基于Markov鏈的上海市楓林社區骨質疏松全人群防治工作的成本效果分析

蘇瑾　壽涓　顧文欽　易春濤　徐莉蘋　程莉莉　丁宏娟　周鵬　吳穎華　秦杰　薛斌　魏百川　王謙　彭燕　程毅敏　楊藍　衛洋洋　王磊　祁瑨麟　邵迎　蔡立明

【摘要】 背景 隨著社區衛生服務綜合改革的逐步深化，社區對全人群的單病種防治工作也在不斷優化，但目前仍缺乏合適的方法來評價社區防治的成效。目的 通過分析2016—2022年度上海市徐匯區楓林街道社區衛生服務中心現有骨質疏松全人群防治措施的成本效果，探究社區單病種全人群防治的初步成效及可能存在的問題。方法 本研究以4 293例楓林社區2016—2022年度接受骨質疏松防治的社區居民為研究對象進行成本-效果分析。根據骨密度值將研究對象劃分為三種狀態：健康、低骨量、骨質疏松，以此構建Markov模型，分析不同狀態轉移的影響因素，并依據Markov模型預測值結合質量調整生命年（QALY）計算QALY增量，統計2016—2022年防治工作投入的所有成本，以成本/QALY增量比來評價防治效果，通過文獻檢索確定的健康效用值和期望壽命計算求得QALY。結果 楓林社區骨質疏松防治總成本為33 814 102.15元。第一次診斷時社區骨質疏松防治人群的總QALY為77 098.288 9，人均均值為17.959，標準差為9.34；第二次診斷時防治人群的總QALY為79 616.936 1，人均均值為18.546，標準差為9.342，兩次診斷QALY的差值為2 518.647 2。增量成本效果比（ICER）為2 132.907 0元/QALY，ICER值小于1倍（66 965.10元）人均GDP，表明干預方案完全具有成本效果。結論 本研究結合Markov模型及QALY對楓林社區持續接受骨質疏松隨訪管理的人群的防治效果進行了初步評價，結果顯示楓林社區的骨質疏松防治干預方案是值得投入的，為后續骨質疏松的精準防治決策提供了一定的依據。

【關鍵詞】 骨質疏松；社區單病種；防治；成本效果分析；馬爾科夫模型

【中圖分類號】 R 681 【文獻標識碼】 A DOI：10.12114/j.issn.1007-9572.2023.0420

Cost Effectiveness Analysis of the Prevention and Treatment of Osteoporosis among the Entire Population in Fenglin Community，Shanghai Based on Markov Chain

SU Jin 1，SHOU Juan2*，GU Wenqin3，YI Chuntao4，XU Liping1，CHENG Lili1，DING Hongjuan1，ZHOU Peng1，

WU Yinghua1，QIN Jie1，XUE Bin1，WEI Baichuan1，WANG Qian1，PENG Yan1，CHENG Yimin1，YANG Lan1，

WEI Yangyang1，WANG Lei1，QI Jinlin1，SHAO Ying1，CAI Liming1

1.Shanghai Community Health Service Center，Fenglin Street，Xuhui District，Shanghai 200030，China

2.Zhongshan Hospital Affiliated to Fudan University，Shanghai 200032，China

3.Shanghai Xuhui District Health Management and Development Center，Shanghai 200237，China

4.Shanghai Xuhui District Health Commission Supervision Office，Shanghai 200030，China

