偏最小二乘回归在探索PCI治疗冠心病患者预后影响因素中的应用*

天津医科大学公共卫生学院流行病与卫生统计学系(300070)

段同庆 鲁 瑞 史新军 刘红伟 邓晓伟 马 骏△

【提 要】 目的 探讨冠心病患者介入治疗6个月后生活质量的变化及其影响因素。方法 前瞻性纳入于2011年8月～2017年9月在天津市两家三级甲等医院接受PCI介入治疗的519例冠心病患者，采用西雅图心绞痛量表分别在术前和术后6个月对患者进行问卷调查。比较术前和术后6个月患者的生活质量在五个不同维度的变化情况，应用偏最小二乘回归模型筛选影响冠心病患者术后生活质量和机体功能状态改善的因素。结果 接受介入治疗的519例患者术后6个月西雅图心绞痛量表各项得分较术前均有提高，差异有统计学意义(P<0.001)。偏最小二乘回归模型显示，各维度对应的术前得分是影响SAQ各维度变化情况的因素(P<0.001)；术前得分越低，术后6个月分数提升越高。结论 PCI介入治疗可以有效改善冠心病患者的生活质量及机体功能状态。患者术后6个月生活质量及机体功能状态改善情况与术前情况有关，术前生活质量及机体功能越差的患者术后改善越明显。

冠状动脉粥样硬化心脏病(coronary heart disease，CHD)，简称冠心病，是全球死亡率最高的疾病之一，该病近年来在发展中国家的发病率和死亡率逐年升高[1]。随着医疗水平的提高，经皮冠状动脉介入治疗(percutaneous coronary intervention，PCI)因其损伤小、恢复快、操作简便等优点已成为应用最广泛的冠心病治疗方法之一[2]。我国PCI技术发展迅猛，针对冠心病患者PCI术后存活率的研究越来越多，但是关注患者PCI术后生存质量改善情况的研究较少[3]，而关于PCI术后生存质量影响因素的研究更为少见[4]。本文运用西雅图心绞痛量表(Seattle angina quesationnaire,SAQ)对冠心病患者支架植入前后的生活质量进行比较，采用偏最小二乘回归模型探究其术后生活质量影响因素，为接受PCI治疗的冠心病患者改善预后提供参考依据。

资料与方法

1.研究对象

前瞻性纳入于2011年8月-2017年9月在天津市两家三级甲等医院接受PCI介入治疗的519例冠心病患者。纳入标准为：(1)经诊疗确诊为具有无症状性缺血证据、稳定性或不稳定性缺血患者；或陈旧性心肌梗死患者；(2)靶病变狭窄程度≥70%；(3)接受PCI治疗；(4)年龄在18岁～75岁的男性或者未孕女性。排除标准为：(1)合并严重心肺功能不全、重症心率失常等严重疾病的患者；(2)心功能IV级或EF<35%；(3)妊娠或者哺乳期妇女。所有患者均知晓并同意参与此项研究，且术后具有良好的随访依从性。

2.一般资料

问卷内容包括患者一般情况、既往病史、体格检查、手术相关基础资料、住院期间用药及费用和西雅图心绞痛量表评分(术前和术后六个月)。其中西雅图心绞痛量表共分为5个大项19个条目，体现躯体活动受限程度、心绞痛稳定状态、心绞痛发作频率、治疗满意程度和疾病认知程度五个维度。各项总分均为100分，分数越高，生活质量及机体功能状态越好[5-6]。

3.偏最小二乘回归模型(partial least square model，PLS)

偏最小二乘回归模型等价于典型相关分析、主成分分析和多元线性回归三种统计方法的结合[7-8]。在处理多因变量数据，多重线性相关数据和高维度小样本数据方面有着独到的优势，广泛应用化学、工业、经济等领域。针对住院数据维度大，相关性强的特点，本文将偏最小二乘回归模型引入本研究领域。

PLS的目的是在自变量空间里寻找某些变量的线性组合，以能更好地解释因变量的内在信息[9]。一般而言，最小二乘回归是直接建立因变量关于自变量的线性回归模型，反应二者线性关系；而偏最小二乘回归是建立解释潜变量关于反应潜变量的线性回归模型，间接反应自变量与因变量之间的关系。PLS模型弥补了传统最小二乘回归要求数据满足高斯马尔科夫假设方面的不足，适应于住院数据内部复杂性和强相关性的特点。

4.统计学方法

本研究的数据分析采用R 3.5.0软件进行。患者一般情况和手术相关指标等连续变量呈偏态分布，采用中位数和四分位数进行描述；既往病史和用药情况等分类变量以频数和频率进行描述；患者术前和术后6个月SAQ各项评分呈偏态分布，采用中位数和四分位数进行描述，用符号秩和检验比较其差异。本研究用西雅图心绞痛量表的五个维度综合评估接受PCI治疗的冠心病患者生活质量及机体功能状态，将各维度术后6个月与术前SAQ评分的差值作为因变量来表示患者术后生活质量改善情况。采用偏最小二乘回归探究PCI介入治疗冠心病患者的预后影响因素，将职业和医疗保险种类两个无序变量转换为哑变量纳入模型；有序变量NYHA心功能分级赋值：1=I级，2=II级，3=III级；性别赋值：1=男，2=女；其他二分类变量赋值均为：0=无，1=有。

