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. 2024 Jul 1;36:e20240068en. doi: 10.62675/2965-2774.20240068-en
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Analysis of factors associated with admission to the intensive care unit of children and adolescents with COVID-19: application of a multilevel model

Lecidamia Cristina Leite Damascena 1, Aline Roseane Queiroz de Paiva Faria 1, Nyellisonn Nando Nóbrega de Lucena 1, Ana Hermínia Andrade e Silva 1, Talita Tavares Alves de Almeida 2, Diana de Fátima Alves Pinto 2, Hemílio Fernandes Campos Coêlho 1, Ana Maria Gondim Valença 1
PMCID: PMC11239204  PMID: 39046060

ABSTRACT

Objective

To identify factors associated with hospitalization in the intensive care unit in children and adolescents with COVID-19.

Methods

This was a retrospective cohort study using secondary data of hospitalized children and adolescents (zero to 18 years old) with COVID-19 reported in Paraíba from April 2020 to July 2021, totaling 486 records. Descriptive analysis, logistic regression and multilevel regression were performed, utilizing a significance level of 5%.

Results

According to logistic regression without hierarchical levels, there was an increased chance of admission to the intensive care unit for male patients (OR = 1.98; 95%CI 1.18 - 3.32), patients with respiratory distress (OR = 2.43; 95%CI 1.29 - 4.56), patients with dyspnea (OR = 3.57; 95%CI 1.77 - 7.18) and patients living in large cities (OR = 2.70; 95%CI 1.07 - 6.77). The likelihood of requiring intensive care was observed to decrease with increasing age (OR = 0.94; 95%CI = 0.90 - 0.97), the presence of cough (OR = 0.32; 95%CI 0.18 - 0.59) or fever (OR = 0.42; 95%CI 0.23 - 0.74) and increasing Gini index (OR = 0.003; 95%CI 0.000 - 0.243). According to the multilevel analysis, the odds of admission to the intensive care unit increased in male patients (OR = 1.70; 95%CI = 1.68-1.71) and with increasing population size of the municipality per 100,000 inhabitants (OR = 1.01; 95%CI 1.01-1.03); additionally, the odds of admission to the intensive care unit decreased for mixed-race versus non-brown-skinned patients (OR = 0.981; 95%CI 0.97 - 0.99) and increasing Gini index (OR = 0.02; 95%CI 0.02 - 0.02).

Conclusion

The effects of patient characteristics and social context on the need for intensive care in children and adolescents with SARS-CoV-2 infection were better estimated with the inclusion of a multilevel regression model.

Keywords: COVID-19, Coronavirus infections, Child, Adolescent, Logistic models, Multilevel analysis, Social vulnerability, Pediatric intensive care units

INTRODUCTION

Coronavirus disease 2019 (COVID-19) has caused unimaginable consequences for public health and has led to the loss of thousands of lives.(1) Several countries have mobilized to find strategies to control and combat COVID-19, which has become a public health emergency.

In low- and middle-income countries, the incidence of COVID-19 may be influenced by the social vulnerability of some disadvantaged classes. Vulnerable populations have specific characteristics and behaviors related to greater exposure to the virus, including increased susceptibility to infection, stronger associations between comorbidities and unfavorable outcomes and inequality in access to health care.(2)

Coronavirus disease 2019 is typically less severe in children and adolescents.(3) However, these patients were affected by and experienced direct consequences of isolation. The pandemic was associated with profound educational, social and psychological changes and food insecurity, increasing the risk of serious adverse outcomes that may cause more deaths of children and adolescents in the most deprived regions.(4)

Therefore, it is important to investigate whether there are determinants of social vulnerability at the individual and contextual levels that lead to unfavorable outcomes for children and adolescents with COVID-19. The objective of this study was to identify factors associated with hospitalization in the intensive care unit (ICU) of children and adolescents with COVID-19.

METHODS

This was a retrospective, exploratory cohort study that used a quantitative approach to identify whether there are factors associated with ICU admission in children and adolescents with COVID-19 in Paraíba. Paraíba is a state in the Northeast Region of Brazil and has an estimated population of 4,039,277 inhabitants, a population density of 66.70 inhabitants/km2, a Human Development Index (HDI) of 0.658 and a Gini index of 0.559. The infant mortality rate is 13.29 deaths per thousand live births.(5)

The study population consisted of children and adolescents aged zero to 18 years who presented with severe acute respiratory syndrome (SARS), were hospitalized and had a final diagnosis of COVID-19 between April 2020 and July 2021. The database was made available by the Secretaria de Saúde do Estado da Paraíba (SES-PB) containing data from April 2020 to July 2021.

The individual variables referring to sociodemographic data, signs and symptoms were extracted from the spreadsheet made available by the SES-PB, and the contextual variables were obtained through electronic websites.(5-8) Several variables, such as population size, which was divided into small (fewer than 10,000 inhabitants), medium (between 10,000 and 50,000 inhabitants) and large (more than 50,000 inhabitants);(5) the Social Vulnerability Index;(7) and the Municipal Human Development Index(8) underwent discretization. Other numerical variables, including age, population density, Gini index, Family Health Strategy coverage, total number of pediatric beds, health facilities, infant mortality, sewage system and urban road paving, were categorized according to the interquartile distribution.

To determine the optimal use of each variable, all the variables were tested categorically and numerically in the two statistical models; however, some variables did not remain in the fitted models.

Descriptive analysis was performed first, followed by data modeling with a logistic regression model crossing each covariate with the event of interest. The associations between the explanatory variables and the outcome with p values ≤ 0.20 were included in the multivariate model. The stepwise technique was performed to obtain the final adjusted logistic regression model, using a significance level of 5%.(9) The receiver operating characteristic (ROC) curve was used to evaluate the quality of the final fitted model.

A multilevel logistic regression model was then developed using a significance level of 5%. In the multilevel modeling, two hierarchical levels were considered: the individuals reported with COVID-19 (level 1) and the municipalities that made the notifications (level 2). The multilevel analysis aimed to separate the effects within each municipality (characteristics of the children and adolescents related to the chance of ICU admission) from the effects between the clusters (characteristics of the municipalities that may be associated with the outcome), considering the same outcome of logistic regression without hierarchical levels.

The initial steps for the determination of the multilevel regression model included centralization of the predictor variables and execution of an empty model, i.e., without explanatory variables, to determine whether the likelihood of ICU admission for children and adolescents with COVID-19 differed among the reporting municipalities. The intraclass correlation coefficient (ICC) was used to quantify the homogeneity of the results between the clusters, representing the proportion of variation between the municipalities. The ICC was calculated as the ratio between the variance in waste at the municipal level and the sum of the variances at the municipal and individual levels. Subsequently, the models were tested with the explanatory variables. First, the associations that were significant in the logistic regression analysis were entered into the multilevel model; however, other variables were tested to obtain the best model, considering a significance level of 5%. The deviance value for choosing the best model and the ROC curve were evaluated to analyze the goodness of fit of the model. To perform the statistical analyses, the free software R, version 4.1.1, was used.(10)

This study received the consent of the SES-PB and was approved by the Ethics Committee of the Centro de Ciências da Saúde, Universidade Federal da Paraíba under the respective CAAE (39914320.2.0000.5188).

RESULTS

Of the 1,955 SARS reports, 552 had a final confirmed diagnosis of COVID-19. Of these, 66 records with multiple missing data points were excluded, resulting in a sample of 486 patients, as shown in figure 1. It is important to note these 486 records included those with responses of “ignored”, which is an option for all response fields in the SARS form. In addition, there was a high frequency of incomplete information on the SARS forms. Responses of “unknown” and missing responses were not included in the statistical analyses, thus altering the sample size for each variable. Even with the lack of some information, it was possible to perform data mining with robust statistical models.

Figure 1. Data screening flow.

Figure 1

In Paraíba, from April 2020 to July 2021, COVID-19 was most common in female children (n = 277; 57.0%), with a mean age of 7.3 years and a median age of 5.5 years, with a standard deviation (SD) of 7.14 years, and in patients who self-reported as mixed-race individuals (n = 326; 75.8%).

Among the signs and symptoms, the most frequent was fever (n = 298; 65.9%), and neurological problems were the most frequently reported comorbidity (n = 26; 19.1%). At admission, 55.4% (n = 246) of patients did not require ventilatory support, 58.4% (n = 171) did not undergo X-ray, 73.0% (n = 355) did not require intensive care, and 91.1% (n = 339) progressed to cure (Table 1).

Table 1. Demographic and clinical characteristics of children and adolescents with reported COVID-19.

