封闭社区结核病患者接触者结核感染状况预测模型

房宏霞 章光荣 秦玉宝 解志民 赖铿 黄成章 王艳 何文龙 郑开巧 肖之凯 刘昌伟 梁健平 陈智聪

2014年世界卫生组织提出终止结核病战略目标，即到2035年将全球结核病死亡人数在2015年基础上减少90%，新发患者减少90%[1]。该战略在以往强调活动性结核病控制措施的基础上，提出了潜伏性结核感染(latent tuberculosis infection, LTBI)的筛查和治疗等预防性措施。防止LTBI者进一步发展为活动性结核病对实现终结结核病目标具有重大意义。

中国结核病患者数仍居全球第二位。虽然整体上中国结核病发病率和新发患者例数均呈现逐年递减趋势，但若不采取其他更强有力的措施，很难达到世界卫生组织提出的2035年终止结核病战略的目标[1]。当前，我国人口已经接近14亿的历史峰值[2]，其中LTBI者的数量也是以亿为单位计算。开展全人口普查发现这些LTBI者并对高危感染者进行预防性治疗在目前来看是不现实的。同时，对高危人群选择何种方法进行筛查，针对筛查结果该对哪些人群进行预防性治疗，以及治疗方案的选择等目前都尚无统一标准。但是及早发现LTBI者，并通过评估依从性、不良反应、并发基础疾病等各种因素选择合适的方案进行预防性治疗是防止LTBI者发展为活动性结核病的重要方法，也是逐渐实现终止结核病计划的重要一步[3]。但目前我国对LTBI 者筛查还是以重点人群、高危人群为主，尚未推广到社区接触者，其筛查范围远远不能满足终止结核病战略目标要求。

本研究以封闭社区“深圳市司法局第二强制隔离戒毒所”为研究场所，采用结核菌素皮肤试验(TST)连续2年动态监测结核病患者的社区接触者(与患者同时在戒毒所中接受强制隔离戒毒学习的戒毒人员，以下简称“接触者”)结核感染情况，并在考虑和不考虑场所特征情况下，分别使用Cox回归和logistic 回归分析的方法建立该社区结核病患者接触者LTBI预测模型，以期为更便利、广泛发现社区接触者中的LTBI者提供参考。

资料和方法

一、 研究对象

采用前瞻性动态队列研究的方法，以2016年10月至2018年11月在深圳市司法局第二强制隔离戒毒所(以下简称为“戒毒所”)中共发现并确诊的13例(2016年10月3例、11月2例，2018年1月4例、4月1例，以上10例均为病原学阴性。2018年5月有2例涂阳，2018年11月有1例涂阴培阳)结核病患者为研究对象。在戒毒所接受隔离戒毒与学习的学员(以下简称“接触者”)为2084名，其中22名因各种原因从未进行过TST检查，予以排除，共纳入研究者2062名。在其知情并同意的情况下，收集其基本信息、健康检查信息和与患者接触程度信息。本研究经深圳市龙华区慢性病防治中心伦理委员会审核，经研究对象知情同意后进行肺结核可疑症状监测、TST和胸部X线摄影筛查，对于拒绝接受检查或提供相关信息者、因各种原因未进行TST检查者及筛查前已确诊的肺结核患者不纳入分析结核感染状况。研究对象到期解除隔离戒毒(简称“解戒”)或确诊为活动性肺结核时则随访结束，本研究观察终点为2019年7月2日(完成所有接触者最后一次健康体检)。在研究过程中遵守伦理学道德法则，对调查对象所有信息严格保密。