结 果

1.基本情况描述

本次研究纳入的519例患者中，男性398例(77%)，女性121例(23%)；NYHA心功能分级中I级346例(67%)，II级162例(31%)，III级11例(2%)；纳入的患者中有18例(3%)患有稳定性心绞痛，123例(24%)患有不稳定性心绞痛，354例(68%)患有急性心肌梗死，22例(4%)患有陈旧性心肌梗死；纳入患者的住院总费用中位数为42599元(P25～P75:33807～56271)；支架费中位数为19828元(P25～P75:11330～22660)。研究对象的具体基本情况如表1，表2所示。

表1 患者基本情况连续指标统计表

表2 患者基本情况分类指标统计表

2.SAQ评分情况比较

应用符号秩和检验对纳入研究的519例患者术后6个月SAQ各项评分与术前评分比较，各项得分均有提高，差异有统计学意义(P<0.001)，提示冠心病患者经介入治疗生活质量较术前有改善。具体情况如表3，如图1所示。

表3 术前与术后六个月SAQ评分比较

图1 术前与术后六个月SAQ评分比较

3.PCI治疗冠心病患者预后影响因素分析

将术后6个月与术前各维度的SAQ评分差值作为因变量，将患者一般情况、既往病史、体格检查、手术相关基础资料、住院用药及费用等指标作为自变量。对自变量进行多重共线性诊断，提示自变量间共线性较强，鉴于篇幅原因本文不再描述，因此应用偏最小二乘回归模型进行分析。采用留一交叉验证训练模型，均方误差随选取成分个数的变化情况如图2所示，结果显示取12个主成分时模型拟合效果较好，此时均方误差平方根较小，且对五个维度的累计解释贡献率较高(分别为71%，78%，88%，60%，53%)。应用此模型对样本进行预测，如图3，实际值和预测值相差较小，模型拟合效果较好。选取回归系数显著性检验P≤0.05的变量作为相应维度的影响因素，SAQ五个维度分别对应的影响因素如表4所示。

躯体活动受限程度的影响因素为：基线躯体活动受限程度(P<0.001)、住院期间用药为钙离子拮抗剂(P=0.017)和基线左室射血分数(P=0.018)等。心绞痛稳定状态的影响因素为：基线心绞痛稳定状态(P<0.001)、血脂异常病程(P=0.010)和职业为待业(P=0.020)。心绞痛发作频率影响因素为：基线心绞痛发作频率(P<0.001)。治疗满意程度的影响因素为：基线治疗满意程度(P<0.001)、年龄(P=0.014)和左回旋支病变(P=0.022)等。疾病认知程度变化影响因素为：基线疾病认知程度(P<0.001)、职业为待业(P=0.005)和职业为专业技术人员(P=0.037)等。

图2 SAQ各维度主成分个数对应均方误差图

图3 偏最小二乘模型预测值与真实值散点图

表4 PCI治疗冠心病患者预后影响因素分析

讨 论

生活质量及机体功能状态改善是衡量心绞痛患者术后恢复情况的重要研究指标[10]。西雅图心绞痛量表具有良好的信度、效度、反应度[5-6]，适用于冠心病患者特定功能状态及生活质量的测量。本研究发现纳入研究的519例患者PCI术后6个月与术前相比，躯体活动受限程度、心绞痛稳定状态、心绞痛发作频率、治疗满意程度和疾病认知程度五个维度的SAQ得分均显著提高(P<0.001)，说明PCI 介入治疗可以有效改善冠心病患者的生活质量，是一种切实有效治疗冠心病的方法，这一结果与林平、张丽玉等人的研究[11-12]相一致，并且和一些国外的研究结果相符合[13-14]。

本研究中，使用偏最小二乘回归筛选患者预后情况的影响因素，当主成分个数为12时，SAQ各维度的解释率达到53%～88%，模型预测效果较好，提示偏最小二乘回归适合于本资料的研究。

偏最小二乘回归的影响因素分析结果显示：各维度对应的术前得分是影响SAQ各维度变化情况的因素之一，如基线躯体活动受限程度是躯体活动受限程度改善情况的影响因素，基线躯体活动受限程度越大，经PCI治疗后患者躯体活动受限改善情况越明显，其余各维度也有类似特点。工人群体躯体活动受限程度改善更明显，这与郑丽丽等人的研究[15]显示工人群体较其他职业者术后用药依从性更佳结果相一致。基线血肌酐与治疗满意程度提升负相关，考虑是由于血肌酐高为冠心病预后的危险因素[16]。刘静等人的研究提出血脂异常是冠心病患者预后的危险因素[17]，本研究也发现血脂异常的患者躯体活动受限程度、心绞痛稳定状态和治疗满意程度改善情况更差。

本研究提示冠心病患者基线生活质量越差，经PCI治疗后生活质量改善越明显。考虑患者基本情况越差，提升空间越大，同时对于自身改善的期望值就会越低，从而基线生活质量差的患者得到更满意的治疗结果和生活改善。