摘要：截至2023年6月，两种肺炎球菌结合疫苗，20价（PCV20）和15价（PCV15）配方，被推荐用于美国婴儿，按照3 + 1的接种时间表。本研究评估了使用新型扩展价PCV20配方对美国婴儿进行疫苗接种的健康和经济影响。方法：开发了一个基于人群的、多队列的、决策分析的马尔可夫模型，用以估计从社会和医疗保健系统的角度来看，PCV20在10年内的公共卫生影响和成本效益。流行病学数据基于已发表的研究和未公开的活性细菌核心监测系统（ABCs）数据。疫苗有效性基于PCV13的有效性和PCV7的效力研究。间接影响基于观察性研究。成本和效用损失基于已发表的数据。PCV20分别与PCV13和PCV15在不同情景下进行了比较。结果：用PCV20替代婴儿中的PCV13有潜力避免超过55,000例侵袭性肺炎球菌病（IPD）病例、250万例肺炎病例、540万例中耳炎（OM）病例和19,000例全年龄组死亡，在10年的时间范围内，相应地增加了515,000个生命年和271,000个QALYs。PCV20的获取成本被避免病例的货币储蓄所抵消，实现了净节省206亿美元。当比较PCV20与PCV15时，观察到相同的趋势，净增加了146,000个QALYs和99亿美元的净节省。避免成本和病例的大部分可归因于未接种疫苗的成年人和老年人的间接效应。从医疗保健的角度来看，PCV20与PCV13和PCV15相比也是主导策略。结论：估计与PCV13和PCV15相比，婴儿接种PCV20将进一步减少肺炎球菌病和相关的医疗保健系统和社会成本。
1.引言
肺炎链球菌在儿童和成人中引起重大的发病率和死亡率，免疫接种是预防肺炎球菌疾病的主要手段。2000年，美国（US）为2岁以下儿童引入了七价肺炎球菌结合疫苗（PCV7），并在2010年被13价PCV（PCV13）取代。2022年6月，一种15价PCV（PCV15，相比PCV13增加了22F和33F血清型）获批，并被推荐作为6周至17岁儿童的PCV13替代品。自从PCVs引入以来，侵袭性和非侵袭性肺炎球菌疾病的发病率显著下降，不仅在接种疫苗的儿童中，也在未接种疫苗的个体中，包括年轻和老年人。尽管观察到广泛使用PCVs的直接和间接效果，但在美国所有年龄段的个体中，肺炎球菌疾病的临床负担仍然很大。为了提供额外的肺炎球菌疾病保护，一种新的20价PCV（PCV20）最近获批，并被推荐作为美国儿童的PCV15替代品。PCV20中额外的七个疫苗血清型（血清型8、10A、11A、12F、15B、22F和33F）是基于几个因素确定的，包括与疾病严重程度增加、侵袭潜力、抗生素耐药性和作为成人和儿童疾病原因的发病率相关的因素，在PCV13后期广泛地理区域。最近一项建模研究的预测表明，在美国所有年龄段的人中，每年有近100万例肺炎球菌疾病和3000多例与疾病相关的死亡归因于PCV20中的额外七个血清型（与PCV13相比），凸显了PCV13后期仍可预防的大量疾病负担。由于需要更多关于儿科使用PCV20的潜在公共卫生和经济影响的证据，因此进行了一项新研究，以评估PCV20与PCV13和PCV15的成本效益，分别针对美国2岁以下儿童。
2.方法
2.1.模型描述
我们开发了一个基于人群的、多队列的马尔可夫模型，以描述美国人口中肺炎球菌疾病的临床结果和经济成本，时间跨度为10年，以及肺炎球菌疾病（例如，在寿命年、质量调整寿命年[QALYs]和与疾病相关的残疾成本方面）的终身后果，以及2岁以下儿童接种疫苗的预期人群广泛影响（图1）。选择10年期是为了估计肺炎球菌疾病病例数及其相关的死亡和成本，因为预计从PCV20儿科使用中产生的间接效果将在其引入后10年内完全实现（即，达到稳态）。模型人群包括滚动的年度出生队列以及所有年龄的年长儿童和成人，以捕捉接种疫苗的儿童的直接效果和接种疫苗的所有人的间接效果（即，由于群体效应减少疫苗型疾病）。
