2020-2024 年新冠疫苗接种挽救的生命和生命年数的全球估计

新冠疫苗的研发和广泛应用被普遍认为是生物医学研究和公共卫生领域的重大成就。 ^1 ,2 评估自新冠疫苗问世以来全球范围内挽救的生命数量至关重要。此前，估算新冠疫苗避免死亡人数的尝试主要采用流行病模型或基于监测数据的反事实分析。 ^3 –6 模型的结果可能因假设的不同而存在偏差，因此可能不可靠。 ^7 ,8 此前的模型基于较为有限的早期证据进行计算，因此其假设可能不太合理或存在不确定性，而且这些模型大多针对的是 Omicron 疫苗接种计划实施之前的时期。 ^3 ,4 少数纳入 Omicron 疫苗接种计划实施期间数据的模型 ^5 ,6 侧重于特定地区，并未计算可能挽救的生命年数。而生命年数的估算对于决策至关重要。

本文估算了自 2020 年 12 月首款疫苗获批至 2024 年 10 月期间，全球接种疫苗者所挽救的生命和生命年数。同时，本文还估算了若不接种疫苗可能发生的死亡人数，以及不同疫苗可能带来的死亡率降低幅度。数据按年龄、Omicron 疫苗接种前后时期、感染前后接种疫苗情况以及长期护理机构等因素进行分层，所有数据均来自公开渠道。

该分析比较了全球 COVID-19 疫苗接种策略的结果与不接种疫苗的情况，使用了感染死亡率 (IFR)、疫苗对死亡率的有效性 (VE) 以及接种疫苗前后可能感染的人口比例的最佳估计值。

这是一项利用公开文献数据进行的分析，无需机构审查委员会批准。

每个层级中挽救的生命数量估计为：若不接种疫苗本应死亡的人数乘以疫苗的有效性（VE）。死亡人数估计为：该层级的总人口数 N、若不接种疫苗本应感染的比例 PI* 以及相应的感染死亡率（IFR）的乘积。

L_i = N_i × PI*_i × IFR_i × VE_i

估计挽救的生命总数为

L = Σ L_i = Σ (N_i × PI*_i × IFR_i × VE_i)

类似地，挽救的生命年数（LY）估计与特定阶层的预期寿命（LE）L 成正比，并与一个因子 f 成正比，该因子表示死亡者的预期寿命与一般人群预期寿命的差异程度；当死亡者的健康状况比同阶层一般人群更差时，f 值较小。因此

LY = L × LE，× f

估计挽救的生命年总数为

LY = Σ LY_i = Σ (L_i × LE_i, × f_i)

我们首先计算在未感染 SARS-CoV-2 之前接种疫苗的人的获益。对于至少感染过 1 次 SARS-CoV-2 后首次接种疫苗的人，我们假设 PI* × IFR × VE 会降低一定的 R 因子（主要是因为再次感染的 IFR 较低以及 PI* 较低）。

有关所用数值、理由（附参考文献）和敏感性分析范围的详细信息，请参阅补充材料 1 的 eAppendix 1 中的 eMethods。 ^9 –19 简而言之，我们使用 2021 年世界人口金字塔 ⁹ 的年龄层：0 至 19 岁、20 至 29 岁、30 至 39 岁、40 至 49 岁、50 至 59 岁、60 至 69 岁以及 70 岁及以上，并将最后一个年龄层进一步细分为社区居民 (97%) 和长期护理居民 (3%)。基于对奥密克戎行动前感染比例的系统性回顾 ¹³ 和奥密克戎行动前疫苗接种数据 ^12 ,14 ，我们假设 0 至 19 岁人群中有 10%、20 至 29 岁人群中有 20%、以及更高年龄段人群中有 46%（总体为 30%[敏感性范围为 25%-35%，保持年龄比例不变]）在奥密克戎行动前感染前至少接种过 1 剂疫苗。我们假设在奥密克戎行动期间，截至 2021 年 11 月仍未感染的全球人口中剩余的 56%在 2024 年 10 月之前至少感染过一次。此外，全球人口中有 18%在奥密克戎行动期间首次接种疫苗，其中略​​低于三分之一（5%）的人在感染前至少接种过 1 剂疫苗。