二、研究方法

1.第一次接触者筛查：对发现结核病患者时该戒毒所的所有接触者进行接触者筛查，筛查内容包括胸部直接数字化X线摄影(DR)检查、肺结核可疑症状调查、TST；同时了解调查对象的一般情况、与患者接触程度等。TST由戒毒所门诊部经过培训并考核合格的护士执行，采用结核菌素纯蛋白衍生物(PPD)(50 IU/ml)0.1 ml (5 IU)于受试者左前臂掌侧前1/3无瘢痕处皮内注射，使其形成直径6～10 mm的皮丘，48～72 h 测量注射部位硬结大小，以(横径+纵径)/2(即平均直径)记录TST结果，同时观察注射部位有无破溃、水疱、淋巴管炎或双圈等强阳性反应。

2.对研究对象开展健康教育：教育内容包括结核病预防方法、肺结核可疑症状，以及龙华区的结核病免费诊疗政策。同时要求研究对象一旦出现肺结核可疑症状，应该及时向管教人员报告。

3.对研究对象进行为期2年的症状监测及随访检查：由戒毒所门诊部经过培训的医务人员进行。监测症状包括咳嗽、咳痰、咯血、发热、盗汗、体质量减轻、胸痛、气短、乏力等肺结核可疑症状。如研究对象出现肺结核可疑症状，立即进行胸部DR检查；对检查中发现的肺结核疑似患者，立即进行隔离，直至患者确诊或排除。对研究对象每6个月(最后1次间隔时间为8个月)进行1次TST和胸部DR检查。对后续新入所戒毒人员在入所1周内进行症状筛查、胸部DR和TST检查，发现肺结核可疑症状者或疑似肺结核者立即隔离并做进一步诊断。

4.肺结核可疑症状者或疑似肺结核患者诊断：发现肺结核可疑症状者或胸部DR检查异常者，由戒毒所医生收集患者痰液交由龙华区慢性病防治中心(当地结核病定点医疗机构)进行痰涂片与痰培养检查，同时龙华区慢性病防治中心结核门诊医生对患者进行鉴别诊断。诊断标准依据《WS 288—2017 肺结核诊断》[4]执行。

5.资料收集的内容与方法：(1)收集资料的内容包括研究对象一般资料，即性别、年龄、吸毒时间、戒毒次数、身高、体质量、卡介苗接种史、既往结核病史、随访时间等；健康检查资料，即研究对象第一次及后续检查资料，包括TST及胸部DR检查结果、可疑症状出现情况、疑似患者诊断情况；与患者接触情况资料，即接触程度(包括同寝室、同楼层不同寝室等)、接触患者分类。(2)资料收集中的一般资料来自接触者健康档案；接触程度资料来自接触者分队、工作及居住情况记录；接触者筛查及症状观察资料是依据研究内容自行设计症状监测及接触者筛查结果记录表，由戒毒所工作人员填写并以电子版形式上报。

6.相关指标定义或计算方法：(1)本研究的随访时间定义为从基线检查至随访结束的时间，其中，对于发生结局(结核感染)者，为确定感染的时间减去初次随访时间；对于没有发生结局者，为最后一次随访时间减去初次随访时间。随访时间单位为“人月”。(2)密切接触程度的判定。因该戒毒所同一大队的戒毒人员居住在同一楼层，且同时在同一车间工作、同时在同一餐厅用餐。因此，本研究将与患者在同一楼层的人员定义为密切接触者，其他人员定义为社区接触者。(3)结核感染判定依据《WS 288—2017 肺结核诊断》[4]进行。TST检查确定是否感染需要符合如下标准，未感染：有卡介苗接种卡痕者硬结平均直径<10 mm，无卡痕者为硬结平均直径<5 mm；感染：有卡痕者为硬结平均直径≥10 mm，无卡痕者为硬结平均直径≥5 mm。(4)有卡介苗接种史的判断：研究对象报告有卡介苗接种史，且查验左上臂三角肌处有卡痕。(5)体质量指数(BMI)值，计算公式略。

三、统计学处理

单因素分析方法：计量数据根据分布特点采用t检验或秩和检验，本研究中计量数据因呈非正态分布或方差不齐，均不满足t检验条件，均采用秩和检验；计数资料采用χ2检验分析，P<0.05为差异有统计学意义。