*Corresponding author：SHOU Juan，Chief physician；E-mail：asyura55@126.com

【Abstract】 Background With the gradual deepening of the comprehensive reform of community health services，the prevention and control of single diseases for the entire population in the community is also constantly being optimized，However，there is still a lack of appropriate evaluation methods in the community to reflect its prevention and control effectiveness evaluation. Objective By analyzing and exploring the cost effect of the existing whole-population prevention and control measures of osteoporosis in Fenglin community，from 2016 to 2022，this paper answers the initial results and possible problems of the whole-population prevention and control of single disease in the community. Methods This study conducted a cost-effectiveness analysis on 4 293 community residents who received osteoporosis prevention and treatment in Fenglin community from 2016 to 2022. Divide the research object into three states based on bone density values：healthy，low bone mass，and osteoporosis，and construct a Markov model to analyze the influencing factors of different state transitions. And based on the predicted values of the Markov model combined with quality adjusted life years （QALY），the increment of quality adjusted life years （QALY） is calculated. All costs invested in prevention and control work from 2016 to 2022 are counted，and the effectiveness of prevention and control is evaluated by the cost/quality adjusted life year increment ratio. Quality adjusted life years （QALY） are obtained by calculating the health utility value and expected life determined through literature search. Results The total cost of osteoporosis prevention and treatment in Fenglin community was 33 814 102.15 yuan. The total quality-adjusted life years of 4 293 community osteoporosis prevention and treatment population were 77 098.288 9 at the first diagnosis，the average per capita was 17.959，and the standard deviation was 9.34. At the second diagnosis，the total quality-adjusted life years were 79 616.936 1，the mean per capita was 18.546，the standard deviation was 9.342，and the difference between the two diagnoses was 2 518.647 2.

The incremental cost-effectiveness ratio （ICER） is 2 132.907 0 yuan /QALY，and the incremental cost-effectiveness ratio （ICER） is less than 1 times （66 965.10 yuan） per capita GDP，indicating that the intervention scheme is fully cost-effective. Conclusion This study combined Markov model and quality-adjusted life years （QALY） to make a preliminary evaluation of the prevention and treatment effect of osteoporosis in Fenglin community. The results showed that the intervention program of osteoporosis prevention and treatment in Fenglin community was worth investing，and provided a certain basis for the accurate prevention and treatment decision of osteoporosis in the future.

【Key words】 Osteoporosis；Community single disease；Prevention and cure；Cost-effectiveness analysis；Markov model

作為國民健康的“守衛者”，基層社區衛生服務中心在慢性病管理和防治中發揮著至關重要的作用。骨質疏松（osteoporosis，OP）是嚴重危害老年人健康的常見慢性病，據估計截至2020年底我國罹患OP的人群增至 2.866 億［1］，其中骨質疏松性骨折的患者占 10.0％以上［2］，且65歲以上老人的OP患病率高達32.0%。雖然基層社區正在逐步開展OP防治工作，但尚缺乏與社區人群OP罹患狀態及未來發展趨勢相關的研究，因此需要有效的工具來進一步探索社區防治現狀和預測未來趨勢。

多狀態Markov模型［3］既能用于描述當下狀態，也能用來預測未來狀態，可作為處理慢性病多狀態資料的工具，也可測量某種干預所產生的狀態變化總量，并能夠將狀態變化進一步折算成效用或效益，計算投入產出比。基于此，本研究以上海市徐匯區楓林街道社區衛生服務中心2016—2022年度在自然狀態下推進的社區OP全人群防治工作為例，通過構建社區OP防治人群的Markov模型，計算防治過程中投入的成本以及所帶來的質量調整生命年（quality adjusted life years，QALY）［4］的產出，進行OP全人群防治的成本-效用分析，評價社區衛生某單病種防治服務的實際成效，為當前社區衛生服務單病種防治工作的開展提供參考和借鑒，為針對OP的精準防治提供改進方向。

1 對象與方法

1.1 研究對象

研究者選取2016年5月—2022年8月間接受上海市徐匯區楓林街道社區衛生服務中心OP防治的社區居民為研究對象。納入標準：（1）符合WHO原發性OP的診斷標準［5］；（2）55～80歲；（3）所納入病例與其主要照護者認知能力均正常；（4）自愿參與、接受治療方案，并簽署知情同意書。排除標準：（1）有嚴重心血管或呼吸系統疾病史，合并心、腦、腎等臟器急性疾病；（2）近期參與過其他類似研究；（3）有精神疾病或因故無法完成研究；（4）有嚴重軀體疾病如惡性腫瘤。根據以上納排標準，最終共計篩選出4 293例研究對象。本研究已通過上海臨床研究倫理委員會倫理學審查（倫審號SECCR/2021-35-01）。