图1. 模型示意图。
模型中出生的婴儿可以根据接种假设接受疫苗，如果接种，假设在生命的第一年接受3 + 1剂量计划（3剂疫苗），然后在生命的第二年开始时接受加强剂量。对于此处描述的分析，考虑了两种疫苗接种策略。假设的疫苗接种策略包括在新出生队列中使用PCV20（在2、4、6个月接种剂量，12-15个月加强[3 + 1系列]）；比较策略包括使用PCV13的3 + 1系列，或者使用PCV15的3 + 1系列。
对于每种疫苗接种策略，在建模视野的每一年中，根据年龄、疫苗接种状态和疫苗类型，为整个美国人口预测临床结果和经济成本，以捕捉疫苗接种的全部益处，包括直接和间接效果。临床结果包括侵袭性肺炎球菌疾病（IPD）、全因非菌血症性肺炎（NBP）和全因中耳炎[OM]）。IPD按临床表现分层（即，菌血症与脑膜炎）；全因NBP按护理环境分层（即，住院与门诊）。预计发展并存活脑膜炎的人可能会发展长期后遗症（即，残疾或耳聋）。经济成本是基于预测的临床结果和相应的单位成本生成的，包括直接和间接成本。分析中包括的所有成本都已使用医疗保健消费者价格指数调整为2022年美元（USD）。
2.2.模型估算
基于已发布和未发布的来源的数据，估算了疾病发病率、病死率（CFRs）、疫苗有效性、间接效果和特定疾病成本的年龄特定亚组。表1总结了选定的参数值，所有在基本情况和敏感性分析中使用的模型参数值（包括适用的范围）列在附录A和附录D中。
疾病发病率。基于2019年美国疾病控制和预防中心（CDC）活性细菌核心监测系统（ABCs）提供给辉瑞公司的数据显示，特定年龄的年IPD发病率。使用2019年的数据（COVID-19大流行前的最后一年）以避免相关的发病率中断。假定表现为脑膜炎的IPD比例（7%）基于前述CDC监测报告，并假定在所有年龄中恒定；菌血症假定占其余IPD病例（93%）。伴随脑膜炎，5至18岁患者假定分别有6%和5%发展为耳聋和残疾；对于所有其他年龄，相应的值分别为13%和7%。
全因住院和门诊NBP发病率在<18岁儿童中基于最近美国CDC对PCV15的成本效益评估中使用的值，这些值是使用2018-2019年全国住院样本数据估算的。对于≥18岁的成人，全因住院NBP的年龄特定发病率基于Jain等人和Ramirez等人报告值的中点估算。全因门诊NBP发病率基于Tong等人的研究中的值，该研究使用大型商业医疗保健索赔数据库（2008-2014）回顾性评估疾病发病率。
全因OM发病率基于Tong等人的另一项研究，该研究利用前述商业医疗保健索赔数据库（2008-2014）。为解决使用28天间隔定义OM发作可能导致的发病率低估问题，Tong等人的<12个月和1-17岁儿童的值分别乘以150%和130%，以考虑复发病例，与美国CDC在其PCV15的成本效益评估中采用的方法一致。
病例致死率和死亡率。由于IPD的发病率较低，相关的病例致死率（CFRs）每年都有相当大的变化，因此特定年龄的IPD病例致死率是从2017-2019年ABCs数据中得出的。此外，由于公开可用的ABCs数据的限制，脑膜炎和菌血症的CFR被假设为相同。儿童全因住院NBP的CFR基于美国CDC对PCV15的成本效益评估，而成人的CFR基于Averin等人的回顾性医疗索赔研究的30天死亡率数据。一般人群的死亡率，按单一年年龄计算，来自美国人口普查局2020年的数据（附录A）。