Variable  
Sex (n = 486)  
Female 277 (57.0)
Male 209 (43.0)
Age (n = 483) (years)  
0 - 4 209 (43.3)
5 - 9 65 (13.5)
10 - 15 76 (15.7)
16 - 18 133 (27.5)
Pregnancy (n = 478)  
Not applicable 354 (74.1)
Not pregnant 79 (16.5)
3rd trimester 32 (6.7)
1st trimester 8 (1.7)
2nd trimester 3 (0.6)
Unknown gestational age 2 (0.4)
Race (n = 430)  
Brown 326 (75.8)
White 86 (20.0)
Black 10 (2.3)
Indigenous 5 (1.2)
Asian 3 (0.7)
Symptoms*  
Fever 298 (65.9)
Cough 241 (54.2)
Dyspnea 215 (49.7)
Respiratory distress 203 (49.0)
SatO2 < 95% 120 (31.7)
Sore throat 74 (20.2)
Vomiting 70 (18.7)
Diarrhea 71 (19.1)
Other respiratory symptoms 42 (33.1)
Musculoskeletal symptoms 20 (15.7)
Gastrointestinal symptoms 18 (14.2)
Neurological symptoms 41 (32.3)
Other generalized symptoms 14 (11.0)
Comorbidities*  
Neurological problems 33 (29.1)
Puerperium 24 (17.9)
Heart disease 21 (15.6)
Immunodepression 16 (12.2)
Asthma 16 (11.9)
Lung disease 9 (6.8)
Obesity 5 (3.8)
Diabetes 6 (4.6)
Hematological problems 5 (3.8)
Liver problems 6 (4.6)
Down syndrome 5 (3.7)
Kidney problems 3 (2.3)
Other syndromes 10 (14.4)
Congenital problems 8 (11.4)
Cancer 7 (10.0)
Obstetric and neonatal problems 17 (24.3)
Other conditions 22 (31.4)
ICU admission (n = 486)  
Yes 131 (27.0)
No 355 (73.0)
Ventilatory support (n = 444)  
No 246 (55.4)
Yes, noninvasive 136 (30.6)
Yes, invasive 62 (14.0)
X-ray (n = 293)  
Not performed 171 (58.4)
Normal 52 (17.7)
Interstitial infiltrate 38 (13.0)
Other image types 23 (7.8)
Mixed 7 (2.4)
Consolidation 2 (0.7)
Outcome (n = 372)  
Cure 339 (91.1)
Death 30 (8.1)
Death from other causes 3 (0.8)

*The variables symptoms and comorbidities are cumulative, i.e., a patient may have a varied combination of symptoms and comorbidities. Therefore, the percentages for these variables do not add up to 100%, as they depend on the number of symptoms and comorbidities reported by the patients.

SatO2 - oxygen saturation; ICU - intensive care unit.

Among the social context variables of children and adolescents, reports were predominant in the following groups: zone, urban (n = 384; 85.5%); municipality, João Pessoa (n = 139; 28.5%); municipality size, large (n = 268; 55.1%); population density, above 165.52 inhabitants/km2 (n = 242; 49.8%); Municipal Human Development Index (MHDI), high (n = 217; 44.7%); Social Vulnerability Index (SVI), low (n = 231; 47.5%); infant mortality rate, 10.32% - 12.92% (n = 177; 38.6%); illiteracy rate up to 18 years of age, 13.08% - 28.83% (n = 244; 50.2%); facilities with Family Health Strategy coverage, 23 - 199 (n = 236; 48.5%); number of health facilities, 34 - 208 (n = 233; 47.9%); available pediatric beds, 25 - 249 (n = 219; 45.0%); percentage of urban roads paved, 17.0% - 25.1% (n = 227; 46.6%); and sewage treatment rate, 56.2% - 70.8% (n = 164; 33.8%) (Table 2).

Table 2. Contextual variables of the reported patients with COVID-19.

Variable  
Zone (n = 449)  
Urban 384 (85.5)
Rural 64 (14.3)
Periurban 1 (0.2)
Municipality of residence (n = 486)  
João Pessoa 139 (28.6)
Campina Grande 61 (12.6)
Mamanguape 28 (5.8)
Santa Rita 14 (2.9)
Cajazeiras 13 (2.6
Caaporã 12 (2.4)
Patos 10 (2.1)
Bayeux 9 (1.9)
Cabedelo 9 (1.9)
Monteiro 7 (1.4)
Guarabira 6 (1.2)
Cities with 5 cases 6 (6.2)
Cities with 4 cases 4 (3.2)
Cities with 3 cases 9 (5.6)
Cities with 2 cases 25 (10.3)
Cities with 1 case 55 (11.3)
Population size (n = 486)  
Large 268 (55.1)
Medium 162 (33.3)
Small 56 (11.5)
Demographic density (n = 486), inhabitants per km 2  
Up to 88,84 124 (25.5)
88,85 - 165,52 120 (24.7)
165,53 - 4321,28 242 (49.8)
MHDI (n = 486)  
Low 173 (35.6)
Medium 96 (19.5)
High 217 (44.7)
SVI (n = 486)  
Low vulnerability 231 (47.5)
Medium vulnerability 47 (9.7)
High vulnerability 145 (29.8)
Very high vulnerability 63 (13.0)
Infant mortality rate (n = 459), deaths per 1,000 live births  
Up to 10,31 115 (25.1)
10,32 - 12,92 177 (38.6)
12,93 - 13,55 65 (14.1)
Above 13,55 102 (22.2)
Illiteracy rate (n = 486), %  
13,08 - 28,83 244 (50.2)
28,84 - 40,34 129 (26.5)
Above 40,34 113 (23.3)
FHS coverage (n = 486), units  
Up to 8 137 (28.2)
9 - 22 113 (23.3)
23 - 199 236 (48.5)
Health care facilities (n = 486)  
Up to 12 141 (29.0)
13 - 33 112 (23.1)
34 - 208 233 (47.9)
Total pediatric beds (n = 486)  
Up to 4 134 (27.5)
5 - 24 133 (27.4)
25 - 249 219 (45.1)
Paved urban roads (n = 484), %  
Up to 3,9 136 (28.1)
4,0 - 16,9 109 (22.5)
17,0 - 25,1 227 (46.9)
Above 25,1 12 (2.5)
Sewage treatment (n = 485), %  
Up to 21,1 127 (26.2)
21,2 - 56,1 118 (24.3)
56,2 - 70,8 164 (24.3)
Above 70,8 76 (15.7)
Gini index (n = 486), per capita household income  
Up to 0,5182 122 (25.1)
0,5183 - 0,5640 132 (27.2)
0,5641 - 0,6290 223 (45.9)
Above 0,6291 9 (1.8)

FHS - Family Health Strategy. MHDI - Municipal Human Development Index; SVI - Social Vulnerability Index.

In the statistical models developed, some variables showed better fit in the logistic regression model as continuous variables, including age and the Gini index. In the individual tests of explanatory variables with the outcome, the Gini index as a categorical variable (categories defined by quartiles) had a p value of 0.332 and was not considered for the next analysis. Age as a categorical variable (categories defined by quartiles) had a p value < 0.20 in the single-variable test; however, in the adjusted regression model, it was not statistically significant (p values: 0 to 4 years old = 1; 4 - 9 years old = 0.187; 9 - 15 years old = 0.3343; 15 - 18 years old = 0.111), considering the final model α of 5%. The population size showed the best fit in the logistic regression as a categorical variable, and in the multilevel logistic regression, it remained in the final model as a continuous variable.

In the bivariate analyses of the simple logistic regressions, the variables with p values ≤ 0.20 were included in the multiple logistic regression model (Table 3). The results of the final multiple logistic regression model are shown in table 4. With increasing age, the odds of ICU admission decreased by 6% (odds ratio - OR = 0.935; confidence interval - 95%CI 0.901 - 0.971). Regarding sex, male children and adolescents had a 98% greater chance of receiving intensive care (OR = 1.981; 95%CI 1.181 - 3.322) than female children and adolescents. Cough and fever were symptoms that reduced the likelihood of hospitalization in the ICU by 68% (OR = 0.322; 95%CI 0.175 - 0.593) and 58% (OR = 0.415; 95%CI 0.234 - 0.737), respectively. Patients with respiratory distress and dyspnea were 2.43 (OR = 2.428; 95%CI 1.293 - 4.562) and 3.56 (OR = 3.565; 95%CI 1.771 - 7.175) times more likely, respectively, to require intensive care than patients who did not report these symptoms.

Table 3. Bivariate analysis of hospitalization of children and adolescents with COVID-19 in the intensive care unit.