预测模型建模方法：分别采用Cox回归、条件logistic回归分析。在考虑和不考虑场所特征(吸毒时间、戒毒次数、首次入本戒毒所)情况下，分别以感染为因变量，以年龄、BMI值、卡介苗接种史、既往结核病史、肺结核可疑症状、接触程度、接触患者分类为自变量分别进行Cox回归和条件logistic回归分析，采用逐步后退法进行变量筛选，进入模型的α值为0.05，排除α值为0.10，观察每个变量排除后模型预测效果。选择预测感染率最大、模型解释程度最高的筛选结果建立预测模型；根据预测模型计算结核感染预测值，绘制ROC曲线并计算ROC曲线下面积。分析变量赋值情况详见表1。

四、研究过程质量控制

研究前对所有研究人员进行研究前培训，明确研究方法，统一研究程序和标准；由慢性病防治中心统一采购并提供PPD试剂，试剂全程冷链运输和保存；由经过培训并合格的护士进行TST并读取和记录PPD反应结果；研究过程中每月收集工作量及患者信息相关表格，随时掌握研究进度；研究人员与戒毒所现场工作人员随时保持联系，及时沟通解决出现的问题；对接触者检查结果数据由2名工作人员分别录入，并进行2次录入数据的一致性检验，对错录数据进行更正。

结 果

一、 本封闭社区接触者的一般情况

在调查的封闭社区中，2016年10月至2018年11月确诊的13例结核病患者的所有接触者共计2084名，其中22名因各种原因未进行TST，予以排除。纳入研究者2062名，占所有接触者的98.9%。

研究对象均为男性，HIV感染检测结果阴性，年龄在20～67岁，平均年龄(36.4±7.4)岁；BMI值为15.6～44.8，平均BMI值(21.8±2.6)；1447名既往有接种卡介苗史，占70.2%(1447/2062)；214名有肺结核可疑症状，占 10.4%(214/2062)；24名既往有肺结核病史，占1.2%(24/2062)。吸毒年限为1～34年，M(Q1,Q3)为7(4,10)年；戒毒次数为1～10次，M(Q1,Q3)为2(1,2)次。

二、社区接触者与患者接触程度及其结核感染情况

纳入研究的2062名接触者中，同楼层者有849名(41.2%，849/2062)，其中与肺结核患者同寝室者有95名(4.6%，95/2062)；1213名与结核病患者为社区接触，占58.8%(1213/2062)；378名(18.3%，378/2062)研究对象与3例病原学阳性结核病患者同楼层居住，其中25名研究对象与病原学阳性患者同寝室居住(1.2%，25/2062)。

接触者第一次TST阳性而判断为结核感染者1060例，感染率为51.4%(1060/2062)。在后续2年的结核感染监测中，1002名第一次检查未感染者中有267例(26.6%，267/1002)接触者变为感染，其中173例(64.8%，173/267)是在封闭社区中出现新结核病患者后转变为结核感染；2年中社区接触者结核感染者共1327例，感染率64.4%(1327/2062)。2年中有311例(23.4%，311/1327)结核感染者在后续随访检查中TST检测皮肤硬结平均直径缩小甚至消失，由感染状态转变为感染消除。研究中还发现有59例(2.9%，59/2062)研究对象检测结果出现未感染-感染-未感染的波动(表2)。

表1 接触者结核感染影响因素分析变量赋值表

注“-”表示该变量为定量指标，不需要赋值

表2 2062名各类封闭社区接触者结核感染及消除情况在不同接触程度中的分布

三、本封闭社区接触者结核感染单因素分析

本封闭社区接触者结核感染风险与年龄(Z=-8.144，P<0.001)、BMI值(Z=-2.894，P<0.001)、吸毒时间(Z=-5.314，P<0.001)、戒毒次数(Z=-4.051，P<0.001)、卡介苗接种史(χ2=8.960，P=0.003)、首次入本戒毒所(χ2=6.836，P=0.009)、接触程度(χ2=22.456，P<0.001)、接触患者分类(χ2=22.093，P<0.001)有关。详见表3、4。

