本篇分享中科院地理所王少彬、任周鹏研究团队在《Frontiers in Public Health》上发表的题为《Spatiotemporal trends in neonatal, infant, and child mortality(1990–2019) based on Bayesian spatiotemporal modeling》的研究报告。与传统研究相比，该研究成果提供了新的时空视角，为宏观公共卫生决策提供区域分异的依据。
01
引言
全球儿童健康是公共卫生领域的核心关注点，新生儿死亡率（Neonatal Mortality Rate, NMR）、婴儿死亡率（Infant Mortality Rate, IMR）以及儿童死亡率（Child Mortality Rate, CMR）作为衡量儿童健康的关键指标，其在全球范围内的分布和变化趋势对于制定有效的健康政策和资源分配至关重要。尽管联合国在《2030年可持续发展议程》中提出了降低这些死亡率的具体目标，但不同国家和地区之间在实现这些目标上存在显著差异。例如，2019年数据显示，北美地区的NMR、IMR和CMR相对较低，而撒哈拉以南非洲地区的这些指标则显著高于全球平均水平。这种差异不仅揭示了全球健康不平等问题，也突显了对这些关键指标进行深入时空分析的必要性。
然而，现有研究多集中于单一国家或地区，缺乏从全球视角综合考虑NMR、IMR和CMR的时空演变。此外，大多数研究侧重于空间或时间单一维度的分析，而缺乏对时空动态变化的综合评估。这种研究视角的局限性可能导致对全球儿童健康不平等的理解和应对策略的不足。为了填补这一空白，本研究采用贝叶斯时空模型，对1990年至2019年间185个国家的NMR、IMR和CMR数据进行了全面的时空趋势分析。这项研究不仅能够揭示这些关键健康指标的全球分布特征，还能够评估不同国家和地区在降低这些死亡率方面的进展和挑战，为全球儿童健康政策的制定和优化提供科学依据。
02
研究方法
本研究采用了先进的贝叶斯时空模型，对全球范围内新生儿死亡率（NMR）、婴儿死亡率（IMR）和儿童死亡率（CMR）的时空演变进行了深入分析。研究通过具有高斯分布的贝叶斯时空模型，显式描述了每个国家的空间模式、时间趋势和局部趋势。研究收集了1990年至2019年间185个国家的数据，这些数据由联合国儿童死亡率估计机构（UN-IGME）提供，确保了研究数据的权威性和广泛性。
在模型构建上，研究不仅考虑了国家间的空间随机效应，还融合了时间趋势和各国特定的时间变化率，以捕捉和量化NMR、IMR和CMR的全球和局部变化。空间结构的分析借助了Besag York Mollie(BYM) 模型，该模型通过内在条件自回归先验整合空间自相关性，以更好地捕捉地理区域之间的空间相关性，并且揭示全球平均趋势及各国相对于这一趋势的特定变化。
为了确保模型参数估计的准确性和可靠性，研究借助OpenBUGS软件进行贝叶斯时空模型的实现，并运用马尔科夫链蒙特卡罗 (MCMC) 方法进行参数估计和后验分布获取。通过Brooks Gelman Rubin (BGR) 比例对MCMC链的收敛性进行了诊断，以验证模型的稳定性。
此外，研究还运用了核密度估计（KDE）方法来展示NMR、IMR和CMR的分布差异，并计算了变异系数（CV），以衡量这些死亡率指标在不同国家间的分散程度随时间的变化情况。最终，根据联合国儿童基金会（UNICEF）的区域划分标准，绘制了全球七个区域的NMR、IMR和CMR空间分布图，为研究结果提供了直观的地理视角。
通过这一系列综合方法的应用，本研究能够全面评估全球NMR、IMR和CMR的时空趋势，还为高风险地区的识别和公共卫生政策的制定提供了科学依据，为医疗资源的优化配置提供了重要参考。
03
研究结果
1.时空演变趋势
研究结果显示，从1990年到2019年，NMR、IMR和CMR呈现持续下降的趋势，这表明全球新生儿、婴儿和儿童死亡率有了显著改善。然而，不同国家之间在这些指标上的巨大差异仍然存在。一些位于撒哈拉以南非洲、南亚和东南亚的国家仍然有较高的新生儿、婴儿和儿童死亡率。此外，从这三个指标的离散程度和核密度的角度来看，各个国家之间的差距正在扩大。
图1展示了从1990年到2019年全球平均以及按联合国儿童基金会（UNICEF）划分的七个地区NMR、IMR和CMR随时间的变化趋势。结果表明全球总体及各地区NMR、IMR和CMR的普遍下降趋势，特别是在南亚和撒哈拉以南非洲地区，这三个指标的下降幅度尤为显著。
图1 1990-2019年全球总体以及各地区NMR、IMR和CMR的变化曲线
图2显示了1990年至2019年三个指标（NMR、IMR和CMR）的全球分布情况。从变化趋势可以得出两点结论：第一，全球NMR、IMR和CMR呈现持续下降的趋势，特别是在非洲、拉丁美洲和亚洲的发展中国家，这表明过去三十年间全球新生儿、婴儿和儿童健康状况有了很大改善。第二，虽然三个指标在空间上都有了很大的改善，但在空间上仍存在明显的差异。例如，撒哈拉以南非洲、南亚和东南亚的一些国家目前的NMR、IMR和CMR水平仍然较高。
