基于微觀模擬的慢性腎臟病疾病負擔演化模型構建初探

李 陽，段光鋒，梅長林，熊林平

(1.海軍軍醫大學衛勤系軍隊衛生事業管理學教研室，上海 200433；2.海軍軍醫大學附屬長征醫院/解放軍腎臟病研究所，上海 200003)

慢性腎臟病(Chronic Kidney Disease，CKD)是指由各種因素引起的慢性腎臟結構或功能障礙。因其具有患病率高、知曉率低、預后差和醫療費用昂貴等特點，從而成為繼心腦血管疾病、糖尿病和惡性腫瘤之后又一嚴重危害人類健康的疾病。不同研究小組審查了非洲、亞洲、澳洲、拉丁美洲、北美洲以及地理上分散的幾個發展中國家的慢性腎臟病病發病率和死亡率，確認了該病的高負擔[1-8]。從全球來看，2017年慢性腎臟病患病率為9.1%，導致3580萬傷殘調整生命年，糖尿病腎病幾乎占傷殘調整生命年的1/3[9]。從中國來看，2012年發表的橫斷面流行病學研究顯示18歲及以上人群慢性腎臟病患病率為10.8%[10]。上海市于2015年開始將慢性腎臟病防治列入公共衛生三年行動計劃，以靜安區、閔行區為篩查基地，對慢性腎臟病高危人群進行篩查，結果顯示慢性腎臟病的檢出率為25.75%，其中男性檢出率為23.50%，女性檢出率為27.29%[11，12]。慢性腎臟病起病隱匿，患者有癥狀就診時大多處于疾病的中晚期，待疾病發展到慢性腎臟病終末期時，將嚴重威脅患者生命安全。本文擬以慢性腎臟病發生發展演化規律為基礎，結合微觀模擬技術探討在防治策略干預下慢性腎臟病疾病負擔演化微觀模擬模型構建與分析過程，以期為慢性腎臟病防治策略干預效果評價提供理論支持。

1 微觀模擬技術應用現狀

微觀模擬模型是是20世紀60年代由美國耶魯大學Guy Orcutt教授提出，并迅速發展起來的一種政策分析模型，通過模擬系統、微觀個體的生命活動過程來預測現實生活事件。微觀模擬模型首先提出一個政策分析的模型，以微觀個體(個人、家庭等)作為描述和模擬的對象，用計算機模型來模擬與分析各項改革及政策項目實施的宏觀效果及分配效果，因此特別適用于政策效果的評估[13]。

1.1 公共政策微觀模擬模型研究

微觀模擬模型在20世紀一經提出便在公共政策評價領域迅速發展起來，大量模型已被開發和研制，并被具體應用于公共政策實證分析中。自1993年起，學術界已舉行多次微觀模擬與政策分析國際會議，表明應用微觀模擬方法分析經濟政策已成為公共政策研究的熱點。澳大利亞國家社會與經濟模型中心于1993年成立，主要負責研發和使用微觀模擬模型，利用微觀水平數據分析社會經濟政策在分配領域作用效果，為國家政策制定提供依據。加拿大研發基于個人電腦的微觀模擬模型，用于研究加拿大稅收和轉移支付系統內所有政策項目[14]。

我國微觀模擬模型分析應用主要集中在人口模型、退休金制度、低保制度、醫療保險、個稅制度等幾個研究方向上。人口微觀模擬是許多政策模型研究的基礎，齊險峰[15]等學者以我國80年代倡導計劃生育后的第一代獨生子女人群為核心人群，建立了“四二一”家庭微觀模擬模型。在退休制度研究方面，張世偉[16]等學者利用長春市微觀數據建立了養老保險政策模擬模型，并應用該模型模擬了3種政策(原政策、延長法定退休年齡的新政策、增加企業和個人繳費比例的新政策)的實施效果。在個稅制度研究方面，萬相昱[17]等學者利用中國居民收入調查數據，構建了個人所得稅微觀模擬模型，提供了中國個人所得稅微觀模擬模型的完備建模框架，對數據處理、數據時化、政策模擬及結果分析提供了全面支持。在醫療保險研究方面，熊林平[13]等運用微觀模擬模型對我國醫療保險政策進行了持續研究。將微觀模擬模型運用到我國醫療保險制度改革領域，先后完成城鎮職工、城鄉居民基本醫療保險政策微觀模擬研究。

1.2 慢性病防治微觀模擬模型研究

POHEM是加拿大統計局開發的一種健康微觀模擬模型。POHEM匯集了來自各種來源豐富的多變量數據，以模擬加拿大人口的生命周期，并關注健康的各個方面。該模型動態模擬個人的疾病狀態、風險因素和健康決定因素，以描述和預測健康結果，包括疾病發病率、患病率、預期壽命、健康調整后的預期壽命、生活質量和醫療成本。此外，POHEM的構建具有評估干預措施(不僅限于醫療保健系統中發生的干預措施)對加拿大人群健康狀況的影響的能力[18]。Laurie[19]等學者建立了動態微觀模擬模型，該模型旨在建立基礎人口模型，模擬澳大利亞嬰兒潮一代和老年人群的健康結果，研究未來30年澳大利亞可能采取的社會和醫療干預措施對降低發病率和優化老齡化的影響。Abbygail[20]等學者建立了以個體為基礎的慢性病模型，以模擬體重指數(BMI)變化趨勢對非傳染性疾病發病率的影響。