四、使用logistic回归在考虑场所特征情况下获得的社区接触者结核感染预测模型

以感染为因变量，以年龄、BMI值、卡介苗接种史、既往结核病史、肺结核可疑症状、吸毒时间、戒毒次数、首次入本戒毒所、接触程度、接触患者分类为自变量，采用条件逐步后退法进行logistic回归分析。经检验，在1327例结核感染者中结核感染预测正确数最大为最后1步(第6步)的1242例， 预测率最大为93.6%，因此选择第6步模型作为结核感染预测模型。此时保留在模型中的变量为年龄(Waldχ2=31.703，P<0.001；OR=1.04, 95%CI=1.03～1.06)、接触程度(Waldχ2=19.824，P<0.001；OR=1.45，95%CI=1.23～1.71)、BMI值(Waldχ2=6.277，P=0.012；OR=1.05,95%CI=1.01～1.09)、吸毒年限(Waldχ2=8.173，P=0.004；OR=1.03,95%CI=1.01～1.05)。详见表5。

表3 影响本封闭社区2062名接触者结核感染定性因素的单因素分析

注感染判定标准：有卡痕者为硬结平均直径≥10 mm，无卡痕者为硬结平均直径≥5 mm

表4 影响本封闭社区2062名接触者结核感染定量因素的单因素分析

表5 考虑场所特征logistic回归分析中最后一步对应的自变量对结核感染的影响

注纳入分析的变量包括年龄、BMI值、卡介苗接种史、既往结核病史、肺结核可疑症状、吸毒时间、戒毒次数、首次入本戒毒所、接触程度、接触患者分类，此表只列出有统计学意义的项目

结合患者一般情况、健康检查情况和密切接触情况建立的封闭社区结核病患者接触者结核感染预测模型为：结核感染=0.041×年龄+0.373×接触程度+0.046×BMI+0.028×吸毒年限-2.285。

依据预测模型计算接触者结核感染的预测值，绘制ROC曲线，计算得ROC曲线下面积为0.584(95%CI：0.558～0.609)，P<0.001。见图1。

图1 考虑场所特征用logistic回归分析获得的封闭社区接触者结核感染预测模型的ROC曲线

五、使用Cox回归分析在考虑场所特征情况下获得的社区接触者结核感染预测模型

以感染为因变量，同样以年龄、BMI值、卡介苗接种史、既往结核病史、肺结核可疑症状、吸毒时间、戒毒次数、首次入本戒毒所、接触程度、接触患者分类为自变量，以随访人月为时间变量，采用条件逐步后退法进行Cox回归分析。最后模型中保留的变量同样为年龄[Waldχ2=24.706，P<0.001；相对危险度(RR)=1.02, 95%CI=1.01～1.03]、接触程度(Waldχ2=8.330，P=0.004；RR=1.14，95%CI=1.04～1.25)、BMI值(Waldχ2=6.198，P=0.003；RR=1.03,95%CI=1.01～1.05)、吸毒年限(Waldχ2=8.871，P=0.013；RR=1.01,95%CI=1.00～1.02)。详见表6。

封闭社区结核病患者接触者结核感染预测模型为：结核感染=0.020×年龄+0.133×接触程度+0.030×BMI+0.013×吸毒年限。

依据预测模型计算得ROC曲线下面积为0.633(95%CI：0.608～0.658)，P<0.001(图2)。

图2 考虑场所特征用Cox回归分析获得的封闭社区接触者结核感染预测模型的ROC曲线

六、不考虑场所特征使用logistic回归获得的社区接触者结核感染预测模型

以感染为因变量，以年龄、BMI值、卡介苗接种史、既往结核病史、肺结核可疑症状、接触程度、接触患者分类为自变量，采用条件逐步后退法进行logistic 回归分析。经检验，结核感染预测率最大为94.1%(1249/1327)，此时保留在模型中的变量为年龄、接触程度和BMI值(表7)。