Variable p value OR 95%CI
Sex      
Female - 1 -
Male 0.009 1.709 1.142 - 2.563
Age (years) 0.001 0.999 0.9997 - 0.9999
0 - 4 - 1 -
5 - 9 0.022 0.456 0.225 - 0.869
10 - 15 0.007 0.411 0.209 - 0.767
16 - 18 0.008 0.509 0.305 - 0.832
Regional health of the residential area      
I NRS João Pessoa - 1 -
III NRS Campina Grande 0.134 1.495 0.877 - 2.519
IV NRS Cuite 0.136 6.290 0.593 - 136.718
V NRS Monteiro 0.078 3.145 0.849 - 11.654
XI NRS Princess Isabel 0.093 4.718 0.765 - 36.430
Population size      
Small - 1 -
Large 0.201 1.589 0.805 - 3.382
Gini index 0.118 0.065 0.002 - 1.989
Cough      
No - 1 -
Yes 0.014 0.592 0.389 - 0.897
Fever      
No - 1 -
Yes 0.006 0.548 0.357 - 0.841
Sore throat      
No - 1 -
Yes 0.069 0.564 0.295 - 1.024
Dyspnea      
No - 1 -
Yes 2.52e-05 2.533 1.647 - 3.939
Respiratory distress      
No - 1 -
Yes 4.8e-07 3.148 2.022 - 4.973
Diarrhea      
No - 1 -
Yes 0.071 0.558 0.286 - 1.026
SatO2 < 95%      
No - 1 -
Yes 1.14e-06 3.156 1.986 - 5.041
Vomiting      
No - 1 -
Yes 0.027 0.472 0.232 - 0.472
Other symptoms      
No - 1 -
Yes 0.0270 0.559 0.331 - 0.928
Presence of any risk factor      
No - 1 -
vYes 0.016 0.599 0.367 - 0.711
Puerperal woman      
No - 1 -
Yes 0.017 0.214 0.049 - 0.669
Asthma      
No - 1 -
Yes 0.078 0.252 0.038 - 0.960
Neurological problems      
No - 1 -
Yes 0.056 2.333 0.973 - 5.622
X-ray      
Normal - 1 -
Interstitial infiltrate 0.061 2.431 0.967 - 6.2960
Other images 0.022 3.417 1.197 - 10.027

OR - odds ratio; 95%CI - 95% confidence interval; NRS - Regional Health Center.

Table 4. Final logistic regression model adjusted for factors associated with hospitalization of children and adolescents with COVID-19 in the intensive care unit.

Variable p value OR 95%CI
Intercept 0.189 5.104 0.446 - 58.345
Age 0.000 0.935 0.901 - 0.971
Sex      
Female - 1 -
Male 0.009 1.981 1.181 - 3.322
Cough      
No - 1 -
Yes 0.000 0.322 0.175 - 0.593
Fever      
No - 1 -
Yes 0.003 0.415 0.234 - 0.737
Respiratory distress      
No - 1 -
Yes 0.006 2.428 1.293 - 4.562
Dyspnea      
No - 1 -
Yes 0.000 3.565 1.771 - 7.175
Population size      
Small - 1 -
Large 0.035 2.696 1.074 - 6.767
Gini index 0.010 0.003 0.000 - 0.243

OR - odds ratio; 95%CI - 95% confidence interval.

Regarding population size, children and adolescents with COVID-19 residing in large cities were 2.70 (OR = 2.696; 95%CI 1.074 - 6.767) times more likely to be admitted to the ICU than were patients from small or medium cities. The Gini index exerted a substantial influence on the outcome; as the value of this coefficient increased, there was a marked decrease of 99% (OR = 0.003; 95%CI 0.000 - 0.243) in the chance of hospitalization in the ICU of children and adolescents with COVID-19 (Table 4).

The ROC curve indicated a good fit of the model, with an area under the curve of 0.799 or 79%, a value that was considered the cutoff point. The sensitivity (true positives) was 81.4%, and the specificity (false positives) was 67.5%.

For the multilevel regression model, the ICC was 0.146, indicating that 15% of the chance of hospitalization in the ICU for children and adolescents with COVID-19 in Paraíba was explained by the characteristics of the municipality. Next, the independent variables were tested with the response variable, and the final model was obtained, considering an α of 0.05; the results are shown in table 5.

Table 5. Final multilevel logistic regression model adjusted to evaluate the association of individual and contextual factors with the outcome of hospitalization in the intensive care unit of children and adolescents with COVID-19.

Variable p value OR 95%CI
Intercept < 2 and - 16 5.104 0.446 - 58.345
Sex      
Female - 1 -
Male < 2e - 16 1.694 1.680 - 1.707
Race      
Nonbrown - 1 -
Brown 2.36e - 16 0.981 0.973 - 0.989
Gini index 0.0493 0.022 0.021 - 0.022
Population size 3.93e - 15 1.019 1.011 - 1.027
Dyspnea      
No - 1 -
Yes 0.071 0.996 0.988 - 1.004

OR - odds ratio; 95%CI - 95% confidence interval.

In this multilevel analysis, male children and adolescents were 1.69 times more likely to be admitted to the ICU (OR = 1.69; 95%CI 1.68 - 1.71) than female patients were. Patients who self-reported as mixed race had a 2% lower chance (OR = 0.98; 95%CI 0.97 - 0.99) of needing intensive care than those who did not. This variable was not included in the non-multilevel regression model (p value > 0.20) because it presented p values of 0.96, 0.59, 0.98, 0.98 and 1.00 for patients of brown, black, Asian, indigenous and white races, respectively. In addition, the following frequencies of patients with respect to race (n = 430) admitted to the ICU were observed: mixed-race, 28.2% (n = 92/326); non-brown, 25% (26/104). As the Gini index increased, the chance of ICU admission decreased by 98% (OR = 0.02; 95%CI 0.02 - 0.02). The growth in population size per 100,000 inhabitants increased the likelihood of referring children and adolescents with COVID-19 to critical care by 1.02 times (OR = 1.02; 95%CI 1.01 - 1.03). The dyspnea variable was important for model fit, but it was not significant at the 5% level.

The deviance value obtained for the model was 479.432, indicating a good fit. In addition to the deviance, the ROC curve was generated, with an area under the curve of 0.691 (95%CI 0.637 - 0.743), indicating good quality of the model.

DISCUSSION

The statistical models developed show that the hospitalization of children and adolescents with COVID-19 in the ICU in the state of Paraíba was associated with variables specific to the individual and to the social context of the patients. These findings highlight the social nature of the disease and reinforce the need to consider contextual determinants that may influence the health status of children and adolescents among the variables of interest to be analyzed. In addition, the multilevel model showed differences in the estimates of the parameters compared to other types of statistical models, indicating that this type of modeling is relevant. The multiple logistic regression model without hierarchical levels indicated that age, male sex, cough, fever, respiratory distress, dyspnea, population size and the Gini index were variables that influence the hospitalization of children and adolescents in the ICU. Other studies have used logistic regression to assess the relationships between contextual variables and outcomes.(11.12) In the multilevel regression, sex, race, the Gini index and population size were entered into the final model and were found to influence the outcome.

The analysis revealed that as age increased, there was a reduction in the chance of these patients requiring intensive care. Younger individuals seem to be affected more severe clinical manifestations of COVID-19. Younger children had a greater frequency of hospitalization and need for the ICU than older children did.(13) Greater sensitivity to dehydration and incomplete vaccination are potential factors that may increase the risk of complications from COVID-19 in children under 1 year of age, according to an Iranian study.(14)

According to both statistical models, male children and adolescents were more likely to need intensive care. Some studies have shown differences in the occurrence of COVID-19 between sexes.(15-17) A multicenter study conducted in 19 ICUs in Brazil showed that the majority of hospitalized patients were male,(18) which is consistent with these results.

Studies of adult patients have shown that there are biological differences between men and women, such as the expression of angiotensin-converting enzyme (ACE2) and transmembrane serine protease 2 (TMPRSS2), which are responsible for the entry of severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) into cells and viral invasion, and the regulation of these proteins by sex hormones may be responsible for the greater lethality of COVID-19 in the male population.(15.16) It is believed that these hypotheses also explain the higher frequency of more severe conditions in boys, but there are few studies focused on children that reveal this predominance.

According to the logistic regression results, pediatric patients who presented with cough and fever were less likely to be admitted to the ICU. These symptoms are defined as some of the warning signs in patients with suspected COVID-19 according to the Agência Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA ),(19) and the appearance of these symptoms at the onset of infection may lead individuals to seek early medical care, with chances of minimizing the worsening of the condition.