我们假设，如果没有疫苗接种，所有人在奥密克戎疫苗接种期间都会被感染。在奥密克戎疫苗接种之前，我们假设到 2021 年 11 月，所有年龄段的感染率（PI*）均为 20%（敏感度范围为 10%-40%），并且 5%的人口在奥密克戎疫苗接种后的接种期间首次被感染。

对于奥密克戎疫苗接种前未接种疫苗人群的感染死亡率（IFR），我们采用了以下数据：针对年轻人群的系统评价；针对 70 岁及以上社区居民的荟萃回归分析；以及针对长期护理机构居民的病例死亡率荟萃分析和无症状感染率估计研究。敏感性范围也参考了上述数据。我们假设奥密克戎疫苗接种后未接种疫苗人群的感染死亡率为接种前数值的三分之一。

我们假设在 Omicron 疫苗接种前疫苗有效率 (VE) 为 75%（敏感度范围：40%-85%），在 Omicron 疫苗接种期间为 50%（敏感度范围：30%-70%）。对于至少感染过一次病毒后接种疫苗的人群，我们假设基本传染数 (R) 为 5（敏感度范围：2.5-10）。

对于预期寿命（LE），采用联合国人口司 2021 年生命表（全球，男女均适用），并取各年龄段的中点值。对于 70 岁及以上人群，社区居民的预期寿命以 77 岁时的预期寿命为准，长期护理机构居民的预期寿命则以 2 岁时的预期寿命为准。主要分析中，所有分层的 f 值均设为 0.5（敏感性范围为 0.25-0.8）。

我们通过将估计的益处除以全球已接种的 136.4 亿剂疫苗总剂量，计算出避免 1 例死亡和挽救 1 个生命年所需的疫苗剂量。 ²⁰

表 1 显示了计算中使用的不同分层的特征（补充材料 1 的 e 附录 1 中的 eMethods）。 ^9 –19 在主要分析（表 2）中，估计挽救了超过 250 万人的生命。这些生命主要来自感染前已接种疫苗的人群（253.3 万人中的 207.9 万人[82%]）。在奥密克戎疫苗接种期间挽救的生命略多（253.3 万人中的 144.8 万人[57%]）。在挽救的生命中，89.6%与 60 岁及以上人群有关，这是由于他们的感染死亡率较高且早期疫苗接种覆盖率较高。儿童和青少年（0-19 岁）仅占挽救生命总数的 0.01%，青年人（20-29 岁）占 0.07%。

表 3 显示，单因素敏感性分析中挽救的生命数量在 140 万至 400 万之间。在奥密克戎计划实施期间，获益往往更大，但当 R 值较低或假设奥密克戎计划实施前的 PI*值较高时，获益则不显著。双因素敏感性分析的最大范围为 100 万至 600 万（同时考虑了 VE 和 R 值的下限和上限）。

主要分析结果显示，共挽救了 1480 万生命年，敏感性分析结果在 740 万至 2360 万生命年之间（表 4）。60 岁以上人群挽救的生命年最多（75.9%），但长期护理机构居民的贡献很小（占总数的 2%）。40 至 59 岁人群的贡献也相当可观，占总数的 20.5%。儿童和青少年（0.1%）以及 20 至 29 岁青年（0.3%）的贡献微乎其微。

总体益处相当于每 5400 剂疫苗可避免 1 例死亡（敏感性范围为每 3500 至 9300 剂疫苗可避免 1 例死亡），每 900 剂疫苗可挽救 1 个生命年（敏感性范围为 600 至 1800 剂）。

利用现有关于感染死亡率（IFR）、疫苗有效性（VE）以及疫情各阶段感染比例的最佳实证数据，我们估计，2020-2024 年期间的新冠疫苗接种挽救了超过 250 万人的生命，相当于 1500 万生命年。这 250 万人的生命相当于同期全球总死亡人数的约 1%。敏感性分析表明，疫苗可避免 140 万至 400 万人死亡，并挽救 740 万至 2400 万生命年。然而，多因素敏感性分析的不确定性要大得多。总体效益相当于每 5400 剂疫苗可避免 1 例死亡，每 900 剂疫苗可挽救 1 个生命年。鉴于新冠死亡率随年龄风险呈陡峭梯度变化，各年龄组的治疗所需人数差异很大。