表6 考虑场所特征Cox回归分析中最后一步对应的自变量对结核感染的影响

注纳入分析的变量包括年龄、BMI值、卡介苗接种史、既往结核病史、肺结核可疑症状、吸毒时间、戒毒次数、首次入本戒毒所、接触程度、接触患者分类，此表只列出有统计学意义的项目

表7 不考虑场所特征logistic回归分析中最后一步对应的自变量对结核感染的影响

注纳入分析的因素包括年龄、BMI值、卡介苗接种史、既往结核病史、肺结核可疑症状、接触程度、接触患者分类，此表只列出有统计学意义的项目

封闭社区结核病患者接触者结核感染预测模型为：结核感染=0.050×年龄+0.372×接触程度+0.041×BMI-2.282。

依据预测模型计算得ROC曲线下面积为0.625(95%CI：0.600～0.650)，P<0.001(图3)。

图3 不考虑场所特征用logistic回归分析获得的封闭社区接触者结核感染预测模型的ROC曲线

七、不考虑场所特征使用Cox回归分析获得的社区接触者结核感染预测模型

以感染为因变量，同样以年龄、BMI值、卡介苗接种史、既往结核病史、肺结核可疑症状、接触程度、接触患者分类为自变量，以随访人月为时间变量，采用条件逐步后退法进行Cox回归分析。最后模型中保留的变量同样为年龄、接触程度、BMI值(表8)。

封闭社区结核病患者接触者结核感染预测模型为：结核感染=0.025×年龄+0.028×BMI+0.135×接触程度。

依据预测模型计算得ROC曲线下面积为0.625(95%CI：0.600～0.650)，P<0.001(图4)。

图4 不考虑场所特征用Cox回归分析获得的社区接触者结核感染预测模型的ROC曲线

表8 不考虑场所特征Cox回归分析中最后一步对应的自变量对结核感染的影响

注纳入分析的因素包括年龄、BMI值、卡介苗接种史、既往结核病史、肺结核可疑症状、接触程度、接触患者分类，此表只列出有统计学意义的项目

讨 论

中国结核病防治工作取得显著成就。结核病发病率和新发患者数从2000—2016年随时间呈现出线性递减关系，结核病治疗覆盖率从2008年至2016年一直稳定在87%水平；从1995年至2016年新发结核病患者成功治疗率一直保持在较高水平。说明随着结核病治疗的广泛覆盖，新发结核病患者绝大多数均能成功治疗，这些使得中国结核病疫情整体呈现逐年下降趋势，新发患者越来越少[1]。但如果以现有的发展趋势，在不采取其他加强型措施的情况下，很难达到世界卫生组织提出的在2035年使新发患者减少90%的目标[5]。因此，我们需要采取更多新技术、新措施和新策略，以加快结核病控制进程。世界卫生组织提出防止结核感染者进一步发展为活动性结核病对实现终结结核病目标具有重大意义，并指导不同地区如何开展结核潜伏感染的程序化管理[6]。我国专家也提出以结核潜伏感染干预为手段探索结核病防控的关口前移将是落实“预防为主”综合防治策略的重要举措[7]。开展结核潜伏感染干预的前提是能找到这些感染者，本研究着眼于社区接触者，并尝试建立社区接触者结核感染预测模型，以期采用更简单的方法发现更多潜在的结核感染者，研究内容具有先进性。