Symptoms of respiratory distress and dyspnea were considered factors that contributed to the occurrence of the outcome. These findings indicated that children and adolescents with symptoms of respiratory tract infection were more likely to require ICU admission.(20) Shortness of breath has been significantly associated with the severity of COVID-19.(21) Dyspnea has been reported as the most common finding in severe COVID-19 cases in neonates.(22) Vitamin D deficiency has been reported as one of the causes of dyspnea in hospitalized Iranian children with severe COVID-19.(14)

Patients who self-reported as mixed race were less likely to be admitted to the ICU than those who did not. These findings are contradictory to those reported in the literature.(23-25) Moreover, the majority of ICU admissions in the present study were mixed-race patients. Throughout the pandemic period, new hypotheses emerged to explain the relationship between race and COVID-19, such as the identification of blood types with greater chances of infection by SARS-CoV-2 that are more common in white and Hispanic individuals.(26)

This sample included more mixed-race individuals compared to other races, which may explain why mixed race/color was a protective factor for the hospitalization of children and adolescents in the ICU. Patients who self-reported as mixed race were also more likely to progress to a cure in this study. This finding may be a reflection of the fact that the Continuous Quarterly National Household Sample Survey (Continuous PNAD - Pesquisa Nacional por Amostra de Domicílios Contínua Trimestral)(27) identified that the population of Paraíba is predominantly mixed-race (59.6%). Another explanation for the results may lie in the stratification of the database, which separated the individuals into mixed-race, white, black, Asian and indigenous individuals and did not group black and mixed-race individuals into the same group. This analysis considered only two groups: patients who did and did not self-report as mixed race. In addition, the data mining of the hierarchical level analysis showed the influence of the clusters (municipalities) on the outcome, which was not observed in the single-level regression model. Therefore, the multilevel model included some explanatory variables that were different from the single-level regression model, including race. Therefore, despite the statistical significance of mixed race/color, this result needs to be analyzed with caution, as studies(23-25) have reported the unfavorable repercussions of COVID-19 in mixed-race individuals.

Regarding population size, in the single-level and multilevel logistic regression models, children and adolescents with COVID-19 residing in large cities were more likely to be admitted to the ICU. Ceará and Piauí also reported higher rates of disease spread in their capitals and neighboring municipalities, which was explained by the high population density contributing to the rapid spread of the virus.(28.29) The spread of infectious diseases caused by viruses is closely linked to the displacement of people, urbanization and the movement of foreigners, which are characteristics inherent to large metropolises.(30) In addition, municipalities with more than 400 thousand inhabitants have higher levels of per capita health expenditures and higher values of the transfer of the Sistema Único de Saúde (SUS) and direct more of their own revenues to health. In addition, as the population grows, these municipalities assume significant roles as a regional reference to serve the community, incorporating procedures of medium and high complexity,(31) consequently increasing the number of hospitalizations in intensive care beds.

The Gini index appeared in both models and exhibited an inverse relationship, decreasing the chances of ICU admission as its values increased. An increased Gini index value indicates greater inequality in income distribution. A high Gini index may result in the distancing of population segments with little chance of social integration, initially interrupting the increase in SARS-CoV-2 transmission and decreasing the spread of the virus.(32)

The use of two statistical methods with and without hierarchical levels for data modeling reinforced the relationship of the predictor variables obtained in the final models influencing the same outcome. Logistic regression without hierarchical levels highlighted the relationships of explanatory variables with the hospitalization of children and adolescents with COVID-19 in the ICU in a more general way, without considering the characteristics that may exist in different municipalities. The multilevel model, on the other hand, allows for the exploration of the data in more detail, indicating the variability in the outcome between levels. Therefore, the incorporation of the random effects of the groups, municipalities in this study, was relevant for the estimation of the parameters when the responses were grouped.

Both statistical models provided important information about the event of interest, and analyzing the contribution of results presented by different models may improve the understanding of how children and adolescents with COVID-19 progress to ICU admission, considering aspects that are more comprehensive and common to certain groupings, favoring the development of more assertive strategies.

These results should be interpreted with caution, as these are secondary data with a risk of underreporting. In addition, difficulties in accessing health services and testing the population, especially children and adolescents, may underestimate the real number of cases of the disease, which is a limitation of this study. Another limitation is related to the variables collected in public databases, such as the Department of Informatics of the SUS (DATASUS) and the Atlas of Social Vulnerability, which have not been recently updated, impairing comparisons with current information, as many children and adolescents were born years after the publication of these data. Despite these limitations, the results of this study suggest the need to consider contextual variables to better understand the course of COVID-19 in children and adolescents who require intensive care.

CONCLUSION

The association between patient characteristics and a severity of SARS-CoV-2 infection resulting in the need for intensive care may be influenced by the social and economic context in which children and adolescents live, as well as the magnitude of these factors. These effects are estimated more accurately with the inclusion of a multilevel regression model in the analyses.

Thus, we suggest that the clinical and socioeconomic profiles of the population may guide the development of policies to combat the coronavirus, making it necessary to carefully look at children and adolescents, among whom the number of cases and deaths has been increasing over time. This pandemic is a very unstable scenario, with the emergence of new variants and the restriction of vaccines that meet the needs of all children, especially the youngest age group, which is most strongly affected. Conducting strategies through the prism of clinical and social realities is likely more useful for controlling and mitigating SARS-CoV-2 in this population.

ACKNOWLEDGMENT

The authors thank the Secretaria de Saúde do Estado da Paraíba for providing the data.

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Análise dos fatores associados ao internamento na unidade de terapia intensiva de crianças e adolescentes com COVID-19: aplicação de um modelo multinível

Lecidamia Cristina Leite Damascena 1, Aline Roseane Queiroz de Paiva Faria 1, Nyellisonn Nando Nóbrega de Lucena 1, Ana Hermínia Andrade e Silva 1, Talita Tavares Alves de Almeida 2, Diana de Fátima Alves Pinto 2, Hemílio Fernandes Campos Coêlho 1, Ana Maria Gondim Valença 1

RESUMO

Objetivo

Identificar fatores associados ao internamento na unidade de terapia intensiva de crianças e adolescentes com COVID-19.

Método

Estudo de coorte retrospectiva, com dados secundários, de crianças e adolescentes hospitalizados (zero a 18 anos), notificados com COVID-19 na Paraíba, de abril de 2020 a julho de 2021, totalizando 486 registros. Foram realizadas análise descritiva, regressão logística e regressão multinível, considerando o nível de significância de 5%.

Resultados

Na regressão logística sem níveis hierárquicos, ocorreu aumento da chance de internamento na unidade de terapia intensiva em pacientes do sexo masculino (RC = 1,98; IC95% 1,18 - 3,32), com desconforto respiratório (RC = 2,43; IC95% 1,29 - 4,56), dispneia (RC = 3,57; IC95% 1,77 - 7,18) e residentes em cidades com grande porte populacional (RC = 2,70; IC95% 1,07 - 6,77). Foi observada diminuição da chance de cuidados intensivos com aumento da idade em anos (RC = 0,94; IC95%=0,90 - 0,97), presença de tosse (RC = 0,32; IC95% 0,18 - 0,59), febre (RC = 0,42; IC95% 0,23 - 0,74) e aumento no Índice de Gini (RC = 0,003; IC95% 0,000 - 0,243). Na análise multinível, a chance de internamento na unidade de terapia intensiva aumentou no sexo masculino (RC = 1,70; IC95%=1,68-1,71) e por conta do aumento no porte populacional do município a cada 100 mil habitantes (RC = 1,01; IC95% 1,01 - 1,03); a chance de internamento na unidade de terapia intensiva diminuiu em pacientes pardos versus não pardos (RC = 0,981; IC95% 0,97 - 0,99) e por conta do aumento a cada pontuação do Índice de Gini (RC = 0,02; IC95% 0,02 - 0,02).

Conclusão

Os efeitos das condições próprias do paciente e do contexto social na necessidade de cuidados intensivos em crianças e adolescentes com infecção pelo SARS-CoV-2 são mais bem estimados com a inclusão de um modelo de regressão multinível nas análises.

Keywords: COVID-19, Infecções por coronavírus, Criança, Adolescente, Modelos logísticos, Análise multinível, Vulnerabilidade social, Unidades de terapia intensiva pediátrica

INTRODUÇÃO

A doença causada pelo coronavírus 2019 (COVID-19) provocou sequelas inimagináveis na saúde pública e a perda de milhares de vidas.(1) Diversos países se mobilizaram para encontrar estratégias de controle e combate à COVID-19, que se tornou uma emergência de saúde pública.

