的识别
我们定义县级脓毒症相关死亡为感染所致死亡。我们收集的脓毒症相关死亡人群包括了2003 - 2012年期间所有15岁及以上人群。我们选取年龄在15-19岁之间的死亡人群，因为CMF对15-24岁人群使用一个人群参考标准，因此，15-19岁人群的纳入对年龄校正率的估算是很有必要的。该CMF的数据包括美国所有死亡人群的年龄，种族，性别，年份及死亡的原因。
(四)、县级人口学特征
我们从ACS获得了2006-2010年间县级人口统计数据（如年龄，性别和种族）。我们将种族分为五组：白色（非西班牙裔），黑色（非西班牙裔），亚洲/太平洋岛民（非西班牙裔），西班牙裔和其他（包括土著美国人）。
(五)、县级社会特征
我们从ACS获得了县级社会变量，包括家庭收入中位数，房产价值中位数，已完成大学的人口百分比，低于贫困线的人口百分比，城市人口的百分比，人口密度，无医疗保险人口的百分比（2010年），以及失业率。我们还纳入县级的医院，医院床位，医生，和初级护理师（PCP）的数量，测定2010年每10万人拥有的每个资源的数量。地理区域采取人口普查的定义（即，中西部，东北部，南部和西部）。我们此次分析不包括阿拉斯加，夏威夷，和其他美国领土。
(六)、定义脓毒症死亡率的集群区
疾病的集群被定义为同一亚群中病例的空间聚集。此外，集群的研究提供了一个了解疾病病因的机会。目前，对于最佳的集群方法还没有达成共识；因此，我们采用新的地理空间自相关方法来定义脓毒症死亡率高集群县。利用Nassel等人的方法，我们结合三种独立分析空间集群法来确定脓毒症死亡率的热点地区。我们将县级脓毒症集群分为三组：强集群组，中等集群组和非集群组。我们认为一个县如果被所有三种地理空间指标（经验贝叶斯法[EB]平滑脓毒症死亡率的第五个四分位数，Local Moran I定义高高集群以及Getis-Ord Gi*定义脓毒症热点）定义为“热点”它就是强集群区。中度集群县被定义为达到三种地理空间指标中的两种的地区。所有其他的美国区县被列为非集群区。
我们将每个县发生脓毒症死亡事件的总数除以该县总人口，通过GeoDa 1.6.7.9使用EB工具进行平滑处理来估算10年研究期限的EB平滑脓毒症死亡率。我们进一步将EB-平滑脓毒症死亡率分为五组，如果一个县EB脓毒症死亡率位于最高组我们定义它为高风险县。其次，我们使用空间自相关性的地方性指标（LISA）来衡量各县之间的相似性并计算地理界限内外的数值，进一步识别空间离群值。对于美国的每一个县，我们估算其Local Moran I统计值，使用相关的z评分和p值来评估各自的空间自相关性的大小和统计学显著性。z评分具有统计学显著意义的县表明是脓毒症死亡率相似的地区所包围的区域——要么同样高或同样低（空间正相关）。最后，我们使用Gi*统计来区分那些相邻区县范围内脓毒症死亡率或高或低的区域。和LISA对比，Gi *不能识别周边区县数值的相似性，Nassel等人介绍了地理空间自相关性分析的详细细节，在其他地方也有相关描述。
(七)、统计学分析
我们使用了CMF提供的原始及年龄校正的死亡率均数，CMF使用了两次人口普查之间（2003-2009），当前（2010），以及人口普查之后（2011-2012）美国人口普查人口估计值。相对于2000年美国标准人口，所有数据都进行了校准。我们分析了多变量线性回归，按照县人口计算来评估每个县级脓毒症集群和经过年龄以及所有显著性（p≤0.05）社会特征校正过的脓毒症死亡率之间的相关性。我们还计算了全国社会校正的脓毒症死亡率，我们通过联合卡方检验来对比脓毒症高风险（EB,LISA,and Gi*）的地区差异。我们通过非参数秩和检验来检查县级集聚人群社会特点的分布规律（如，强集群，中等集群，以及非集群）。