微觀模擬建模提供了一種評估方法，允許在政策實施之前檢查其結果、后果和收益。微觀模擬技術是分析評價防治策略遠期效果的有效工具，在充分考慮微觀個體異質性基礎上，通過構建疾病發生發展微觀模擬模型，依據不同防治策略下微觀個體疾病狀態轉移規律，以及不同疾病狀態下微觀個體醫療消費規律，探索慢性病疾病負擔在特定人群中的演化規律，分析評價疾病防治策略效果，解決現實世界中防治策略評價所面臨的困難問題。

2 慢性腎臟病人群患病初始人口模型構建

慢性腎臟病人群患病初始人口模型構建是模擬開展的前提和基礎，初始人口模型構建的目的是準確反映模擬起始年限年齡、性別、慢性腎臟病高危因素、不同分期慢性腎臟病等要素在人群中的分布，為模擬防治策略對微觀個體疾病狀態所產生的影響提供基礎。

2.1 基于普查人口的初始人口模型構建

截至2020年，全國已進行了七次人口普查，并可通過一定程序申請人口普查微觀數據庫。以上海市為例，上海市人口普查的抽樣數據是按照0.95‰的抽樣比隨機抽戶得到的，樣本中每個人的信息對應一條記錄。樣本涉及的變量均為字符串變量，包括性別、出生日期、民族、教育程度、教育狀況、行業和職業、婚姻等，擬將其擴大成代表1%人口的樣本數據，以模擬初始年份人口構成匯總數據為基準，通過加權方法，將人口抽樣數據更新到模擬起始年份，完成普查初始人口模型構建。圖1給出了基于人口普查的初始人口模型構建思路圖。

圖1 基于人口普查的初始人口模型構建思路圖

2.2 初始人口模型中患病信息的添加

構建的慢性腎臟病患病初始人口模型是微觀模擬的基礎，也是模擬的起始文件。以上海市為例，可從起始年開始模擬慢性腎臟病疾病負擔在人群中若干年發展變化。由于口普查微觀數據文件中缺乏人口患病相關信息，因此需在更新的人口微觀數據文件中添加人口患病信息。可利用衛生服務調查結果、疾病人群隨訪結果在初始人口模型中添加高血壓、糖尿病等與慢性腎臟病發生密切相關的高危因素信息，以及慢性腎臟病初始疾病狀態分布信息。圖2給出了初始人口模型中添加慢性腎臟病患病信息思路。

圖2 初始人口模型中添加慢性腎臟病患病信息思路

3 慢性腎臟病防治策略微觀模擬模型構建

以建立的慢性腎臟病患病初始人口模型為起點，結合慢性腎臟病防治策略備選方案，構建慢性腎臟病防治微觀模擬模型，可動態模擬不同防治策略下慢性腎臟病疾病負擔演化過程，探索不同防治策略所產生的遠期效益，并對慢性腎臟病防治策略進行經濟學評價，提出相應優選策略。

3.1 微觀模擬模型構建

根據慢性腎臟病發生發展演化規律，可構建5個微觀模擬模塊開展模擬，包括慢性腎臟病患病初始人口模塊、人群篩查模塊、疾病狀態演化模塊、醫療費用演化模塊、年度調整與結果分析模塊。圖3給出了慢性腎臟病防治微觀模擬思路框架。

初始人口模塊是包含常住人口學特征、與慢性腎臟病相關的高危因素分布、慢性腎臟病疾病狀態分布等與模擬相關的微觀個體數據文件，是模擬的起始數據文件。

人群篩查模塊是結合慢性腎臟病篩查策略，分析不同人群篩查范圍、篩查方式、篩查頻率下微觀個體參與情況，以及人群篩查結果分布。

疾病狀態演化模塊是根據慢性腎臟病發生發展的規律，不同防治策略干預下個體各疾病狀態間轉化概率，結合初始人口模型利用馬爾可夫模型模擬個體疾病發生發展過程。馬爾可夫模型又稱疾病轉歸模型，按照疾病對健康影響程度，將所研究的疾病過程劃分為多個不同的健康狀態，并根據各疾病狀態在一定時間內相互間的轉換概率模擬疾病發展過程。通過多次循環運算，估計出疾病發展的結局。在醫學領域中馬