Nos países de baixa e média renda, a incidência da COVID-19 pode ser influenciada pela vulnerabilidade social apresentada por algumas classes menos favorecidas. As populações vulneráveis dispõem de características e comportamentos específicos relacionados à maior exposição ao vírus, sendo mais suscetíveis à infecção, à maior frequência de associação entre comorbidades e desfechos desfavoráveis e à desigualdade no acesso aos cuidados em saúde.(2)

As crianças e os adolescentes apresentam quadros menos severos da COVID-19.(3) Contudo, também foram afetadas e tiveram consequências diretas do isolamento. A pandemia foi associada a profundas alterações educacionais, sociais e psicológicas e à insegurança alimentar, aumentando o risco de resultados adversos graves que podem provocar mais mortes de crianças e adolescentes nas regiões mais carentes.(4)

Nesse sentido, torna-se relevante investigar se existem determinantes de vulnerabilidade social, em nível individual e contextual, que conduzem a desfechos desfavoráveis de crianças e adolescentes infectados pela COVID-19. O objetivo deste trabalho foi identificar fatores associados ao internamento na unidade de terapia intensiva (UTI) de crianças e adolescentes com COVID-19.

MÉTODOS

Trata-se de um estudo de coorte retrospectiva, exploratória, com abordagem quantitativa, no intuito de identificar se existem fatores associados ao internamento na UTI de crianças e adolescentes da Paraíba com COVID-19. A Paraíba é um dos estados da Região Nordeste do Brasil e apresenta população estimada de 4.039.277 habitantes, densidade demográfica de 66,70 hab/km2, Índice de Desenvolvimento Humano (IDH) de 0,658 e Índice de Gini 0,559. Possui taxa de mortalidade infantil de 13,29 óbitos por mil nascidos vivos.(5)

A população do estudo foi composta de crianças e adolescentes de zero a 18 anos, notificados por meio da ficha de síndrome respiratória aguda grave (SRAG), que foram hospitalizados e tiveram diagnóstico final da COVID-19, no período de abril de 2020 a julho de 2021. O banco de dados foi disponibilizado pela Secretaria de Saúde do Estado da Paraíba (SES-PB), com informações de abril de 2020 a julho de 2021.

As variáveis individuais referentes aos dados sociodemográficos, sinais e sintomas foram extraídos da planilha disponibilizada pela SES-PB, e as variáveis contextuais foram obtidas por meio de sítios eletrônicos.(5-8) A categorização foi realizada para algumas variáveis, como porte populacional, que se distribuiu em pequeno (menos de 10.000 habitantes), médio (entre 10.000 e 50.000 habitantes) e grande (acima de 50.000 habitantes);(5) Índice de Vulnerabilidade Social;(7) e Índice de Desenvolvimento Humano Municipal.(8) Outras variáveis numéricas foram categorizadas utilizando a distribuição interquartil; são elas: idade, densidade demográfica, Índice de Gini, cobertura da Estratégia Saúde da Família, total de leitos pediátricos, estabelecimentos de saúde, mortalidade infantil, esgotamento sanitário e pavimentação de vias urbanas.

A fim de esgotar as possibilidades de utilização das variáveis, todas foram testadas na forma categórica e numérica nas duas modelagens estatísticas, contudo, algumas não permaneceram nos modelos ajustados.

Inicialmente, realizou-se a análise descritiva e, na modelagem dos dados, aplicou-se o modelo de regressão logística, realizando, a princípio, o cruzamento de cada covariável com o evento de interesse. Em seguida, foram incluídas no modelo as associações entre as variáveis explicativas e o desfecho com valores de p ≤ 0,20. Foi considerada a utilização do valor de p de 0,20 nos testes iniciais da regressão logística. Foi aplicada a técnica stepwise para obtenção do modelo de regressão logística final ajustado, levando em consideração o nível de significância de 5%.(9) Utilizou-se a receiver operating characteristic curve (curva ROC) para avaliar a qualidade do modelo final ajustado.

Utilizou-se, em seguida, um modelo de regressão logística multinível. Para esse modelo, também foi aplicado o nível de significância de 5%. Na modelagem multinível, foram considerados dois níveis hierárquicos: os indivíduos notificados com COVID-19 (nível 1) e os municípios que realizaram as notificações (nível 2). A análise multinível visa separar os efeitos dentro de cada município (à medida que algumas características das crianças e adolescentes estão relacionadas à chance de internamento na UTI) dos efeitos entre os clusters (características dos municípios que podem estar associadas ao desfecho), considerando o mesmo desfecho da regressão logística sem níveis hierárquicos.

As etapas iniciais para a determinação do modelo de regressão multinível foram seguidas com a centralização das variáveis preditoras e a execução de um modelo vazio, isto é, sem variáveis explicativas, para saber se a chance de internamento na UTI de crianças e adolescentes com COVID-19 era diferente entre os municípios de notificação. Calculou-se o coeficiente de correlação intraclasse (CCI), que quantifica a homogeneidade do resultado entre os clusters, representando a proporção de variação entre os municípios. O CCI foi obtido pela razão entre a variância dos resíduos do nível municipal e a soma entre as variâncias do nível municipal e individual. Após esse procedimento, testaram-se os modelos com as variáveis explicativas. A princípio, as associações consideradas significantes para a regressão logística entraram no modelo multinível, contudo, outras variáveis foram testadas para obtenção do melhor modelo, considerando o nível de significância de 5%. Avaliaram-se o valor da deviance para a escolha do melhor modelo e a curva ROC para analisar a qualidade do ajuste do modelo. Para a obtenção das análises estatísticas, utilizou-se o software gratuito, livre e de domínio público R, versão 4.1.1.(10)

Este trabalho recebeu a anuência da SES-PB e foi aprovado pelo Comitê de Ética do Centro de Ciências da Saúde da Universidade Federal da Paraíba com respectivo CAAE: 39914320.2.0000.5188.

RESULTADOS

Das 1.955 notificações de SRAG, 552 tiveram diagnóstico final confirmado da COVID-19. Destes, foram excluídos 66 registros com muitos dados faltantes, resultando em amostra de 486 casos, conforme pode ser visualizado na figura 1. Importante destacar que foram considerados 486 registros, incluindo aqueles que apresentaram também nas suas respostas a opção “ignorado”, uma vez que, na ficha de SRAG, em todos os campos de resposta, existia essa alternativa. Além disso, houve frequência elevada de preenchimento incompleto de algumas informações nas fichas de SRAG. A categoria “ignorado” e a ausência de resposta não foram incluídas nas análises estatísticas, alterando o número amostral para cada variável. Mesmo com falta de algumas informações, foi possível realizar a mineração dos dados com modelos estatísticos robustos.

Figura 1. Fluxo da triagem dos dados.

Figura 1

Na Paraíba, no período de abril de 2020 a julho de 2021, predominaram os registros da COVID-19 em crianças e adolescentes do sexo feminino (n = 277; 57,0%), com idade média de 7, 3 anos, mediana de 5,5 anos, com desvio-padrão (DP) de 7,14 anos e que se autodeclararam pardos (n = 326; 75,8%).

Entre os sinais e sintomas, o mais frequente foi a febre (n = 298; 65,9%); e os problemas neurológicos foram as comorbidades mais referidas (n = 26; 19,1%). Na internação, 55,4% (n = 246) não necessitaram de suporte ventilatório, 58,4% (n = 171) não realizaram raio X, 73,0% (n = 355) não precisaram de cuidados intensivos e 91,1% (n = 339) evoluíram para a cura (Tabela 1).

Tabela 1. Características demográficas e clínicas de crianças e adolescentes notificados com COVID-19.

Variável  
Sexo (n = 486)  
Feminino 277 (57,0)
Masculino 209 (43,0)
Idade (n = 483) (anos)  
0 - 4 209 (43,3)
5 - 9 65 (13,5)
10 - 15 76 (15,7)
16 - 18 133 (27,5)
Gestante (n = 478)  
Não se aplica 354 (74,1)
Não está gestante 79 (16,5)
3º trimestre 32 (6,7)
1º trimestre 8 (1,7)
2º trimestre 3 (0,6)
Idade gestacional ignorada 2 (0,4)
Raça (n = 430)  
Pardo 326 (75,8)
Branco 86 (20,0)
Preto 10 (2,3)
Indígena 5 (1,2)
Amarelo 3 (0,7)
Sintomas*  
Febre 298 (65,9)
Tosse 241 (54,2)
Dispneia 215 (49,7)
Desconforto respiratório 203 (49,0)
SatO2 < 95% 120 (31,7)
Dor de garganta 74 (20,2)
Vômito 70 (18,7)
Diarreia 71 (19,1)
Outros sintomas respiratórios 42 (33,1)
Sintomas musculoesqueléticos 20 (15,7)
Sintomas gastrintestinais 18 (14,2)
Sintomas neurológicos 41 (32,3)
Outros sintomas generalizados 14 (11,0)
Comorbidades*  
Problemas neurológicos 33 (29,1)
Puerpério 24 (17,9)
Cardiopatia 21 (15,6)
Imunodepressão 16 (12,2)
Asma 16 (11,9)
Pneumopatia 9 (6,8)
Obesidade 5 (3,8)
Diabetes 6 (4,6)
Problemas hematológicos 5 (3,8)
Problemas hepáticos 6 (4,6)
Síndrome de Down 5 (3,7)
Problemas renais 3 (2,3)
Outras síndromes 10 (14,4)
Problemas congênitos 8 (11,4)
Câncer 7 (10,0)
Problemas obstétricos e neonatais 17 (24,3)
Outras condições 22 (31,4)
Internamento na UTI (n = 486)  
Sim 131 (27,0)
Não 355 (73,0)
Suporte ventilatório (n = 444)  
Não 246 (55,4)
Sim, não invasivo 136 (30,6)
Sim, invasivo 62 (14,0)
Raio X (n = 293)  
Não realizado 171 (58,4)
Normal 52 (17,7)
Infiltrado intersticial 38 (13,0)
Outros tipos de imagem 23 (7,8)
Misto 7 (2,4)
Consolidação 2 (0,7)
Evolução (n = 372)  
Cura 339 (91,1)
Óbito 30 (8,1)
Óbito por outras causas 3 (0,8)

*As variáveis sintomas e comorbidades são cumulativas, ou seja, um paciente pode apresentar uma combinação variada de sintomas e comorbidades. Portanto, os percentuais para essas variáveis não somam 100%, pois dependem da quantidade de sintomas e comorbidades referidas pelos pacientes.