在敏感性分析中，我们通过逻辑回归来检查强集群脓毒症县和县级社会特征之间的相关性。我们在原始的逻辑回归上对存在统计学意义的社会特征进行调整。我们通过评估两个相邻的5年（即2003-2007和2008-2012）来检查脓毒症死亡率的时间变化。我们使用SAS 9.4，QGIS 2.8.1-Wien，以及GeoDa 1.6.7.9 进行统计学分析和地图绘制。我们认为P值小于等于0.05具有统计学意义。
四、研究结果
(一)、LISA，Gi*，和EB分析
LISA分析表明352个“高-高”脓毒症集群县中有246个（69.9％）位于南部（表1）。Gi*分析认定516个县（16.6%）为脓毒症“热点”。根据Gi*标准南部县更可能属于脓毒症“热点”。622个县（20%）被归类为EB-平滑脓毒症死亡率最高的五分之一。南部县EB-平滑脓毒症死亡率更可能位于最高的五分之一，相对应的EB-平滑脓毒症死亡率为每10万人有76.4人死亡（95% CI,58.9–60.4; p < 0.001）。
表1 县级脓毒症集群对比（三种地理空间自相关法），2003-2012
(二)、人口统计学特征
3108个县纳入分析，其中161个县（5.2％）被归类为强集群县，2714个县（87.3％）被归类为非集群县（图1）。强集群和中等集群县的老年人口所占比例比非集群县更大（表2）。和中等集群、非集群县相比，强集群县黑人人口所占比例最高（13.4％对3.7％和1.7％），白人人口所占比例最低（76.8％对87.5％和86.5％），与中等集群和强集群县相比，非集群县有着最大的西班牙裔人口（3.3％对1.4％和1.8％）和其他人口（3.0％对2.4％和2.0％）。
图1：脓毒症死亡率中等集群和强集群县，美国，2003-2012，不包括阿拉斯加和夏威夷。
(三)、社会特征
集群组拥有相似的人口密度（P = 0.7），每10万人的PCP（P = 0.3）、医院床位数（P = 0.2）、医生（P = 0.5;表2）。然而，所有其他的县级社会特征均不相同。与非集群县相比，强集群县和中等集群县家庭收入以及房产价值的中位数更低，城市化水平更低。此外，强集群脓毒症县表现出较低的教育（P < 0.001）。强集群脓毒症县贫困人口、无医疗保险者和失业率的比例更高（P < 0.001）。强集群和中等集群县更多地位于南部（92.6％; P < 0.0001）。
表2 县级人口、社会特征以及脓毒症集群分类地区的对比，2003-2012
(四)、脓毒症死亡率
在2003 - 2012年期间，15岁及以上的人群中，共有1,451,986人死于脓毒症，这个数据和国家原始的每10万人69.9人死亡的死亡率是相应的（95％CI,68.9-70.9;表3）。在纳入分析的美国3108个县中，年龄校正后脓毒症死亡率是每10万人59.6人死亡（95％CI，58.9-60.4）。社会校正后脓毒症死亡率是每10万人58人死亡（95％CI,57.4-58.7）。
在观察期间，非集群县年龄校正的脓毒症死亡率最低，相当于每10万人55.9人死亡（95％CI，55.1-56.6）。然而，强集群县年龄校正的脓毒症死亡率最高，相当于每10万人93.1人死亡（95％CI，90.5-95.7）。社会校正的脓毒症死亡率非集群县最低，相当于每10万人56.8人死亡（95％CI，56.2-57.4）。社会校正的脓毒症死亡率最高的是强集群县，相当于每10万人85.7人死亡（95％CI，82.1-89.4）。