1.2 研究方法

1.2.1 數據收集：社區全科醫生及專病醫生以社區為單位開展宣傳，招募研究對象，告知注意事項并指導其簽署知情同意書，進行專病管理數據整理匯總（在此期間進行第一次診斷），隨后對其進行持續隨訪（在此期間進行第二次診斷）。研究數據來源主要分為兩類，一類為醫院信息系統（Hospital Information System，HIS）可詳盡記錄醫療服務及與之相對應的數據，據此可統計研究對象使用過的所有藥物名稱與數量、檢查名稱與數量、門診轉診名稱和數量等數據；一類為未在HIS中記錄但確系向研究對象提供過的各類服務及與之相對應的數據（其數據出自上海市徐匯區楓林街道社區衛生服務中心OP服務記錄冊），據此可統計服務主題、服務對象、每次執行人、服務起止時間等數據［6］。

1.2.2 模型構建：根據骨密度測量值劃分骨密度狀態［5］，將骨密度狀態分為三種：健康（S1）、低骨量（S2）、OP（S3）［7-10］。通過比較2次診斷結果計算狀態轉移概率，構建各狀態間的轉移頻數和概率矩陣，并結合初始分布（根據首次骨密度的例數合計4 293例進行計算）對未來30年楓林社區不同骨密度人群的概率分布進行預測及多狀態轉移的影響因素分析（根據連續2次骨密度測量的例數合計362例數據進行計算）。

1.2.3 成本分析：成本參數采用醫療服務成本［11］來統計，“成本”指2016年5月—2022年8月間OP防治環節真正投入使用的直接成本。根據楓林社區實際防治情況，此次需要支出成本的項目有：（1）門診總費用（掛號、處方等）；（2）門診診療費（檢測等）；（3）住院費；（4）化驗費；（5）藥品費；（6）楓骨俱樂部人工成本。其中門診總費用、門診診療費、住院費和化驗費通過HIS獲取；藥品費總成本依據2016—2019年總藥品費的均值（612 030.3元）×時間（2016年5月—2022年8月）獲取；楓骨俱樂部人工成本為楓林社區進行OP防治健康宣教投入人力所花費成本，計算方式為：每年宣教次數×人數×平均工資（3 000元/人）。

1.2.4 效果分析：本研究效用參數采用QALY來統計，通過計算干預前后總的QALY產出變化，以評價社區衛生服務大面積、廣范圍、長周期的干預是否產生了可觀的成效及尚存哪些問題。QALY的計算公式如下［4，7，12-14］：QALY=期望壽命×健康效用值。

本研究中的期望壽命引用了參考文獻［14］中的期望壽命值數據，分別為20～（63.36）、25～（58.36）、30～（53.36）、40～（43.59）、45～（38.81）、50～（34.01）、55～（29.41）、60～（24.84）、65～（20.3）、70～（16.26）、75～（12.33）、80～（9.43）、85～（6.67），85歲及以上（占比7.2%）年齡段期望壽命均設置為6.67。

本研究的健康效用值通過參考文獻［15-18］確定，選取文獻中年齡段人數最多的效用值進行下一步計算，最終四種狀態［包括健康、低骨量、OP（骨折）、死亡］的健康效用值分別為：1［15］、0.89［16］、0.84［17］、0［18］。骨密度狀態評價：經過連續的雙能X線吸收檢測法測量骨密度值的362例研究對象使用實際測量值；而無連續測量值的3 931例研究對象，其骨密度狀態是根據上述362例研究對象建立的Markov模型推算而來。

1.2.5 成本效果評價：對于成本效果計算結果，使用WHO的增量成本效果比（ICER）進行評判（2010 年

版）［19］，其表示在干預下每多獲得單位效用所增加的成本。在本研究中，ICER=增量成本/QALY，反映延長患者一定質量的生存時間所需的額外支出。WHO推薦：當 ICER<1倍人均GDP時，新的治療方式增加的成本是非常值得的；當ICER<3倍人均GDP時，增加的成本是可以接受的；當ICER>3倍人均GDP，成本投入過大，則防治工作是需要考慮的。

1.2.6 單變量敏感度分析：為探究不同參數對增量成本效用比值的影響，應用單變量敏感度分析的方法比較5個參數，用龍卷風圖展示結果，當某個參數在其范圍內波動時，保持其他參數不變。

1.3 統計學方法

調查對象的基線特征及診斷結果用頻數及構成比進行描述，此部分的基礎統計在SPSS 25.0、Excel 2016軟件中實現。多狀態Markov模型的構建、轉移強度和轉移概率、平均逗留時間均在R 4.1.2軟件中的“msm” 軟件包中完成，影響因素分析時對分類變量設置啞變量，各變量對狀態間轉移強度的影響采用HR（95%CI）表示。雙側檢驗，檢驗水準α=0.05。