SatO2 - saturação de oxigênio; UTI - unidade de terapia intensiva.

Com relação ao contexto social das crianças e adolescentes, as notificações se concentraram em indivíduos vivendo na zona urbana (n = 384; 85,5%), residentes em João Pessoa (n = 139; 28,5%) e em municípios de grande porte (n = 268; 55,1%); com densidade demográfica acima de 165,52 habitantes/km2 (n = 242; 49,8%); Índice de Desenvolvimento Humano Municipal (IDHM) alto (n = 217; 44,7%); Índice de Vulnerabilidade Social (IVS) baixo (n = 231; 47,5%); taxas de mortalidade infantil entre 10,32% e 12,92% (n = 177; 38,6%); taxa de analfabetismo até os 18 anos de idade compreendendo a faixa de 13,08 até 28,83% (n = 244; 50,2%); cobertura de 23 a 199 estabelecimentos com a Estratégia Saúde da Família (n = 236; 48,5%); de 34 a 208 estabelecimentos de saúde (n = 233; 47,9%); disponibilização de 25 a 249 leitos pediátricos (n = 219; 45,0%); percentual de pavimentação de vias urbanas entre a 17,0% e 25,1% (n = 227; 46,6%); esgotamento sanitário de 56,2 até 70,8% (n = 164; 33,8%) (Tabela 2).

Tabela 2. Variáveis contextuais dos pacientes notificados com COVID-19.

Variável  
Zona (n = 449)  
Urbana 384 (85,5)
Rural 64 (14,3)
Periurbana 1 (0,2)
Município de residência (n = 486)  
João Pessoa 139 (28,6)
Campina Grande 61 (12,6)
Mamanguape 28 (5,8)
Santa Rita 14 (2,9)
Cajazeiras 13 (2,6
Caaporã 12 (2,4)
Patos 10 (2,1)
Bayeux 9 (1,9)
Cabedelo 9 (1,9)
Monteiro 7 (1,4)
Guarabira 6 (1,2)
Cidades com 5 casos 6 (6,2)
Cidades com 4 casos 4 (3,2)
Cidades com 3 casos 9 (5,6)
Cidades com 2 casos 25 (10,3)
Cidades com 1 caso 55 (11,3)
Porte populacional (n = 486)  
Grande porte 268 (55,1)
Médio porte 162 (33,3)
Pequeno porte 56 (11,5)
Densidade demográfica (n = 486), habitantes por km2  
Até 88,84 124 (25,5)
88,85 - 165,52 120 (24,7)
165,53 - 4321,28 242 (49,8)
IDHM (n = 486)  
Baixo 173 (35,6)
Médio 96 (19,5)
Alto 217 (44,7)
IVS (n = 486)  
Baixa vulnerabilidade 231 (47,5)
Média vulnerabilidade 47 (9,7)
Alta vulnerabilidade 145 (29,8)
Muito alta vulnerabilidade 63 (13,0)
Taxa de mortalidade infantil (n = 459), Óbitos por 1.000 nascidos vivos  
Até 10,31 115 (25,1)
10,32 - 12,92 177 (38,6)
12,93 - 13,55 65 (14,1)
Acima de 13,55 102 (22,2)
Taxa de analfabetismo (n = 486), %  
13,08 - 28,83 244 (50,2)
28,84 - 40,34 129 (26,5)
Acima de 40,34 113 (23,3)
Cobertura da ESF (n = 486), unidades  
Até 8 137 (28,2)
9 - 22 113 (23,3)
23 - 199 236 (48,5)
Estabelecimentos de saúde (n = 486)  
Até 12 141 (29,0)
13 - 33 112 (23,1)
34 - 208 233 (47,9)
Total de leitos pediátricos (n = 486)  
Até 4 134 (27,5)
5 - 24 133 (27,4)
25 - 249 219 (45,1)
Pavimentação de vias urbanas (n = 484), %  
Até 3,9 136 (28,1)
4,0 - 16,9 109 (22,5)
17,0 - 25,1 227 (46,9)
Acima de 25,1 12 (2,5)
Esgotamento sanitário (n = 485), %  
Até 21,1 127 (26,2)
21,2 - 56,1 118 (24,3)
56,2 - 70,8 164 (24,3)
Acima de 70,8 76 (15,7)
Índice de Gini (n = 486), renda domiciliar per capita  
Valores até 0,5182 122 (25,1)
Valores de 0,5183 até 0,5640 132 (27,2)
Valores de 0,5641 até 0,6290 223 (45,9)
Valores acima de 0,6291 9 (1,8)

ESF - Estratégia Saúde da Família. IDHM - Índice de Desenvolvimento Humano Municipal; IVS – Índice de Vulnerabilidade Social.

Nos modelos estatísticos elaborados, algumas variáveis contínuas apresentaram melhor ajuste. Idade e Índice de Gini tiveram melhor ajuste no modelo de regressão logística como variável contínua. No teste individual da variável explicativa com o desfecho, o Índice de Gini na forma categórica (definidas as categorias pelos quartis) obteve valor de p de 0,332, não sendo considerada para o próximo teste. Já a variável categórica idade (faixas etárias também definidas pelos quartis) obteve valor de p < 0,20 no teste com variável única e o desfecho, entretanto, na elaboração do modelo de regressão ajustado, não apresentou significância estatística (valores de p para idade de zero a 4 anos igual a 1; acima de 4 - 9 anos igual a 0,187; acima de 9 - 15 anos igual a 0,3343; idade acima de 15 - 18 anos igual a 0,111), considerando para o modelo final α de 5%. O porte populacional, apresentou melhor ajuste na forma categórica na regressão logística, e, para a regressão logística multinível, permaneceu no modelo final como variável contínua.

Nas análises bivariadas das regressões logísticas simples, as variáveis que apresentaram valor de p ≤ 0,20 e foram levadas para o modelo de regressão logística múltipla podem ser visualizadas na tabela 3. Os resultados do modelo de regressão logística múltipla final podem ser visualizados na tabela 4. Referente à idade, à medida que esta aumenta em anos reduz em 6% (razão de chance - RC = 0,935; intervalo de confiança - IC95% 0,901 - 0,971) a chance de internamento na UTI. Com relação à variável sexo, crianças e adolescentes do sexo masculino apresentam chance de cuidados intensivos 98% (RC = 1,981; IC95% 1,181 - 3,322) maior que crianças e adolescentes do sexo feminino. A tosse e a febre foram consideradas fatores que reduziram a probabilidade de internamento, indicando que os pacientes pediátricos que apresentavam esses sintomas tinham 68% (RC = 0,322; IC95% 0,175 - 0,593) e 58% (RC = 0,415; IC95% 0,234 - 0,737) menos chances de ir para a UTI, respectivamente. A ocorrência do desconforto respiratório e da dispneia aumentou 2,43 (RC = 2,428; IC95% 1,293 - 4,562) e 3,56 (RC = 3,565; IC95% 1,771 - 7,175) vezes as chances de crianças e adolescentes com indicação de cuidados intensivos em relação aos pacientes que não relataram esses sintomas.

Tabela 3. Análise bivariada do internamento de crianças e adolescentes com COVID-19 na unidade de terapia intensiva.