图2 1990-2019年全球各国NMR、IMR和CMR的空间分布
图3 展示了全球总体NMR、IMR和CMR从1990年到2019年的箱形图。我们可以观察随着时间的推移，NMR、IMR和CMR的中位数和四分位数范围的变化。如果中位数随时间下降，这表明三个指标的全球平均死亡率在减少。图4则展示了全球NMR、IMR和CMR的变异系数（CV）从1990年到2019年的变化趋势。变异系数是标准差与平均值的比值，用来衡量数据的离散程度相对于平均值的大小。图4中的CV增加可能表明，尽管全球平均死亡率在下降，但不同国家之间的死亡率差异正在增加，即离散程度在增加。
图3 1990-2019年全球总体NMR、IMR和CMR的箱形图
图4 1990-2019年全球总体NMR、IMR和CMR的变异系数变化趋势
图5展示了全球总体NMR、IMR和CMR随时间的分布特征和变化趋势。三个指标均表现出相似的时间变化特征，其峰度值均为NMR> IMR > CMR。观察得出三个指标的核密度曲线从初始的右偏态逐渐向更对称或左偏态转变，表明高死亡率国家的集中度在减少，而低死亡率国家的比例在增加。同时，曲线中心的左移清晰地显示了NMR、IMR和CMR的平均水平的下降。最后，随着时间的推移，核密度曲线变窄，表明国家间在NMR、IMR和CMR上的差异正在缩小，意味着全球在新生儿、婴儿和儿童健康方面的不平等正在减少。
图5 1990-2019年全球总体NMR、IMR和CMR的核密度估计
2.空间分布特征
本研究估计了NMR、IMR和CMR从1990年到2019年期间“稳定”的空间模式，有助于识别NMR、IMR或CMR水平较高或较低的国家。
图6通过不同颜色一目了然地呈现了全球NMR、IMR和CMR三个指标的空间分布格局。研究结果表明，三个指标均显著低于全球平均水平的地区主要集中在北美、欧洲、澳大利亚和新西兰，这与发达国家的分布情况基本吻合。三个指标均高于全球平均水平的地区主要集中在非洲和东南亚，暗示这些地区在全球儿童健康方面面临更大的挑战。三个指标均与全球平均水平相似的地区包括东亚、俄罗斯、中东和南美洲的部分国家。总体而言，研究结果揭示了在研究期间内，全球NMR、IMR和CMR的共同空间模式存在明显的空间差异。
图6 1990-2019年185个国家NMR、IMR和CMR的空间相对差异、局部时间差异和局部时间趋势图
3.整体和局部的时间趋势
本研究利用贝叶斯时空建模方法研究了NMR、IMR和CMR的全球时空异质性。首先，从这三个指标的下降程度来看，可以观察到CMR的下降速度最快，其次是IMR，NMR下降最慢。其次，部分发展中国家下降趋势与全球总体下降趋势相比，下降趋势较弱。研究结果强调了减少全球新生儿、婴儿和儿童健康不平等的重要性，以确保所有儿童都能享有更好的健康和生存机会。
根据图6观察到全球各国的NMR、IMR和CMR在时间趋势存在巨大差异。在研究期间，只有少数几个国家，如利比亚、缅甸、乌兹别克斯坦、希腊和津巴布韦，在NMR上显示出上升趋势。对于IMR和CMR，仅有利比亚和捷克共和国显示出上升趋势。除上述国家外，其他国家和地区在NMR、IMR和CMR上均呈现下降趋势。
相较于三指标的全球总体下降的时间趋势，不同国家也表现出明显的局部差异。图6揭示了1990至2019年期间的全球整体趋势，有的国家趋势表现更好，有的则相对较差。其中，法国、日本、沙特阿拉伯、秘鲁、尼泊尔、摩洛哥和阿尔及利亚等国家有显著进步，即这些国家在降低NMR、IMR和CMR方面取得了巨大进展。而进步较慢的国家，如巴西、瑞典、利比亚、缅甸、泰国、乌兹别克斯坦、希腊和津巴布韦等国家，则在降低NMR、IMR和CMR方面的速率相对较慢。
图7展示了NMR、IMR和CMR的总体时间趋势，图像显示从1990年到2019年的呈现普遍下降趋势。全球NMR、IMR和CMR每年分别下降了3.34%、3.35%和3.61%。因此，这三个指标以不同的速率下降，其中CMR的下降速度快于IMR和NMR。
图7 1990-2019年NMR、IMR和CMR的总体时间趋势
04
研究总结
本研究通过贝叶斯时空模型揭示了1990年至2019年间全球新生儿死亡率（NMR）、婴儿死亡率（IMR）和儿童死亡率（CMR）的显著下降趋势，这一发现与全球健康改善的总体趋势相一致。然而，研究同样突显了国家间在这些关键健康指标上的巨大差异，表明尽管取得了进步，全球健康不平等的问题依然存在。特别是，撒哈拉以南非洲、南亚和东南亚的部分地区NMR、IMR和CMR相对较高，这可能与经济发展水平、医疗资源分配以及卫生条件有关。此外，研究结果指出了不同国家和区域在NMR、IMR和CMR下降速度上的时空异质性，并识别了那些下降趋势较慢的国家，提示了这些地区需要更多的关注和干预，这为全球健康政策的制定提供了重要的见解。
-END-
欢迎关注公众号，每周分享优质资源。
供稿 | 林凯薇
编辑 | 郑雪
审校 | 唐章英、孙琪
文献分享 | 全球发展指标对五岁以下儿童死亡率的时空影响分析：数据来源于195个国家
研究进展 | 城市社会经济与环境对中国区域旅游影响的时空异质性