2 結果

2.1 基本情況

研究對象平均年齡為（68.4±11.8）歲，以60～70歲居多（占53.5％），體質量（62.08±14.52）kg，身高（157.8±16.7）cm。BMI在正常范圍的共1 986例（46.0%）；其次為超重，共1 585例（37.0%）；性別以女性為主，占總研究對象的66.3%，絕經年齡為（50.1±2.6）歲，具體人口統計學特征如表1所示。

2.2 多狀態Markov模型

2.2.1 Markov模型轉移概率矩陣：骨密度各狀態的轉移頻數矩陣如表2所示，各狀態的轉移概率矩陣如表3所示。在一個周期（即以1年為循環周期）內，健康轉換為低骨量的概率為8.5%，低骨量轉化為健康概率為16.4%，低骨量轉化為OP概率為17.9%，OP轉化為低骨量的概率為24.9%；在一個周期內，健康狀態和OP狀態不會發生相互轉換。社區OP防治人群不同骨密度狀態的轉換概率見圖1。

2.2.2 未來30年不同骨密度狀態概率分布預測：依據2.2.1中的不同狀態的轉移概率，結合初始分布（根據首次骨密度的例數合計4 293例進行計算）探究未來30年可能出現的各狀態概率分布情況。表4體現出從首次診斷之后的30年中骨密度在各狀態所占比例變化情況，其中健康狀態概率為0.527，低骨量狀態概率為0.274，OP狀態概率為0.199。隨著時間的推移，未來30年間低骨量和OP狀態人群所占比例將有所減少，健康狀態所占比例有所增加，但概率最終趨于穩定，骨密度的變化趨勢見圖2。

2.2.3 社區OP防治人群不同骨密度狀態轉移的影響因素分析：剔除BMI及疾病史空值5例，以BMI、年齡、性別、是否腰背疼痛或全身骨痛、有無脆性骨折史、是否明顯變矮和是否駝背為自變量，以不同的狀態轉移（S1→S2，S2→S1，S2→S3，S3→S2）為因變量，以女、無腰背疼痛或全身骨痛、無脆性骨折史、無明顯變矮、無駝背為各分類自變量的對照，擬合msm模型估計不同狀態轉換的HR從而進行影響因素分析。表5僅表示相鄰骨密度狀態轉移，結果顯示，BMI、年齡、性別和是否明顯變矮是OP防治人群骨密度狀態轉移的影響因素（P<0.05）。與BMI較低的患者相比，BMI趨于正常的患者S2→S1的轉移強度較高；與年齡較小的患者相比，年齡越大的患者S3→S2的轉移強度較低；與女性相比，男性S2→S1的轉移程度較高；與未明顯變矮的患者相比，明顯變矮的患者S1→S2的轉移程度較高（表5）。

2.3 成本投入與QALY產出分析

2.3.1 投入的成本總額與分布：楓林社區OP防治總成本為33 814 102.15元，其中門診總費用成本為

14 464 180.49元，門診診療費用成本為6 681 264.20元，住院總成本為8 485 958.69元，化驗費總成本為

129 575.00元，藥品費總成本為3 828 123.77元，人工總成本為225 000.0元，其中門診總費用成本占比最高，為42%，共管理研究對象4 293例，其中OP患者1 584例，低骨量人群2 038例，健康人群671例，詳見表6。

2.3.2 產出的QALY：根據表4計算4 293例研究對象的QALY。第一次診斷出4 293例社區OP防治人群的總QALY為77 098.288 9，人均均值為17.959，標準差為9.34；根據第二次診斷收集到的362例研究對象數據建立Markov模型，預測其干預后的診斷結果，進行QALY的計算，計算得出總QALY為79 616.936 1，人均均值為18.546，標準差為9.342，兩次診斷QALY的差值為2 518.6472。

2.3.3 投入產出比：成本部分以總成本的年平均值，按照2016—2022年6個年份計算，以確保對成本的充分估計，則社區OP防治人群每年在干預方案上的耗費為5 372 040.308元，一年跟蹤期帶來的社區人群OP防治結果是QALY增加2 518.647 2。

