基于ARIMA与NNAR模型的中国慢性阻塞性肺疾病疾病负担预测研究

背景 中国是慢性阻塞性肺疾病（COPD）疾病负担较为严重的国家之一，COPD已成为中国的第三大致死病因，其在全部疾病伤残调整寿命年（DALYs）排名中位居第三位。基于患病率、死亡率和DALYs率实现对COPD疾病负担的有效预测，可为预防和控制措施的制定提供理论支持。 目的 描述和分析1990—2019年中国COPD疾病负担状况及其变化趋势，并预测2020—2024年中国COPD疾病负担，旨在为中国COPD科学防控提供依据。 方法 于2021年12月，从2019年全球疾病负担（GBD 2019）中提取1990—2019年中国COPD患病率、死亡率及DALYs率等疾病负担指标的数据，采用平均年度变化百分比（AAPC）分析其变化趋势。基于1990—2016年数据（训练集）建立COPD患病率、死亡率及DALYs率的自回归移动平均（ARIMA）模型和神经网络自回归（NNAR）模型，利用2017—2019年数据（测试集）进行模型评价。采用预测值与实际值的相对误差、平均绝对百分误差（MAPE）、平均绝对误差（MAE）和均方根误差（RMSE）比较模型的拟合和预测效果，运用最佳模型预测2020—2024年中国COPD疾病负担。 结果 1990—2019年：中国全人群COPD患病率从2 344.40/105增长至3 175.37/105，年均增长1.04%，男性和女性的COPD患病率平均每年分别增长0.92%和1.13%；中国全人群COPD死亡率由105.09/105下降至72.94/105，年均降幅为1.29%，男性和女性的COPD死亡率均呈下降趋势，平均每年分别下降0.83%和1.83%；中国全人群DALYs率从2 206.55/105下降至1 400.71/105，年均下降1.56%，男性和女性的COPD DALYs率均呈下降趋势，平均每年分别下降1.37%和1.86%。ARIMA和NNAR模型预测值的动态趋势与实际情况基本一致，但ARIMA模型的预测值与实际值相对误差、MAPE、MAE和RMSE更小，预测精度更高。经ARIMA模型预测得到2020—2024年中国COPD患病率分别为3 229.77/105、3 262.44/105、3 292.38/105、3 322.31/105、3 352.25/105，死亡率分别为74.50/105、75.49/105、76.11/105、76.50/105、76.75/105，DALYs率分别为1 429.56/105、1 452.07/105、1 469.64/105、1 483.35/105、1 494.05/105。 结论 2020—2024年中国COPD疾病负担呈现上升趋势，ARIMA模型在拟合中国COPD疾病负担应用中具有良好的拟合效果和精度，可为COPD疾病负担短期预测提供借鉴与参考。

The Burden of Chronic Obstructive Pulmonary Disease in China Predicted by ARIMA and NNAR Models: a Comparative Study