关于潜伏感染的检测方法，目前常用的有TST或γ干扰素释放试验(IGRAs)，但具体如何使用，国际上尚未统一。一项关于TST和IGRAs在活动性结核病密切接触儿童中筛查LTBI的相关指南的综述结果显示，法国、巴西、瑞士等国是单用TST，挪威是单用IGRAs，德国、意大利等国是先用TST，再行IGRAs[3]。我国也有结果表明，两种检测方法一致性较差，为避免漏诊，建议对暴露后危险等级高的儿童同时使用两种方法检测[8]。江苏省疾病预防控制中心进行了一项针对社区人群潜伏性结核感染诊断方法的成本效益研究，其结果显示，TST、IGRAs (选用Quanti FERON-TB Gold In-Tube，QFT-GIT)、TST+“QFT-GIT”等3种结核感染检测方法均存在缺陷，TST+“QFT-GIT”法结合使用虽具有较好的成本效益，但成本依旧过高，无法应用于大范围筛查[9]。还有一点非常明确，TST和IGRAs均不能有效地区分潜伏性结核感染和活动性肺结核[10]，患者情况还需要进一步验证。本研究的目的是为开展全社区接触者结核感染检测提供重点目标人群，单独使用TST进行社区接触者结核感染检测的方法具有可行性。

从结核感染检测结果的变化情况来看，在对同时期诊断的5例结核病患者的社区接触者(总计767名)随访观察中，发现有10.8%(54/498)的社区接触者会出现TST检测皮肤硬结平均直径缩小甚至消失，由感染状态转变为结核感染消除情况[11]。本研究对2年中陆续诊断的13例结核病患者的2062名社区接触者随访观察发现，结核感染消除的比例增加到23.4%(311/1327)，同时有2.9%(59/2062)的研究对象出现未感染-感染-未感染的波动。这说明在部分人群中结核分枝杆菌进入人体后导致的结核感染状态不是一成不变的，体内结核分枝杆菌的数量会随着机体抵抗力增强而减弱，从而出现结核感染消除的情况。

从采用的统计学方法来看，一般认为前瞻性动态队列研究的分析方法使用Cox回归更恰当，因为Cox回归不但考虑到了研究对象在观察组内的时间，其获得的RR值也比logistic回归获得的OR值临床意义更清晰。但在已发表文献中，使用Cox回归[12]和logistic回归[13]的方法均有报告。本研究中的社区接触者在观察时间内，随着时间的推动不断有新学员加入，也有老学员到期解戒，社区接触者呈现动态变化，由于每名研究对象在本研究中观察时间不同，在进行建模时，引入随访时间的变量，使用Cox回归建立预测模型更恰当。但考虑到本研究每进行2次TST检查间的间隔时间为6个月(最后1次为治疗达8个月时)，间隔时间较长，检测结果不能在时间上准确反映接触者在接触第几个月时转为感染，也就是不能获得结局变量的具体发生时间。因此，本研究同时采用2种方法进行建模。结果表明，2种方法建立的结核感染预测模型最终筛选出的变量一致，在不考虑场所特征的情况下，Cox回归和logistic回归建立模型的ROC曲线下面积相同。在实际开展的队列研究中，很多都无法准确获得结局发生时间。因此，笔者认为在观察时间不确定的情况下，采用Cox回归和logistic回归均可。

本研究也有一定的局限性。一是本研究对象为戒毒所的戒毒人员，均为男性，HIV感染检测结果为阴性，年纪偏向于年轻化，且戒毒人员一般学习时间为2年，到期解戒后，难以对研究对象进行长期追访，结果外推受到一定影响。如能在监狱等场所进行研究，对了解成年社区接触者感染状况变化情况更有指导意义。二是由于研究经费限制，本研究仅采用TST的方法作为感染监测手段，如能对TST阳性者再进行IGRAs验证，感染结果将更准确。三是本研究每2次TST间隔时间较长，不能在时间上准确反映结核感染的发生时间，如能缩短每2次检查时间，结果会更准确。四是建立的模型虽然对接触者结核感染预测准确率达到94.1%，但模型残差较大，ROC曲线下面积不大，提示还存在较多未发现因素，如性别、HIV感染、人群免疫状态等，需进一步进行研究。

志谢本研究的分析思路和统计学方法得到上海复旦大学公共卫生学院徐飚教授、深圳市龙华区慢性病防治中心于传宁博士的指导，特表示衷心感谢！