Análise estatística abrangente revela benefícios significativos da vacinação contra COVID-19 em pacientes hospitalizados: escore de propensão, ajuste de covariáveis e importância de características por permutação
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Dissertação de mestrado
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Comprehensive statistical analysis reveals significant benefits of COVID-19 vaccination in hospitalized patients: propensity score, covariate adjustment, and feature importance by permutation
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Resumo
Introdução: As vacinas contra a covid-19 previnem de modo eficaz a infecção e a
hospitalização pela doença. No entanto, poucos estudos populacionais compararam
as características clínicas, o status vacinal e os desfechos dos pacientes
hospitalizados por covid-19 utilizando métodos estatísticos avançados. Nosso objetivo
é preencher essa lacuna da evidência, comparando pacientes vacinados e não
vacinados hospitalizados pela covid-19. Métodos: Esta coorte retrospectiva incluiu
pacientes adultos com covid-19 admitidos de março de 2021 a agosto de 2022 em 27
hospitais. As características clínicas, o status de vacinação e os desfechos foram
extraídos dos prontuários médicos. Pacientes vacinados e não vacinados foram
comparados utilizando análises de escore de propensão, calculadas com base em
variáveis associadas ao status de vacinação e/ou aos desfechos, incluindo ondas da
pandemia. O efeito da vacinação também foi avaliado por ajuste de covariáveis e
importância das características por permutação. Resultados: Dos 3.188 pacientes,
1.963 (61,6%) não estavam vacinados e 1.225 (38,4%) estavam completamente
vacinados. Entre esses, 558 pacientes vacinados foram pareados com 558 não
vacinados. Pacientes vacinados apresentaram menores taxas de mortalidade (19,4%
vs. 33,3%), ventilação mecânica invasiva (VMI - 18,3% vs. 34,6%), ventilação
mecânica não invasiva (VMNI - 10,6% vs. 22,0%), admissão em unidade de terapia
intensiva (UTI - 32,0% vs. 44,1%), uso de drogas vasoativas (21,1% vs. 32,6%), diálise
(8,2% vs. 14,7%), tempo de internação hospitalar (7,0 vs. 9,0 dias) e eventos
tromboembólicos (3,9% vs. 7,7%), p<0,05 para todos. A análise multivariada ajustada
para risco demonstrou uma associação inversa entre vacinação e mortalidade intra
hospitalar (razão de chances ajustada [aOR] = 0,42, intervalo de confiança [IC] de
95%: 0,31–0,56; p<0,001), assim como VMI (aOR = 0,40, IC 95%: 0,30–0,53;
p<0,001). Esses resultados foram consistentes em todas as análises, incluindo a
importância das características por permutação. Conclusão: Pacientes vacinados
admitidos em hospital com covid-19 apresentaram mortalidade e outros desfechos
graves significativamente mais baixos do que os não vacinados durante as ondas
Delta e Ômicron. Esses achados têm implicações importantes para estratégias de
saúde pública e reforçam a importância dos esforços de vacinação, especialmente em
países de baixa renda, onde a cobertura vacinal ainda é subótima.
Palavras-chave: covid-19; SARS-CoV-2; Brasil; vacina; gravidade da doença;
mortalidade; fatores de risco; escore de propensão; aprendizado de máquina.
Abstract
Introduction: COVID-19 vaccines effectively prevent infection and hospitalization.
However, few population-based studies have compared the clinical characteristics and
outcomes of patients hospitalized for COVID-19 using advanced statistical methods.
Our objective is to address this evidence gap by comparing vaccinated and
unvaccinated patients hospitalized for COVID-19. Methods: This retrospective cohort
included adult COVID-19 patients admitted from March 2021 to August 2022 from 27
hospitals. Clinical characteristics, vaccination status, and outcomes were extracted
from medical records. Vaccinated and unvaccinated patients were compared using
propensity score analyses, calculated based on variables associated with vaccination
status and/or outcomes, including waves. The vaccination effect was also assessed
by covariate adjustment and feature importance by permutation. Results: From the
3,188 patients, 1,963 (61.6%) were unvaccinated and 1,225 (38.4%) were fully
vaccinated. Among these, 558 vaccinated individuals were matched with 558
unvaccinated ones. Vaccinated patients had lower rates of mortality (19.4% vs.
33.3%), invasive mechanical ventilation (IMV-18.3% vs. 34.6%), noninvasive
mechanical ventilation (NIMV-10.6% vs. 22.0%), intensive care unit admission (ICU
32.0% vs. 44.1%) vasoactive drug use (21.1% vs. 32.6%), dialysis (8.2% vs. 14.7%)
hospital length of stay (7.0 vs. 9.0 days), and thromboembolic events (3.9% vs.7.7%),
p<0.05 for all. Risk-adjusted multivariate analysis demonstrated a significant inverse
association between vaccination and in-hospital mortality (adjusted odds ratio
[aOR]=0.42, 95% confidence interval [CI]: 0.31–0.56; p<0.001) as well as IMV
(aOR=0.40, 95% CI: 0.30–0.53; p<0.001). These results were consistent in all
analyses, including feature importance by permutation. Conclusion: Vaccinated
patients admitted to hospital with COVID-19 had significantly lower mortality and other
severe outcomes than unvaccinated ones during the Delta and Omicron waves. These
findings have important implications for public health strategies and support the critical
importance of vaccination efforts, particularly in low-income countries, where
vaccination coverage remains suboptimal.
Keywords: COVID-19; SARS-CoV-2; hospitalizations; Brazil; vaccine; severe illness;
mortality; propensity score; machine learning.
Assunto
COVID-19, Vacinas contra COVID-19, SARS-CoV-2, Mortalidade, Fatores de Risco, Pontuação de Propensão, Aprendizado de Máquina, Dissertação Acadêmica
Palavras-chave
COVID-19, SARS-CoV-2, Brasil, Vacina, Gravidade da doença, Mortalidade, Fatores de risco, Escore de propensão, Aprendizado de máquina