在“奥密克戎”疫苗接种期间挽救的生命数量似乎略高于“奥密克戎”疫苗接种前时期挽救的生命数量。“奥密克戎”疫苗接种期间的估计获益包括“奥密克戎”疫苗接种前接种的疫苗（在“奥密克戎”疫苗接种期间仍保持一定保护作用）所带来的获益，以及在“奥密克戎”疫苗接种期间首次接种或加强接种所带来的获益。疫情后期接种的疫苗可能对降低死亡率的贡献相对较小。疫情后的死亡率获益不能想当然；展望未来，优化疫苗接种建议需要开展严格的随机对照试验。 ²¹ 此外，一些敏感性分析显示，“奥密克戎”疫苗接种期间的估计获益较低。相对较低的“奥密克戎”疫苗接种期间死亡负担不太可能主要反映出更高的疫苗接种获益。“奥密克戎”疫苗接种前的 PI*取决于暴露负荷，并且因国家而异。例如，在中国或新西兰，“奥密克戎”疫苗接种前几乎没有病毒传播。因此，在这些国家，“奥密克戎”疫苗接种前几乎没有通过 COVID-19 疫苗接种直接挽救生命；任何获益都体现在“奥密克戎”疫苗接种期间。

我们估计，避免的 10 例死亡中有 9 例，挽救的 10 个生命年中有 8 个发生在 60 岁及以上的人群中。尽管新冠肺炎疫情对长期护理机构造成了毁灭性打击，但疫苗接种挽救的生命年仅占总数的 2%，这主要是因为这些机构的居民预期寿命较短。然而，这种情况可能因国家和机构而异，具体取决于居民人群的特征（例如，接受临终关怀的老年人与相对健康的退休老年人）。

儿童、青少年和青年对挽救生命和生命年的相对贡献似乎微乎其微。评估这些人群的绝对净收益（如果有的话）需要仔细考虑非致命性结果和不良反应的潜在额外收益。 ^23 ,24 对于年轻人而言，疫苗接种决策的考虑因素不仅限于极少数的死亡风险，还可能包括症状持续时间更短和疾病严重程度更低。应仔细考虑这些年龄段的成本效益比，以证明接种疫苗对他们来说是否值得。 ²⁵ 0 至 29 岁人群约占全球人口的一半。目前尚无全球范围内关于这些年龄组接种疫苗的具体剂量数据。然而，如果六分之一的疫苗剂量用于这些年龄组，则每 10 万剂疫苗可避免 1 例死亡。有人可能会认为，为年轻人接种疫苗可能减少了向老年易感人群的传播。然而，就感染风险而言，疫苗有效性有限且迅速下降。错误地宣称疫苗接种能大幅降低病毒传播风险，甚至可能适得其反。由于这种虚假的保证而增加风险补偿，反而可能导致病毒传播加剧。 ²⁶

我们的估算并未区分疫苗有效性避免的死亡和疫苗相关不良反应导致的死亡。有人可能会认为，根据风险规避和后悔心理，因不良反应导致的死亡与因疫苗有效性避免的死亡相比，其重要性可能有所不同。新冠疫苗的不良反应仍然是一个备受争议的话题。随机试验数据非常有限。 ²⁷ 来自登记数据和其他观察结果的风险估算存在很大的不确定性。然而，正如补充材料 1 中的 eAppendix 2 所示，由公认且被广泛接受的不良反应（血栓形成、心肌炎、重度虚弱的养老院居民死亡）导致的死亡人数可能比总体获益小约两个数量级。尽管如此，在特定亚人群中，这些不良反应的发生率最高，风险获益比可能会发生变化甚至逆转，因此权衡这些不良反应与获益仍然十分重要。

我们的估算涵盖了疫情和疫苗接种经验各异的国家。全球疫苗接种存在严重的不公平现象 ^28 ,29 ，并且可能错失了许多机会。 ³⁰ 补充材料 1 中的电子附录 3 提供了一些在理想情况下可能达到的初步估算。