Variável Valor de p RC IC95%
Sexo      
Feminino - 1 -
Masculino 0,009 1,709 1,142 - 2,563
Idade (anos) 0,001 0,999 0,9997 - 0,9999
0 - 4 - 1 -
5 - 9 0,022 0,456 0,225 - 0,869
10 - 15 0,007 0,411 0,209 - 0,767
16 - 18 0,008 0,509 0,305 - 0,832
Regional de Saúde da Residência      
I NRS João Pessoa - 1 -
III NRS Campina Grande 0,134 1,495 0,877 - 2,519
IV NRS Cuite 0,136 6,290 0,593 - 136,718
V NRS Monteiro 0,078 3,145 0,849 - 11,654
XI NRS Princesa Isabel 0,093 4,718 0,765 - 36,430
Porte populacional      
Pequeno porte - 1 -
Grande porte 0,201 1,589 0,805 - 3,382
Índice de Gini 0,118 0,065 0,002 - 1,989
Tosse      
Não - 1 -
Sim 0,014 0,592 0,389 - 0,897
Febre      
Não - 1 -
Sim 0,006 0,548 0,357 - 0,841
Dor de garganta      
Não - 1 -
Sim 0,069 0,564 0,295 - 1,024
Dispneia      
Não - 1 -
Sim 2,52e-05 2,533 1,647 - 3,939
Desconforto respiratório      
Não - 1 -
Sim 4,8e-07 3,148 2,022 - 4,973
Diarreia      
Não - 1 -
Sim 0,071 0,558 0,286 - 1,026
Saturação < 95%      
Não - 1 -
Sim 1,14e-06 3,156 1,986 - 5,041
Vômitos      
Não - 1 -
Sim 0,027 0,472 0,232 - 0,472
Outros sintomas      
Não - 1 -
Sim 0,0270 0,559 0,331 - 0,928
Presença de algum fator de risco      
Não - 1 -
Sim 0,016 0,599 0,367 - 0,711
Puérpera      
Não - 1 -
Sim 0,017 0,214 0,049 - 0,669
Asma      
Não - 1 -
Sim 0,078 0,252 0,038 - 0,960
Problemas neurológicos      
Não - 1 -
Sim 0,056 2,333 0,973 - 5,622
Raio X      
Normal - 1 -
Infiltrado intersticial 0,061 2,431 0,967 - 6,2960
Outras imagens 0,022 3,417 1,197 - 10,027

RC - razão de chances; IC95% - intervalo de confiança de 95%; NRS - Núcleo Regional de Saúde.

Tabela 4. Modelo de regressão logística final ajustado dos fatores associados ao internamento por COVID-19 de crianças e adolescentes em unidade de terapia intensiva.

Variável Valor de p RC IC95%
Intercepto 0,189 5,104 0,446 - 58,345
Idade 0,000 0,935 0,901 - 0,971
Sexo      
Feminino - 1 -
Masculino 0,009 1,981 1,181 - 3,322
Tosse      
Não - 1 -
Sim 0,000 0,322 0,175 - 0,593
Febre      
Não - 1 -
Sim 0,003 0,415 0,234 - 0,737
Desconforto respiratório      
Não - 1 -
Sim 0,006 2,428 1,293 - 4,562
Dispneia      
Não - 1 -
Sim 0,000 3,565 1,771 - 7,175
Porte populacional      
Pequeno porte - 1 -
Grande porte 0,035 2,696 1,074 - 6,767
Índice de Gini 0,010 0,003 0,000 - 0,243

RC - razão de chances; IC95% - intervalo de confiança de 95%.

Quanto ao porte populacional, crianças e adolescentes com COVID-19 residentes em cidades de grande porte tiveram 2,70 (RC = 2,696; IC95% 1,074 - 6,767) vezes mais chances de serem internados na UTI comparados aos pacientes procedentes de municípios de pequeno e médio porte. Já o Índice de Gini pareceu exercer grande influência no desfecho, pois, à medida em que houve incremento no valor desse coeficiente, houve diminuição acentuada de 99% (RC = 0,003; IC95% 0,000 - 0,243) na chance de internamento de crianças e adolescentes com COVID-19 na UTI (Tabela 4).

A curva ROC aplicada indicou bom ajuste do modelo, apresentando área sob a curva de 0,799 ou 79%, valor que foi considerado ponto de corte. A sensibilidade (verdadeiros positivos) correspondeu a 81,4%, e a especificidade (falsos positivos) teve valor de 67,5%.

Para o modelo de regressão multinível, foi obtido o CCI, que teve como valor 0,146, indicando que 15% da chance de internamento na UTI de crianças e adolescentes com COVID-19 na Paraíba foram explicadas pela caracterização do município. Em seguida, foram testadas as variáveis independentes com a variável resposta, e foi obtido o modelo final, considerando α de 0,05, que pode ser observado na tabela 5.

Tabela 5. Modelo de regressão logística multinível final ajustado para avaliar a associação dos fatores individuais e contextuais com o desfecho internamento na unidade de terapia intensiva de crianças e adolescentes com COVID-19.

Variável Valor de p RC IC95%
Intercepto < 2e - 16 5,104 0,446 - 58,345
Sexo      
Feminino - 1 -
Masculino < 2e - 16 1,694 1,680 - 1,707
Raça      
Não pardos - 1 -
Pardos 2,36e - 16 0,981 0,973 - 0,989
Índice de Gini 0,0493 0,022 0,021 - 0,022
Porte populacional 3,93e - 15 1,019 1,011 - 1,027
Dispneia      
Não - 1 -
Sim 0,071 0,996 0,988 - 1,004

RC - razão de chances; IC95% - intervalo de confiança de 95%.

Nessa análise multinível, a chance de crianças e adolescentes do sexo masculino de admissão na UTI era 1,69 vez maior (RC = 1,69; IC95% 1,68 - 1,71) comparados aos pacientes do sexo feminino. A variável raça indicou no modelo que àqueles que se consideravam pardos tinham chance 2% menor (RC = 0,98; IC95% 0,97 - 0,99) de precisarem de cuidados intensivos do que os que não se autodeclararam com essa cor. Essa variável não entrou no modelo de regressão não multinível (valor de p > 0,20), pois apresentou os valores de p de 0,96, 0,59, 0,98, 0,98 e 1,00, respectivamente, para as categorias pardos, pretos, amarelos, indígenas e brancos. Além disso, foram observadas as seguintes frequências dos pacientes com relação à raça (n = 430) internados na UTI: pardos, com n = 92/326 (28,2%), e não pardos, com 26/104 (25%). Para o Índice de Gini, à medida que aumenta seu valor, a chance de internamento da UTI diminui 98% (RC = 0,02; IC95% 0,02 - 0,02). O crescimento do porte populacional a cada 100 mil habitantes, aumenta 1,02 vez (RC = 1,02; IC95% 1,01 - 1,03) a chance de indicação de crianças e adolescentes com COVID-19 para os cuidados críticos. A variável dispneia foi importante para o ajuste do modelo, porém não foi significativa a 5%.

O valor da deviance obtido com o modelo foi 479,432, indicando bom ajuste. Além da deviance, a curva ROC foi realizada, com valor de 0,691 da área sob a curva e respectivo intervalo de confiança (IC95% 0,637 - 0,743), indicando boa qualidade do modelo encontrado.

DISCUSSÃO

Os modelos estatísticos elaborados expressam que o internamento na UTI de crianças e adolescentes com COVID-19, no estado da Paraíba, esteve associado a variáveis próprias do indivíduo e também ao contexto no qual os pacientes estão inseridos. Esses achados evidenciam o caráter social da doença e reforçam a necessidade de considerar, dentre as variáveis de interesse a serem analisadas, determinantes contextuais que possam influenciar na condição de saúde das crianças e dos adolescentes. Foi observado, ainda, que a utilização de um modelo multinível apresentou diferenças nas estimativas dos parâmetros, em comparação a outros tipos de modelos estatísticos, tornando-se relevante esse tipo de modelagem. Os resultados para o modelo de regressão logística múltipla sem níveis hierárquicos apontam como variáveis que influenciam no internamento de crianças e adolescentes na UTI idade, sexo masculino, tosse, febre, desconforto respiratório, dispneia, porte populacional e Índice de Gini. Outros estudos também utilizaram a regressão logística para avaliar a relação entre variáveis contextuais e o desfecho.(11,12) Já na regressão multinível, sexo, raça, Índice de Gini e porte populacional foram as variáveis que ingressaram no modelo final e influenciaram no desfecho.

A análise revelou que, à medida que aumenta a idade em anos, há redução na chance de esses pacientes necessitarem de cuidados intensivos. Os indivíduos de menor idade parecem ser afetados de forma diferente por quadros clínicos mais graves de COVID-19. Crianças mais jovens apresentaram maior frequência de hospitalização e necessidade de UTI comparadas a crianças maiores.(13) Maior sensibilidade à desidratação e vacinação incompleta são sugeridas como fatores que aumentariam o risco de complicações da COVID-19 em crianças menores de 1 ano, segundo estudo iraniano.(14)

Nos dois modelos estatísticos, crianças e adolescentes do sexo masculino apresentam mais chances de precisarem de cuidados intensivos. Alguns trabalhos evidenciam as diferenças da ocorrência da COVID-19 entre os sexos.(15-17) Estudo multicêntrico realizado em 19 UTIs no Brasil mostrou que a maioria dos pacientes internados era do sexo masculino,(18) concordando com esses resultados.