進一步測算ICER：ICER=ΔC/ΔE=5 372 040.308/2 518.647 2=2 132.907 0元/QALY。2016—2021年期間我國人均GDP平均值為66 965.10元（2016年53 783元；2017年59 592.25元；2018年65 533.74元；2019年70 077.69元；2020年71 828.15元；2021年80 975.79元），ICER值小于1倍（66 965.10元）人均GDP ，干預方案完全具有成本效果。

2.3.4 單因素敏感性分析：單變量敏感性分析結果見圖3。研究指標ICER對于健康到低骨量的轉移概率最為敏感，接下來依次為低骨量到健康的轉移概率和低骨量到OP的轉移概率，CPI取值的敏感性最弱。同時，不管參數如何變化，整體始終小于1倍（66 965.10元）人均GDP，即社區OP防治始終具有成本效用，由此可見確定性分析結果較為穩健。

3 討論

3.1 基層社區防治評價工具現狀

我國現尚缺乏合適的評價基層社區防治成果的有效工具，其發展受到了多種因素的制約：（1）干預模式的不同，與傳統的干預模式相比，社區針對全人群防治，改變的是整個人群的狀態，傳統的對照試驗難以測量出社區防治的效果；（2）結構不同，社區防治工作覆蓋范圍較為寬泛，包括社區動員、篩查、診斷、干預、隨訪等環節，需形成閉環管理體系，其過程中的人力、物力和財力結構與傳統醫療不同，不少環節沒有設置明確的收費標準［20］；（3）面對的社區人群初始疾病狀態、過程干預方案、干預進程中停留時間和臨床結局指標皆不同，因此傳統的臨床療效分析思維也不再適合社區防治工作［6］。

Markov模型是描述一類隨機動態系統的模型，具有無后效性和穩定性，其在臨床療效評價、篩查試驗的評價、疾病預后因素的研究等領域廣泛應用。20世紀80年代，臨床醫學開始將Markov模型用于模擬慢性疾病的發展過程，20世紀90年代后，逐漸應用到衛生經濟學領域。馮鑫等［8］建立Markov經濟學模型分析了阿倫磷酸鈉預防絕經后婦女OP性骨折的成本-效用；SI等［11］利用Markov經濟學模型評估了采用不同手段對處于不同骨折狀態下的虛擬患者進行干預的效果，都描述了Markov模型在骨骼疾病狀態分析方面的應用情況。

目前社區所用技術大部分都是被驗證過療效和安全的成熟技術，當社區衛生機構將已被驗證過的成熟技術結合社區具體情況進行創新性組合應用時，面向社區人群的干預、管理的成效和評價指標應需要重新考量［21］，以此對社區防治效果進行精準評價。利用Markov模型則可以動態、準確地評價社區人群經社區衛生機構慢性病管理后的疾病狀態，預測系統變量的現在狀態及其變化趨勢，預測其在未來某一特定時間可能出現的狀態，從而為決策提供依據，引導社區衛生服務精細化發展和競爭式發展，避免粗放地盲目推行或長期依賴于大量的過程性考核指標來驅動管理。

3.2 社區OP防治人群各狀態及其影響因素分析

各狀態的轉移概率分析結果提示，接受OP防治的骨密度狀態為健康的人群健康狀態可維持在較高概率，相比糾正OP患者（轉換為低骨量），防止健康人群和低骨量人群地向更差的狀態轉化能阻斷更遠期危害的發生，對低骨量人群進行合理干預能有效控制OP，而健康人群也無法直接進入OP狀態，其提示低骨量人群是社區OP防治工作的重點，但同時也應做好健康人群的管理。

本研究構建的Markov鏈模型及未來30年間各狀態的構成比結果顯示，在干預的狀態下，社區人群中OP患者和低骨量患者越來越少，健康人群持續增長，意味著從長遠期看相較于及時干預，不及時干預或不干預將會消耗更多醫療資源。因此未來社區全科醫生及其團隊應更早、更積極地投入到慢性病高危人群的防治上來。