以往关于新冠疫苗挽救生命的研究大多集中于较为有限的时期或范围较小的地区、国家或区域。迄今为止被引用次数最多的研究 ³ 采用模型估算，仅在疫苗接种的第一年，185 个国家就避免了 1440 万例新冠死亡和 1980 万例超额死亡，且不确定性极低（95%可信区间分别为 1370 万至 1590 万和 1910 万至 2040 万）。这些结果与我们在 Omicron 疫苗接种前阶段的估算结果存在显著差异。我们没有估算全球范围内避免的超额死亡总数，因为这方面存在极大的不确定性。 ³¹ 然而，就新冠死亡而言，我们的结果表明，在早期阶段，新冠疫苗避免的死亡人数比估算值低 10 倍以上。差异可能反映了在如此复杂的环境下建模的不可靠性 ⁷ ，以及建模中假设的感染死亡率（IFR）（尤其是在老年人群中）和疫苗有效性（VE）（使用当时可获得的短期估计值）较高 ³ 。另一项建模研究估计，在“奥密克戎”疫苗接种计划实施前，疫苗接种避免了 62 万例死亡，如果基于漏报假设，则增加到 210 万例 ⁴ 。我们对“奥密克戎”疫苗接种计划实施前的数据估计介于这两个估计值之间。另一项研究 ⁵ 涵盖了欧洲 34 个国家和地区，估计到 2023 年 3 月，疫苗接种挽救了 160 万人的生命，其中 96%的挽救生命发生在 60 岁及以上人群中，60%发生在“奥密克戎”疫苗接种计划实施期间。所分析的国家约占全球高收入国家人口的一半。尽管我们没有获得仅限于这些国家的估计值，但我们的全球估计值似乎略微保守一些。差异可能是由于隐含的感染死亡率和疫苗有效性估计值不同造成的。 然而，我们一致认为，大多数获救的生命都集中在老年人群体中，且在奥密克戎计划实施期间获救的生命略多。一项涵盖拉丁美洲和加勒比地区截至 2022 年 5 月的研究估计，该计划避免了 118 万例死亡（敏感度范围为 61 万至 261 万例），其中 78%的死亡发生在 60 岁及以上人群中，62%的死亡发生在奥密克戎计划实施期间。 ³²

需要讨论几个注意事项。首先，如果在多因素敏感性分析中考虑所有因素，可能的估计范围会进一步扩大。如果允许所有相关参数变化并取极端值，最佳情况和最差情况的不确定性可能会更大。此外，我们的感染死亡率 (IFR) 估计值来源于国家疫苗接种前的血清流行病学研究。对于未接种疫苗的人群，在第二次大流行年份（2021 年，Omicron 疫苗接种前），随着一些有效疗法（例如地塞米松）的出现、医疗服务体系的完善以及在治疗重症 COVID-19 方面经验的积累，IFR 可能更低。此外，关于 Delta 变异株的致死率是否高于或低于 2020 年的主要变异株，目前仍存在争议。 ^33 ,34

其次，就大多数考虑因素而言，其数值所依据的数据主要来自高收入国家。其他国家的情况则更为不确定。中国和印度这两个最大的国家，其新冠肺炎疾病负担的估计存在很大的不确定性，更不用说疫苗的益处了。

第三，疫苗有效性（VE）假设试图将多种不同的疫苗（有效性各异、剂量不同、接种策略各异，且有效性会随时间推移而减弱）合并在一起。不可避免地，这些假设简化了非常复杂的背景。基于观察数据的疫苗有效性分析存在相当大的不确定性和偏差。健康疫苗偏差经常出现，但很难对其进行适当的调整。

