中老年人室间隔厚度参考值与地理因素的岭回归分析
2014-09-13岑敏仪王聪霞路春爱何进伟杨绍芳许金辉姜吉琳刘新蕾
岑敏仪 葛 淼 王聪霞 路春爱 何进伟 杨绍芳 许金辉 姜吉琳 张 雯 刘新蕾
(陕西师范大学 旅游与环境学院健康地理研究所，陕西 西安 710062)
室间隔是左室受到多种刺激后较早出现室壁增厚的部位，室间隔厚度(IVST)可反映左室肥厚程度，是超声心动图检查必测的指标之一〔1〕。目前，国内外尚未揭示IVST参考值与地理因素间的关系以及地理分布规律，缺乏对IVST进行评价的统一标准，在一定程度上影响了临床判断的准确性。为给中国中老年人IVST参考值的统一标准提供科学依据，很多人对本地区的中老年人IVST参考值进行了测定〔2～40〕，但基于岭回归模型对我国中老年人IVST参考值与地理因素进行拟合的研究在国内外未见报道。本文运用相关分析和岭回归分析方法，研究我国中老年人IVST参考值与地理因素之间的关系，并研究其地理分布规律。
1 资料与方法
1.1IVST 通过检索中国知网、维普网及万方医学网搜集71个市县级医院和有关研究单位的3 996例(男2 440例，女1 556例)年龄45～80岁的健康中老年人的IVST参考值，其资料均不分性别进行统计，测试点分布在全国28个省、市、自治区，主要集中于华东地区(45%)华中、华南、华北、西南、西北、东北分别在14%、13%、11%、6%、6%、5%。排除标准：(1)继发性高血压;(2)先天性及获得性心脏病(冠心病、 肺心病、 心脏瓣膜病、心肌及心包疾病等);(3)可累及心脏的全身系统疾病(肝肾功能不全、内分泌系统疾病或结缔组织疾病等);(4)心房颤动、 传导阻滞等影响超声心动图图像分析的心律失常。仪器与方法：采用彩色超声仪测量，受试者平静呼吸状态，取左侧卧位，检测胸骨左室长轴切面，使用M型及二维超声测量IVST，单位为mm。
1.2地理指标 选取有关地势指标、气象指标和土壤指标三大类共17项地理指标进行分析：X1经度(°)、X2纬度(°)、X3海拔(m)、X4年日照时数(h)、X5年平均气温(℃)、X6年平均相对湿度(%)、X7年降水量(mm)、X8年平均风速(m/s)、X9表土砂粒百分率(% wt.)、X10表土粉粒百分率(% wt.)、X11表土粉粒百分率(% wt.)、X12表土石砾百分率(% wt.)、X13表土有机质含量(% wt.)、X14表土pH、X15表土盐基饱和度(%wt.)、X16表土总可交换量(cmol/kg)wt.和X17表土盐分(ds/m)。地势指标来源于有关地理著作、辞典〔41，42〕，气象数据从中国气象科学数据共享服务网(http://cdc.cma.gov.cn/home.do)获得，土壤数据来源于世界和谐土壤数据库(Harmonized World Soil Database,HWSD)(http://www.fao.org/nr/land/soils/harmonized-world-soil-database/zh/)，并查寻了近30年的平均值。
2 结 果
2.1相关分析〔43〕对上述17项地理指标与中老年人IVST参考值进行相关性分析，得出其与X1、X3、X9、X10、X14、X15和X16具有较显著的相关性，其相关系数r值和显著性水平P值分别为：r1=-0.305,P=0.002;r3=0.421,P=0.000;r9=-0.211,P=0.036;r10=0.295,P=0.003;r14=0.2,P=0.047;r15=0.275,P=0.006;r16=0.366,P=0.000。
2.2岭回归分析 选取上述与因变量中老年人VIST参考值(Y)相关性显著的7项地理因素为自变量进行数学建模，先用普通最小二乘法对因变量Y与7项自变量建立多元线性回归方程，其回归系数及检验结果见表1。方程F检验结果为F=3.55,P=0.002,表明回归方程高度显著，但在回归系数的显著性检验中，X1、X3、X9、X14、X15的回归系数显著性水平均超过0.05，提示各自变量间可能存在共线性问题。故进一步进行膨胀系数(VIF)诊断，计算得出VIF1=2.274，VIF3=2.046，VIF9=6.810，VIF10=6.248，VIF14=15.313，VIF15=10.387，VIF16=7.256，发现VIF14与VIF15均>10，证明其存在多重共线性问题。在此种情况下，普通最小二乘法回归分析结果可能会出现与现实不符的情况，导致模型的解释失效，故本文考虑应用岭回归分析，它是一种消除共线性情况的更符合事实的有效方法。
表1 多元线性回归参数估计结果