Trabalhos realizados com pacientes adultos apontam que ocorrem diferenças biológicas entre homens e mulheres, como a expressão de enzima conversora de antiotensina (ACE2) e de enzima protease serina transmembranar 2 (TMPRSS2), responsáveis pela entrada do coronavírus da síndrome respiratória aguda grave 2 (SARS-CoV-2) na célula e pela invasão viral, e a regulação por hormônios sexuais exercida nessas estruturas pode sugerir maior letalidade da COVID-19 para a população masculina.(15,16) Acredita-se que essas hipóteses também expliquem o maior acometimento de meninos por quadros mais graves, uma vez que ainda são escassos estudos voltados ao público infantil que revelem essa predominância.

Nos resultados da regressão logística, pacientes pediátricos que apresentavam tosse e febre tinham menor chance de ir para a UTI. Esses sintomas são definidos como alguns dos sinais de alerta nos pacientes com suspeita da COVID-19 segundo a Agência Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA),(19) e o seu aparecimento no início da infecção pode levar à busca pelo atendimento médico precoce, com chances de minimizar o agravamento do quadro.

Os sintomas de desconforto respiratório e dispneia foram considerados fatores que contribuem para a ocorrência do desfecho. Corroborando esses achados, estudos apontam que crianças e adolescentes com sintomatologia de infecção do trato respiratório apresentam maior probabilidade de requerer internação na UTI,(20) sendo a falta de ar significativamente associada à gravidade da COVID-19.(21) A dispneia foi relatada como o achado mais comum nos casos graves em neonatos.(22) A deficiência de vitamina D foi relatada como uma das causas para dispneia em crianças iranianas hospitalizadas que cursaram com quadro clínico grave da COVID-19.(14)

Pacientes que se autodeclararam pardos tinham menor probabilidade de serem internados na UTI em relação àqueles que não declararam essa cor. Os achados são contraditórios com a literatura(23-25) inclusive, pois a maioria dos internamentos na UTI foi de pacientes pardos para este estudo. Ao longo do período pandêmico, novas hipóteses surgiram para explicar a relação entre a raça e a COVID-19, como a identificação de tipos sanguíneos com mais chances de infecção pelo SARS-CoV-2 associados a brancos e hispânicos.(26)

É possível que o fato de a amostra apresentar majoritariamente indivíduos pardos comparados às outras raças explique a raça/cor parda como fator de proteção para internamento de crianças e adolescentes na UTI. Aqueles que se autodeclararam pardos foram a maioria também entre os que evoluíram para a cura neste trabalho. Isso pode ser reflexo do que a Pesquisa Nacional por Amostra de Domicílios Contínua Trimestral (PNAD Contínua)(27) identificou em seus registros: a população paraibana é predominantemente parda (59,6%). Outra explicação para o resultado encontrado pode estar na estratificação do banco de dados, que separou os indivíduos em pardos, brancos, negros, amarelos e indígenas, não agrupando pretos e pardos no mesmo grupo. Dessa forma, a análise considerou apenas dois grupos: os que não se declararam pardos e os pardos. Além disso, a mineração dos dados em níveis hierárquicos apresentou a influência dos clusters (municípios) sobre o desfecho, o que não ocorre no modelo de regressão não multinível que trabalha apenas com um nível, gerando um modelo com algumas variáveis explicativas diferentes do modelo de regressão não multinível, incluindo raça. Portanto, apesar da significância estatística da raça/cor parda, esse resultado precisa ser analisado com cautela, visto que trabalhos(23-25) apontam a repercussão desfavorável da COVID-19 em indivíduos pardos.

Quanto ao porte populacional, nos modelos de regressão logística sem e com multinível, crianças e adolescentes com COVID-19 residentes em cidades de grande porte têm mais chances de serem internados na UTI. O Ceará e o Piauí também apresentaram maiores índices de propagação da doença em suas capitais e em municípios circunvizinhos, fato explicado pela alta densidade populacional, colaborando para a rápida propagação do vírus.(28,29) A disseminação de doenças infecciosas provocadas por vírus tem ligação estreita entre o deslocamento de pessoas, a urbanização e o movimento de estrangeiros, características inerentes às grandes metrópoles.(30) Além disso, municípios acima de 400 mil habitantes apresentam níveis mais elevados de despesas per capita com saúde combinado com valores mais altos do repasse do Sistema Único de Sáude (SUS), como também o direcionamento de mais receitas próprias em saúde. Ademais, à medida que cresce a população, esses municípios assumem papéis significativos como referência regional para atender a comunidade, incorporando procedimentos de média e alta complexidade,(31) aumentando consequentemente o número de internações em leitos de cuidados intensivos.

O Índice de Gini aparece nos dois modelos e interfere em uma relação inversamente proporcional, diminuindo as chances de internamento na UTI à medida que seus valores aumentam. À medida que o valor do Índice de Gini aumenta, maior desigualdade na distribuição de renda é observada. Um alto valor no Índice de Gini pode resultar no distanciamento de segmentos populacionais, existindo poucas chances de integração social e, dessa forma, de interromper inicialmente o aumento de transmissão do SARS-CoV-2, diminuindo a disseminação do vírus.(32)

A utilização de dois métodos estatísticos com e sem níveis hierárquicos para modelagem dos dados reforçou a relação das variáveis preditoras obtidas nos modelos finais influenciando o mesmo desfecho. A regressão logística sem níveis hierárquicos apresenta a repercussão de variáveis explicativas sobre o internamento de crianças e adolescentes com COVID-19 na UTI de maneira mais generalizada, sem levar em consideração as características que podem existir no agrupamento por município. Já o modelo multinível permite a exploração dos dados com mais detalhes, evidenciando a variabilidade entre os níveis com relação ao desfecho. Nesse sentido, a incorporação dos efeitos aleatórios dos grupos, no caso dos municípios, foi relevante para estimação dos parâmetros, quando as respostas estão agrupadas.

Ressalta-se que os dois modelos estatísticos trazem informações importantes acerca do evento de interesse, e analisar a contribuição de diversos resultados apresentados por modelagens diferentes pode favorecer o entendimento de como crianças e adolescentes com COVID-19 evoluiriam para o internamento na UTI, considerando aspectos mais abrangentes e características comuns intrínsecas a determinados agrupamentos, favorecendo o desenvolvimento de estratégias mais assertivas.

Vale salientar que essas informações devem ser interpretadas com cautela, uma vez que se trata de dados secundários, com risco de subnotificação. Além disso, as dificuldades de acesso aos serviços de saúde e testagem da população, especialmente das crianças e dos adolescentes, podem subestimar o real número de casos da doença, tornando-se limitações deste estudo. Outra limitação está relacionada às variáveis coletadas em bancos de dados públicos, como o Departamento de Informática do SUS (DATASUS) e o Atlas da Vulnerabilidade Social, que não têm atualização recente, prejudicando a comparação com as informações atuais, visto que muitas crianças e adolescentes nasceram anos depois da publicação desses dados. Apesar das limitações apresentadas, as informações geradas neste estudo apontam a necessidade de considerar variáveis contextuais para uma melhor compreensão do curso da COVID-19 em crianças e adolescentes com COVID-19 que necessitam de cuidados intensivos.

CONCLUSÃO

Os resultados sugerem que a associação entre condições próprias do paciente e o agravamento da infecção pelo SARS-CoV-2, resultando na necessidade de cuidados intensivos, pode ser influenciada pelo contexto social e econômico em que crianças e adolescentes estão inseridos, e a magnitude desses efeitos é melhor estimada com a inclusão de um modelo de regressão multinível nas análises.

Destarte as considerações feitas, é possível sugerir que os perfis clínico e socioeconômico da população possam direcionar o desenvolvimento de políticas no combate ao coronavírus, tornando-se necessário olhar cautelosamente o público infantojuvenil, que vem crescendo no número de casos e mortes ao longo do tempo, em meio a um panorama pandêmico muito instável, com o aparecimento de novas variantes e a restrição de vacinas que atendam a todas as crianças, especialmente as mais jovens - faixa etária especialmente afetada. Conduzir estratégias pelo prisma da realidade clínica e social provavelmente é mais assertivo no controle e na mitigação do SARS-CoV-2 nessa população.

AGRADECIMENTO

À Secretaria de Saúde do Estado da Paraíba, pela disponibilização dos dados.


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