本研究結果表明，BMI、年齡、性別和是否明顯變矮是OP患者不同狀態轉移的影響因素，與BMI趨于正常范圍的患者相比，BMI偏低的患者向健康狀態轉移的風險較低，向OP狀態轉移的風險較高；年長的患者從低骨量轉移成OP狀態的風險較高；女性從健康向低骨量狀態轉移的風險較男性高；明顯變矮的患者從低骨量轉健康較未明顯變矮的患者轉移風險較低，這提示社區衛生人員在開展OP防治工作時，應對偏瘦、年長的女性患者有所側重。

3.3 投入成本效用分析

從2.3.3的投入產出比來看，本研究所在機構正在運行的社區OP防治干預方案對人群產生的QALY增加明顯，相當于投入5 372 040.308元，產出2 518.647 2個QALY，所產生的ICER 2 132.907 0元/QALY小于1倍人均GDP，其可被判定為楓林社區的OP防治干預方案完全具有成本效果，也即當前的OP防治干預方案是值得投入的。

本研究局限性：在構建模型方面，本研究基于現有數據初步構建了本社區OP防治人群的Markov模型，但因初次骨密度值的4 293例研究對象中，僅362例有第二次骨密度測量數據，雖然在模擬自然狀態下持續接受隨訪管理人群的防治效果時，有一定代表性和參考價值，但較少的樣本量無疑影響了模擬全社區人群的精度。在計算投入成本方面，目前是將2016—2022年間所發生的所有成本投入總量進行測算，而未分解到每年，同時，由于4 293例研究對象是從2016年5月開始接受社區防治干預，為確保對成本的充分估計，研究根據5月后的數據計算出了平均年度投入，導致了數據的不準確。在進行效用分析方面，由于缺乏連續的數據，首先是僅計算到第二次診斷的狀態，而不是與投入測算保持相同的時間段，因此在最終的處理上研究將投入和產出分別以年均來計量。按照目前的改善趨勢，研究所用算法可能過于高估了產出部分，也即如果測算到2022年的人群健康效用值，按照2017年的趨勢，楓林社區OP防治人群的QALY或許不會達到文中呈現的結果。其次，第二次診斷時年齡以第一次診斷的年齡情況進行計算，沒有考慮人群在治療期間的QALY可能發生的變化，即使是對第二次診斷值的測算，本研究所用到的第二次健康效用值也不全是基于健康狀態測量值，有3 931例研究對象的健康狀態使用了有第二次骨密度測量值的362例研究對象建立的Markov模型推算而來，一定程度上與真實世界存在著誤差。未來更為合適的做法是做好患者的數據管理并基于完全相同的時間段來測算當年的投入和產出比，使得測算結果更加精確，更利于指導OP防治的后續決策。

4 小結

雖然通過構建Markov模型，引入QALY初步得到了社區開展OP防治的投入產出比結果。雖然本研究數據精度還有待進一步提升，數據管理還有待加強，但可以得出結論：對于社區OP防治，值得投入成本進行長期的推進和開展。

作者貢獻：蘇瑾提出研究目標，負責研究的構思與設計，研究的實施，論文起草與撰寫；壽涓負責文章的質量與審校，對文章整體負責；顧文欽、易春濤負責監督管理骨質疏松防治工作的開展；徐莉蘋、程莉莉、周鵬負責文獻收集與整理；丁宏娟、衛洋洋負責數據統計分析，繪制圖表；吳穎華、秦杰、薛斌、魏百川、王謙、彭燕、程毅敏、楊藍負責研究的實施，數據收集與采集；王磊、祁瑨麟、邵迎、蔡立明負責數據清洗。

本文無利益沖突。

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（收稿日期：2023-08-03；修回日期：2024-03-26）

（本文編輯：程圣）

基金項目：上海市徐匯區醫學科技項目（SHXH202019）；上海市徐匯區高原學科建設（SHXHZDXK202325）；上海市徐匯區科委重大項目（SHXH202203）

引用本文：蘇瑾，壽涓，顧文欽，等. 基于Markov鏈的上海市楓林社區骨質疏松全人群防治工作的成本效果分析［J］. 中國全科醫學，2024，27（22）：2789-2796. DOI：10.12114/j.issn.1007-9572.2023.0420. ［www.chinagp.net］

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? Editorial Office of Chinese General Practice. This is an open access article under the CC BY-NC-ND 4.0 license.

*通信作者：壽涓，主任醫師；E-mail：asyura55@126.com