第四，生命年数的计算是一个颇具争议的话题。此前一项基于合并症计算新冠肺炎死亡病例调整后预期寿命的研究发现，与一般人群相比，预期寿命略有下降 ⁴² ，但该研究受限于合并症及其严重程度信息的不完整。因此，新冠肺炎死亡病例与一般人群中所有死因死亡病例之间的预期寿命差异可能被严重低估。另一项研究表明，如果通过新冠肺炎死亡病例与一般人群的标准化死亡率比来模拟预期寿命的下降，发达国家新冠肺炎死亡时的平均预期寿命从约 10 至 12 年下降到约 6 至 8 年（标准化死亡率比为 2） ⁴² ，这与我们主要分析中 f 等于 0.5 时的预期值接近。该研究还估计，平均折现质量调整生命年仅为 3.3 至 4.4 年。 ⁴³ 标准化死亡率比方法对应于年轻人群中较高的 f 值和老年人群中较大的 f 值；然而，老年人所节省的生命年数所占的比例只会略微下降。

原则上，如果某种疾病、状况或事件导致任何人死亡，无论其健康状况如何，例如核弹爆炸，则 f 等于 1；反之，如果某种状况恰好在患者因其他合并症死亡时出现，则 f 等于 0。COVID-19 在该谱系中的确切位置 ⁴⁴ 以及 COVID-19 死亡人数被高估和低估的相对比例 ⁴⁵ 仍在争论中，这对疾病负担的估计和疫苗接种的益处有着重大影响。无论如何，直接将死亡年龄时的预期寿命作为预期寿命的衡量标准可能会导致严重误导性的推论。 ⁴⁶ 例如，西方国家所有死因的平均预期寿命约为 9 至 12 年 ^46 ,47 ——与 COVID-19 死亡的平均未调整预期寿命非常接近。有趣的是，如果许多人通过接种疫苗避免了 COVID-19 死亡，而这确实限制了他们的预期寿命，那么死亡的推迟将是暂时的。这种暂时的推迟或许可以部分解释为何在 2022-2023 年，尽管疫苗接种率很高，一些高收入国家仍出现了显著的超额死亡人数 ⁴⁸ 。值得注意的是，不应简单地利用超额死亡人数与疫苗使用之间的时间相关性来推断疫苗的效果。疫苗的使用可能恰好在病毒传播和死亡风险较高的时期之前或期间更为广泛；但这并不意味着疫苗会导致这些死亡。

最后，我们可以将新冠疫苗的益处与其他现有疫苗的益处进行比较。鉴于计算方法不同，且其他疫苗的数学模型也可能并非完全可靠，因此在进行比较时应谨慎。此外，对一种此前未获得免疫力的新型病原体进行疫苗接种益处建模，与对已获得一定程度免疫力的病原体进行疫苗接种益处建模有所不同。然而，一项研究 ⁴⁹ 估计，2000 年至 2019 年间，112 个国家针对 10 种病原体的疫苗接种挽救了 5000 万人的生命；2020 年至 2030 年间，可能还会挽救 4700 万人的生命。分别挽救的伤残调整生命年数为 27 亿和 23 亿。如果这些计算合理，那么 2020 年至 2024 年间的新冠疫苗接种挽救的生命数量显然少于同期麻疹或乙肝疫苗接种挽救的生命数量，但多于其他 8 种病原体的疫苗接种挽救的生命数量。然而，在同一时期，新冠疫苗挽救的生命年数比麻疹疫苗挽救的生命年数低 30 倍以上，比乙肝疫苗挽救的生命年数低 10 倍，也远低于人乳头瘤病毒、黄热病、流感嗜血杆菌、肺炎链球菌和风疹疫苗挽救的生命年数。 ⁴⁹ 因此，尽管新冠疫苗无疑是一项重大成就，但其益处并不一定能与其他几种广泛使用的疫苗相媲美。公众对这些疫苗信任度的下降和犹豫情绪的增加可能会造成毁灭性后果。 ^50 ,51 新冠疫情及其应对措施使得如何克服普遍存在的疫苗犹豫情绪变得更加复杂。 ^51 –53

本研究发现，在 2020 年至 2024 年期间，新冠疫苗接种带来了显著益处。然而，我们的估计值比早期仅基于第一年接种数据以及对感染死亡率（IFR）和疫苗有效性（VE）的强假设来计算挽救生命数量的模型更为保守。此外，根据我们的估计，疫苗接种的益处似乎主要局限于全球老年人群。还应通过进一步的随访研究来考察已接种疫苗和未接种疫苗人群的长期预后。