圖3 慢性腎臟病防治微觀模擬思路框架

爾可夫模型可用于研究疾病自然史、預測疾病的發病及死亡趨勢。根據相關研究文獻，慢性腎臟病發展符合馬爾可夫模型要求，發病后慢性腎臟病發展可劃分為多種疾病狀態，因此可根據慢性腎臟病狀態轉移規律設計慢性腎臟病狀態轉移模型。圖4給出了慢性腎臟病疾病狀態轉化分析思路圖。

圖4 慢性腎臟病疾病狀態轉化分析思路圖

醫療費用演化模塊是根據不同疾病狀態慢性腎臟病干預治療費用分布及其發展變化趨勢，模擬預測初始人口模塊中不同疾病狀態個體醫療費用發展變化。

年度調整與結果分析模塊是為下一年的模擬進行必要的調整和數據文件準備，模擬結束后綜合模擬結果分析。此模塊根據獲得的出生率、死亡率、相關疾病發病率等相關概率，對人群出生事件、慢性腎臟病人群相關死亡事件、其它人群死亡事件進行模擬，并對高血壓、糖尿病等高危人群數量進行相應調整。完成模擬之后，模型輸出模擬結果病并對其進行綜合分析。

3.2 疾病負擔演化模擬

以起始的微觀數據文件為基礎，結合估計的一般人群出生概率，分年齡、性別等的死亡概率參數，高血壓、糖尿病等高危因素患病率及年度發病率參數，慢性腎臟病患病率及年度發病率參數，有無干預情況下慢性腎臟病狀態轉移概率、死亡概率參數，利用微觀模擬模型框架以及初始人口模塊，模擬慢性腎臟病疾病負擔在人群中演化。可探索分析不同防治策略作用下人群終末期腎病及慢性腎臟病相關并發癥的發病率、患病率、健康效用值、疾病經濟負擔的差異性變化。

慢性腎臟病疾病狀態演化模擬完成后，匯總分析不同防治策略下人群疾病負擔的演化規律，疾病負擔測量指標主要包括終末期腎病患病率、慢性腎臟病相關并發癥患病率、直接醫療經濟負擔及質量調整生命年(QALY)。其中，質量調整生命年是一種調整的期望壽命，用于評價和比較健康干預，完全健康效用為1，死亡狀態效用為0，各狀態效用可通過查閱公開發表的文獻收集，結合微觀模擬個體狀態結果測算慢性腎臟病患者的健康效用值。直接醫療經濟負擔測算是結合不同疾病狀態個體醫療消費過程，匯總人群總的醫療費用、醫保支付費用、個人支付費用。

3.3 防治策略衛生經濟學評價

綜合不同防治策略下慢性腎臟病疾病負擔分析結果，匯總慢性腎臟病防治成本以及防治結果，擬利用成本-效用分析方法對慢性腎臟病防治策略進行衛生經濟學評價分析，并結合衛生經濟學理論，以及生資源配置現狀、衛生經費預算投入約束，提出慢性腎臟病防治策略。

結合慢性腎臟病疾病負擔演化微觀模擬結果，利用成本-效用分析方法對慢性腎臟病防治策略進行衛生經濟學評價，分析不同情景下慢性腎臟病防治可行策略。成本-效用分析方法是將備選方案的成本以貨幣形態計量，收益則用效用指標來表示，對成本和效用進行比較，進而對各備選方案的經濟性進行比選的一種評價方法。效用通常用質量調整生命年來表示，以微觀模擬結果為依據。采用效用-成本比并結合增量分析方法來進行方案的評價，并根據評價結果結合實際情況提出相應的策略。

4 小結

真實世界數據積累為慢性腎臟病防治策略評價提供了新路徑，可基于大量、多源和高質量的數據進行科學的數據分析和處理，構建包含各年度慢性腎臟病患者個人基本情況、患病、就醫、醫療消費等信息的微觀數據庫，分析慢性腎臟病發生發展的主要危險因素，建立包括慢性腎臟病篩查與干預的防治策略，構建微觀模擬模型探索在不同防治策略下慢性腎臟病疾病負擔在人群中發生發展規律，模擬預測個人在慢性腎臟病防治策略下未來健康改善情況與經濟投入，匯總數據分析特定人群中慢性腎臟疾病負擔的演化，利用衛生經濟學方法評價方案效應，提出不同情況下防治策略。慢性腎臟病防治策略微觀模擬的實施，具有如下理論和現實意義：

理論上，通過構建微觀模擬模型動態模擬個體在各類干預策略下疾病負擔在人群中發生發展過程，以及不同疾病狀態微觀個體醫療消費過程，通過個體結果匯總，用衛生經濟學評價方法評價慢性腎臟病不同防治策略，上述研究方法豐富了微觀模擬技術及衛生政策評價理論。

實踐上，以慢性腎臟病人群篩查與隨訪數據為基礎，利用真實世界數據探索分析不同干預策略下慢性腎臟病各疾病狀態在人群中發生發展的規律，為慢性腎臟病防治提供決策依據。此外，構建的慢性腎臟病疾病負擔人群演化的微觀模擬模型可為慢性腎臟病等慢性病防治策略評價提供實踐依據。