疫苗有效性。PCV13、PCV15和PCV20针对疫苗型IPD的有效性基于Moore等人对2-59个月美国儿童接种≥1剂PCV13的病例对照研究，该研究显示有效性为86.0%（95%置信区间[CI]：75.5%-92.3%）（附录A）。归因于疫苗血清型的IPD年龄特定比例来源于2019年ABCs数据。PCV13、PCV15和PCV20与全因非侵袭性疾病的有效性是通过将PCV7关键试验中住院NBP（25.5%）、全因门诊NBP（6.0%）和全因OM（7.8%）的有效性估计乘以每种疫苗的当前血清型覆盖水平与2000年日历年度PCV7的血清型覆盖水平（80.6%）的比率来估算的（即，当PCV7关键试验进行时）。
假设针对PCV13、PCV15和PCV20中额外覆盖的血清型的直接有效性与PCV7血清型观察到的有效性一致。进一步假设疫苗有效性在最后一剂疫苗后最初水平持续四年，之后会按指数衰减，每年相对于前一年减少10%；保护的最大持续时间假设为10年。为了考虑到直到疫苗时间表的最后一剂疫苗才可能实现完全直接有效性，并且婴儿在两个月大时接受第一次预定剂量之前不会从疫苗中获得任何直接益处，所有<12个月大的直接效果减少了25.4%，与美国CDC PCV15评估中的假设一致。每种疫苗和每种疾病的相同衰减模式都被采用。
间接效果。普遍的儿科使用PCV15和PCV20被假设会减少未来侵袭性和非侵袭性疾病（即，由于与PCV13相比的额外血清型）的发病率，包括未接种疫苗的儿童和成人，基于PCV13的真实世界证据。保守地假设，以前接种过PCV13的老年人，以及以前接种过PCV13或PPV23的有基础疾病的年轻成年人，将不会从儿科PCV15或PCV20疫苗接种的间接效果中受益。估计间接效果的详细方法在附录B中阐述。
医疗成本。IPD（脑膜炎和菌血症）、全因住院NBP（年龄<18岁）和全因门诊NBP的医疗治疗成本基于Weycker等人的回顾性研究，该研究使用了三个医疗索赔数据库（2006-2010）的数据；成年患者（年龄≥18岁）全因住院NBP的成本基于最近的一项回顾性分析，该分析报告了住院肺炎患者（以及匹配的比较患者）在住院期间以及出院后30天内的成本。全因OM的成本基于Tong等人报告的发作期间（最长28天）的总疾病相关支出的平均值——无论护理设置如何。基于Rubin等人报告的数据，生成了脑膜炎相关后遗症的终身成本的净现值。疫苗（每剂）的价格在表1中列出。
非医疗成本。疾病的间接（非医疗）成本是基于受感染儿童的护理者以及受感染成人的生产力损失估算的。采用人力资本方法估算间接成本，这些成本基于劳动力参与度、工作损失天数和平均日薪。与脑膜炎相关的后遗症的间接成本基于Rubin等人的数据。
效用和无用性。年龄特定的基线人群效用基于最近一项基于美国的调查的EQ-5D-5L人群规范（附录A）。与疾病相关的QALY减少基于已发布的PCV成本效益分析和其他已发布证据。慢性健康状况（耳聋[0.73]和残疾[0.68]）的终身效用基于流行性脑膜炎并发症的回顾性研究。
2.3.分析
成本效益以每获得的QALY成本计算，基于总成本差异与总QALY差异的比率。成本和QALY按照ACIP经济评估方法，以每年3%的利率进行贴现。假设89.7%的儿童将接受初级系列疫苗，83.5%将接受加强剂量。由于PCV接种已经成为常规婴儿时间表的一部分超过20年，假设在整个10年建模视野中疫苗接种率是恒定的。还进行了单向确定性敏感性分析（如果SEs或CIs不可用，则为基本情况值的±20%）、情景分析和概率敏感性分析（PSA；1000次复制）（仅社会视角）。情景分析、确定性敏感性分析和PSA的方法分别在附录C和附录D中描述。
3.结果
3.1.PCV20与PCV13
基本情况分析。在10年的建模视野中，使用PCV20而不是PCV13预计可以减少预期的IPD病例55,427例，全因住院NBP 466,405例，全因门诊NBP 200万例，全因OM 540万例；预期的与疾病相关的死亡人数减少了18,614（表2）。预期的直接成本预计会下降192亿美元，间接成本下降37亿美元（仅社会视角）。由于疫苗接种成本增加了23亿美元，预计使用PCV20将优于PCV13（即，获得更多的QALYs和更低的成本），从社会和医疗保健系统的角度来看。PCV20和PCV13/PCV15之间按年龄组的临床结果和经济成本差异在附录E中呈现。