以中老年人IVST参考值为因变量和7项地理指标为自变量进行岭回归分析。首先，以岭参数k为横轴，各因素的回归系数为纵轴，建立岭轨迹图(图1)。观察各因素岭轨迹趋势，发现当k=0.2时，各因素岭轨迹变化基本稳定，其标准误差(0.813 5)比普通最小二乘法的标准误差(0.796 9)有所增加但增加不多。因此，考虑选取岭参数值为0.2，由SAS程序编程运算得出我国中老年人IVST参考值与7项地理因素之间的回归方程：=10.91-0.016 51X1+0.000 380 0X3-0.001 090X9+0.012 66X10-0.041 00X14-0.004 100X15+0.018 30X16±1.55〔模式(1)〕；1.55为1.96个剩余标准差的值，其值反映了在自变量固定的情况下因变量的变异〔44〕。
图1 岭轨迹图
图2 中老年人IVST正常参考值的实测值与预测值
所得方程的F=2.18，通过查表得F0.05=2.11
2.3中国中老年人IVST正常参考值地理分布图 本文选取全国2 322个市县为观测点，通过获取这些地区X1、X3、X9、X10、X14、X15、X16等7项地理指标的值，代入模型(1)计算出各个地区中老年人IVST参考值的预测值，同时在矢量地图上准确匹配这些地区。借用GIS软件进行克里格插值〔45〕，精确拟合出中国中老年人IVST正常参考值的空间分布图(图3)。
我国通常划分为7大地理行政区，故本文也把全国中老年人IVST参考值划分为7个等级，以便对地理分布规律进行定性分析，并观察其规律是否与7大地理区域具有一定的对应关系。通过观察地理分布图(图3)的颜色变化，得出我国中老年室间隔参考值总体的空间分布规律为由东往西逐渐增大。
图3 中老年人IVST参考值空间分布图
3 讨 论
影响中老年人IVST的主要因素为海拔高度，随着海拔增高，空气稀薄，氧分压下降，人体的生理活动随之发生变化。据国内外一些研究〔46〕，高原低氧环境不仅会影响右心，同样也会影响左心的结构和功能。本文推测，海拔高度升高引起人体收缩压与舒张压之间的脉压增大，在高原长期生活的人群，长期低氧或慢性缺氧，心肌组织一方面本身缺乏氧供给，另一方面又要承担巨大的负担，随着心率加快及心输出量增大后，为了保持机体的正常运行，需要通过增加心肌的厚度来提升收缩力，代偿性心肌肥厚，从而导致室间隔增厚〔47〕。然而，随着经度增大，中老年人IVST随之减小。经度的变化主要带来水分条件的变化，从我国内陆至沿海地区，经度自西向东逐渐增大，同时水分条件也由西往东逐渐增多。例如，在我国内陆地区，气候干燥，空气相对湿度比沿海地区小，人体内水分蒸发较快，血液黏稠度相对较高，心肌收缩受到阻力增大，心脏负担加重，从而也会产生代偿性心肌肥大〔48〕。再从土壤因素分析，以西北干旱区为例，该区干旱少雨，盛行强烈的西北风，植被覆盖率低，具有大量松软的沙尘堆积，是沙尘暴易发区。然而沙尘暴多发区容易引起人自主神经功能紊乱，从而影响心血管系统的体液及神经调节，进而加重心脏负担导致心肌肥厚。
对我国IVST参考值呈现的这种分布规律进行探讨：(1)从地势特征分析，我国地势为西高东低，并呈阶梯状分布，经度由西往东逐渐增大，这两个地理要素的分布规律与我国中老年人IVST参考值的分布规律呈现了较好的一致性。(2)从土壤的化学性质分析，我国土壤在地理分布上有“东南酸西北碱”的规律。除此，我国土壤在质地上也存在地域性差异，西北地区黄土以及西南地区紫色土粉粒含量较南方地区红壤高，而在我国的藏北亚高山-高山草原土区表土砂粒含量高，多个地理因子综合作用，致使我国中老年人IVST参考值也呈现了一定的地域性。
如果获得某一地区的各项地理指标的值，就可以通过模型(1)算得该区的中老年人IVST的参考值。例如，广州的经度为113.23 °，海拔高度为6.3 m，表土砂粒百分率为39%，表土粉粒百分率为40%，表土pH为7.2，表土盐基饱和度为91%wt.，表土总可交换量为16.9 cmol/kgwt.，代入公式(1)，可以得到该地区中老年人IVST参考值为(9.15±1.55)mm。
然而，本文仍存在许多不足之处。首先，在获取医学指标数据的渠道上十分匮乏，目前所搜集的医学数据大部分是通过互联网搜集有关医学文献获取的二手数据，无法实现数据的统一性。但是，本文选取的数据是在同一种仪器和同一方法下获得的，故对本文结果影响不大。另外，本文对我国中老年人IVST参考值与地理因素之间的关系只是进行较为浅层面的探讨，仍有待深入研究。
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