表3 美国脓毒症集群的死亡率，2003-2012，除外阿拉斯加和夏威夷
(五)、敏感性分析
在校正了显著的县级社会特征后（即家庭收入中位数和房产价值中位数），没有社会特征仍然与脓毒症集群相关。在校正了年龄和县级社会特征后，脓毒症死亡率没有时间差异。
五、讨论
我们的研究结果表明，脓毒症仍然是一个主要的公共卫生负担，每年导致超过140,000人死亡。 这些结果还表明，脓毒症死亡率在美国东南部最高，包括3个特别的集群地：1）“密西西比河流域”—密西西比河南部的三个州（路易斯安那州，阿肯色州和密西西比州）; 2）“中乔治亚州”—从乔治亚州西南穿过中部一直延伸到佐治亚州东南的一条地理带，3）“阿帕拉契亚中部” -肯塔基州东南部和弗吉尼亚州西南部一带（图1）。在10年的观察期，美国5.2％（161/3,108）的县被定义为强集群县。在校正了年龄和社会水平特征后，那些生活在强集群县的居民发生脓毒症相关死亡的风险是生活在非集群县的居民的1.5倍。脓毒症死亡率集群相关的人口统计学和社会经济学特征包括种族，家庭收入，房产价值，教育水平，农村人口，贫穷，每10万人拥有医院的比例，保险，和较高的失业率。
据我们所知，这是第一个运用地理空间分析，以县为单位确定脓毒症集群组的研究。Wang等人确定的“脓毒症带”是由美国东南部到中大西洋的11个相邻的州组成，与美国其他地区相比其脓毒症死亡率更高（每10万人80.1 人对 61.9人死亡）。目前的研究表明，脓毒症高死亡率位于三个地区：密西西比河流域，中乔治亚州和阿帕拉契亚中部。此外，我们还发现这些州的县是强集群县的一部分，比美国其他县脓毒症死亡率更高，每10万人93.1人对55.9人死亡。
脓毒症死亡率区域差异可以用社会和社会人口特征来解释。大量研究表明，没有保险的重症患者都不太可能接受挽救生命的重症治疗措施，在危重病恢复期间获得的后续治疗更少，比其他有保险的患者死亡率更高。在我们的研究中发现，强集群县更容易因为社会经济因素出现医疗差异。同样，Mendu等人表明贫困率超过20％的社区比贫困率小于5%的社区获得社区感染的机率高32%。此外，我们发现，种族在脓毒症死亡率区域差异中起着重要的决定因素。许多根据医院出院记录所做的流行病学研究报告表明，黑人发生脓毒症比率更高，住院死亡率更高，发生脓毒症的比例是白人的两倍。然而，通过来自地理和种族差异（REGARDS）的预测数据，我们发现黑人与白人相比更不易发生脓毒症。虽然如此，黑人占比过高代表了更低的社会经济状况和更低的获得医疗救治的机会，因此我们的努力应集中在为那些目前生活在贫困社区的居民建立医疗保健。
除了阿肯色州和肯塔基州外，已确定的脓毒症集群县都没有通过平价医疗法案（ACA）。从历史上看，这项研究观察到的三个地理区域有着不同的健康表现。和我们在密西西比河流域发现脓毒症集群区相似，密西西比河流域也有着较高的冠心病发病率。Howard等人阐明，在美国东南部有一个“卒中带”，包含了“中乔治亚州”和密西西比河流域的脓毒症集群区。最后，阿帕拉契亚中部脓毒症集群区先前就被描述为医疗资源十分有限的脆弱群体。这些地理区域通常整体健康状况不佳，在美国属于高健康风险和低医疗水平地区。这些地理区域一直面临着医疗卫生的差距，应特别作为未来医疗救助的目标，比如通过ACA。
六、研究结论
脓毒症死亡率在美国南部偏高，包括三个确定的地区：密西西比河流域，中乔治亚州和阿帕拉契亚中部。脓毒症死亡率区域差异很重要，它可以解释易感性和病死率， 这项研究重申了脓毒症的死亡率因地区而异，同时进一步阐明了脓毒症高风险县差别在于较低的教育程度、收入、就业率、保险水平和种族差异。在指定地区加强医疗投入有助于降低脓毒症死亡率。