确定性敏感性和情景分析。在确定性敏感性分析中，成本最有影响力的模型参数是疫苗血清型覆盖率、PCV20的间接效果累积、PCV20和PCV13的成本、全因住院NBP的最大间接效果以及全因住院NBP的发病率（图2）。影响QALYs的主要驱动因素是相同的（尽管重要性顺序不同），另外还有全因住院NBP的CFR。情景分析的结果在附录D中列出；在所有情景分析中，PCV20仍然是优势策略。
图2. 确定性敏感性分析结果 - PCV20与PCV13，社会视角。
概率敏感性分析。在概率敏感性分析中，1000次模拟中的100%产生了散点图东南象限的成本每QALY获得的估计，表明使用PCV20是优势疫苗接种策略（图3）。
图3. 概率敏感性分析结果 - PCV20与PCV13，社会视角。
3.2.PCV20与PCV15
基本情况分析。在10年期间，使用PCV20而不是PCV15预计可以减少预期的IPD病例29,633例，全因住院NBP 252,746例，全因门诊NBP 110万例，全因OM 270万例；预期的与疾病相关的死亡人数减少了9737。预期的直接成本将减少104亿美元，间接成本将减少19亿美元（仅社会视角）。由于疫苗接种成本增加了24亿美元，预计使用PCV20将优于PCV15（即，获得更多的QALYs和更低的成本），从社会和医疗保健系统的角度来看。
确定性敏感性和情景分析。PCV20与PCV15的确定性敏感性和情景分析结果与上述PCV20与PCV13的比较基本相同（图4，附录D）。
Fig. 4. 结果来自确定性敏感性分析 - PCV20与PCV15，社会视角。
概率敏感性分析。所有1000次模拟产生的成本每QALY获得的估计都在散点图的东南象限，表明使用PCV20是优势疫苗接种策略（图5）。
图5. 概率敏感性分析结果 - PCV20与PCV15，社会视角。
4.讨论
一种新疫苗PCV20，它提供了直接和间接的保护，针对PCV13未覆盖的S. pneumoniae的七个额外血清型（8, 10A, 11A, 12F, 15B, 22F和33F），以及PCV15未覆盖的五个血清型（8, 10A, 11A, 12F和15B），最近在美国儿童中获得批准并推荐使用。在这项研究中，我们采用了基于人群的多队列Markov模型，从美国社会和医疗保健系统的角度评估了在10年内对2岁以下儿童接种PCV20覆盖的额外血清型对公共卫生和经济影响。研究发现，使用PCV20的3 + 1接种计划，代替PCV13或PCV15，将减少肺炎球菌病的临床负担和总体经济成本（直接和间接），因此将是一种主导的疫苗接种策略。与PCV13相比，在10年期间，PCV20可以预防超过55,000例侵袭性肺炎球菌病（IPD）；466,000例全因住院非细菌性肺炎（NBP）；200万例全因门诊NBP；540万例全因中耳炎（OM）；以及19,000例与疾病相关的死亡病例在美国人口中（包括儿童和成人）。PCV20的增量获取成本被避免疾病的节省完全抵消，从社会角度来看，产生了206亿美元的净节省。当比较PCV20和PCV15时，观察到相同的趋势，净增加了146,000个质量调整生命年（QALYs）和99亿美元的净节省。尽管从医疗保健系统的角度来看，PCV20的经济利益略低，但模型预测表明，它仍然优于PCV13和PCV15。此外，确定性、情景和概率敏感性分析的结果与基本情况分析的结果一致。虽然据我们所知，这项研究是美国PCV20儿童计划的首次经济评估，但研究结果与美国儿童PCV15（与PCV13相比）和PCV13（与无疫苗接种相比）的先前评估结果大体一致，以及在其他国家进行的研究，包括加拿大、希腊、荷兰和英国，这些研究表明，现有的高价值疫苗与低价值疫苗或无疫苗接种相比，要么具有成本效益，要么可以节省成本。总的来说，在美国儿童中使用PCV20——代替PCV13和PCV15——将继续高价值PCVs的历史模式，为临床（患者）和公共卫生带来实质性的好处，同时为整个医疗保健系统带来成本节省。
需要注意的研究限制。决策分析模型——像所有健康经济模型一样——需要简化假设。尽管我们通过使用年龄分层以及包括间接效应来解释治疗和结果的一些差异，但我们认识到美国人口和医疗保健交付系统高度异质，可能无法很好地代表这个模型相对简单的结构。我们还注意到，尽管我们的分析结果与其他国家对儿童PCV使用的评估一致，但我们的发现可能无法推广到其他环境，因为大多数模型输入特定于美国人口。然而，其他地区对PCV20儿童免疫计划的类似成本效益评估已经发现。由于PCV20的临床效果数据不可用（许可是基于免疫原性数据），针对IPD、NBP和OM的疫苗接种的估计直接影响来源于多种来源，解释和综合的过程可能受到偏见的影响。然而，我们认为用于通知参数值估计的数据是最健壮和最新的可用数据。此外，由于可用数据的限制，假设疫苗对IPD的血清型覆盖与非侵入性疾病相同。间接效应的输入也存在潜在的限制。认识到由于PCV15和PCV20婴儿疫苗接种的未来间接效应存在不确定性。为了保守起见，假设大部分成人人口（即，以前接种过PCV13的老年人，以前接种过PCV13或PPV23的有潜在疾病的年轻成人）在建模范围内的任何时候都不会从儿童PCV20疫苗接种的间接效应中受益。对于IPD，假设由于PCV15和PCV20覆盖的额外血清型而导致的疾病的最大相对减少与PCV13实施八年后观察到的减少相似（即，五个额外血清型减去血清型3与PCV13相比）。PCV13数据在多大程度上适用于PCV15和PCV20覆盖的血清型是未知的。然而，发表的数据表明，PCV13型疾病（五个额外血清型减去血清型3）的相对减少与PCV7引入后观察到的相对减少相当，表明间接效应在血清型之间的一致性。我们还假设在基本情况分析中，全因OM和全因NBP的间接效应，这得到了生态数据和疫苗后有效性研究的支持。我们对非侵入性疾病的间接效应来源于美国特定的研究，这些研究测量了PCV13在未接种人群中的影响，比较了2009年与2014年。这些年份之间发病率的相对减少被假设为最大减少，尽管PCV13当时只引入了四年，预计在随后的年份中会进一步增加。由于PCV15和PCV20的潜在血清型疾病出现的可能性未知，并且因为在美国以前没有观察到替代疾病，我们的基本案例中没有包括替代疾病。如果血清型替代确实发生，我们分析中PCV20的成本效益将被高估。缺乏关于PCV15和PCV20提供的保护持续时间的证据，使用了PCV13的数据。四年后，保守地假设每年相对减弱率为10%，直到第10年。由于疫苗保护的最大持续时间不能超过10年，因此在模型中没有捕捉到这一时期之后疫苗提供的益处。美国CDC和其他美国研究中心对IPD发病率和血清型分布的持续监测对于监测PCV20的有效性和疫苗引入后引起疾病的血清型变化非常重要。
5.结论
这项评估的结果表明，与目前可用的疫苗相比，儿童使用PCV20——由于其更广泛的血清型覆盖——将在美国接种儿童以及较大儿童和成人中显著减少肺炎球菌病的临床负担。此外，使用PCV20预计将在与PCV13和PCV15相比时，从社会和医疗保健系统的角度来看，都能实现净经济成本节省，因此将是一种主导的儿童疫苗接种策略。
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