应用LIS大数据建立佛山地区儿童血清睾酮和雌二醇参考区间*

彭健桥，赵 东，梁伟达，陈仲桓

广东省佛山市佛山复星禅诚医院检验科，广东佛山 528000

血清睾酮和雌二醇是儿童性发育过程中最重要的性激素，是儿童发育的重要指标之一。随着经济的发展，各种食品添加剂及含激素食品的滥用，儿童性早熟成为了世界各地普遍需要面对的问题[1]。生活环境、年龄、性别等因素的差异也是各地儿童血清中性激素水平不同的原因。睾酮和雌二醇的测定作为诊断儿童性早熟的重要手段，则需要可靠且适用性强的参考区间，故确定性激素水平的参考值具有重要意义。而试剂盒使用说明书只提供健康成人睾酮和雌二醇的参考区间，因此，建立适合本地区的儿童睾酮和雌二醇参考区间是很有必要的，对于临床判断儿童生长发育情况和诊断儿童性早熟十分重要。由于建立参考值对健康个体的筛选相当严格，美国临床和实验室标准协会(CLSI)指出建立参考区间首选包含至少120例参考个体的非参数方法[2]，但该方法需要耗费大量的人力物力，不便于用来建立参考区间。实验室信息系统(LIS)存储有大量睾酮和雌二醇检测数据，国外研究报道了多种基于健康体检、门诊和住院患者数据建立参考区间的方法，如EM算法[3]、分段拟合[4]、线性回归[5]等，但国内关于这方面的报道较少。由于来本院检测性激素的儿童一般是异常生长发育的，因此本研究拟通过收集LIS存储儿童血清睾酮和雌二醇水平临床检验数据，结合R语言编程，筛选、拟合数据，建立佛山地区0～18岁儿童血清睾酮和雌二醇水平间接参考区间，更好地指导临床对性早熟的诊断。

1 资料与方法

1.1一般资料 收集本院LIS存储的2017年1月至2022年3月，年龄0～18岁非正常生长发育的8 364例儿童的所有睾酮和雌二醇检测值。排除性别、年龄、首诊缺项者，排除健康诊断人群，排除与生长发育问题无关的诊断者，排除应用激素类药物人群。按儿童生长发育的7个阶段和结合临床共分为5个年龄组，婴儿时期(A组，0～1岁)、幼儿时期(B组，>1～3岁)、学龄前期(C组，>3～6岁)、学龄期(D 组，>6～12岁)、青春期(E组，>12～18岁)。

1.2方法 空腹状态下以红色头促凝管采集静脉血2～3 mL，按照常规方法，以3 000 r/min离心(离心半径为19 cm)10 min，分离血清4 h内检测。采用美国贝克曼库尔特公司的全自动化学发光分析仪DXI800及配套试剂、校准品进行检测。

1.3数据筛选 收集LIS中2017年1月至2022年3月，年龄0～18岁非正常生长发育儿童所有睾酮和雌二醇检测值作为原始数据，经3次筛选后的最终数据用于统计分析。数据筛选原则:(1)同一患者的多个检测值，经R语言中使用唯一值枚举数据帧中的重复项进行条件统计，在同一年龄分组内保留初次测定值；(2)排除性别、年龄、首诊缺项者，排除健康诊断人群，排除与生长发育问题无关的诊断者，排除应用激素类药物人群；(3)排除项目分析测量线性范围之外的值，按Dixon离群值测试D/R[6]，当某个观测值的D/R≥1/3时该值作为离群值被剔除。D值是极大或极小值与相邻值之间的绝对差值，而R值是指所有观测值的全距。采用统计学方法计算检测值的P25(Q1)、P75(Q3)，依据四分位数值计算四分位间距(IQR)，通过绘制箱式图将>Q3+3IQR和

1.4计算间接参考区间 采用R语言编制频数分布表。R语言以频数分布表的累积频率为横坐标，频数分布表节点检测值为纵坐标，绘制累积频率图[2]。R编程对累积频率图任意2点间数据进行无限循环，直至识别出最佳线性部分。循环条件为同时满足：(1)最小残差平方和；(2)最大累积分布百分比。满足上述条件的a、b这2点间数据采用R语言拟合线性模型获取回归方程Y=bX+a，其中Y为检测值，X为累积频率，应用外插法求得间接参考区间，5%～95%参考区间为(5b+a)～(95b+a)。

2 结 果

2.1筛选结果 对8 364例原始数据筛选后，睾酮、雌二醇分别最终纳入5 228例进行后续研究，占62.5%(5 228/8 364)。

2.2分组结果 不同年龄组、性别组的睾酮、雌二醇水平检测结果见表1、2。睾酮与年龄、性别有关(P<0.05)；雌二醇与年龄、性别无关(P>0.05)。睾酮在0～1岁儿童中水平较高，在>1～6岁儿童中水平较低，在>6～12岁儿童中水平逐渐升高，在>12～18岁儿童中接近成人水平。雌二醇在>1～12岁儿童中水平较平缓，没有太大波动，12岁之后随年龄增加逐渐升高。

表1 不同年龄组儿童睾酮水平检测结果

表2 不同年龄组儿童雌二醇水平检测结果

2.3累积频率分布图 A组血清睾酮和雌二醇累积频率分布图见图1～4，其余分组参照A组作图，线性回归方程见表3、4。

图1 A组男童睾酮累积频率分布图

图2 A组女童睾酮累积频率分布图

2.4参考区间 利用筛选数据建立的睾酮、雌二醇的间接参考区间，见表3、4。

图3 A组男童雌二醇累积频率分布图

表3 不同年龄组儿童睾酮线性回归方程、参考区间

表4 不同年龄组儿童雌二醇线性回归方程、参考区间

图4 A组女童雌二醇累积频率分布图

3 讨 论

睾酮是由睾丸间质细胞合成，肾上腺也有分泌，是活性最强的雄性激素。雌二醇主要是卵巢以睾酮为前体合成的17β-雌二醇，是生物活性最强的雌激素。睾酮、雌二醇作为判断儿童生长发育的实验室指标，对指导临床诊断儿童性早熟有非常重要的意义。但由于儿童的生长发育水平不可能完全一致，即使是同性别、同年龄、同种族、相同的生长环境也有不同，有研究表明遗传因素、饮食、家庭、体质量指数、环境内分泌干扰物、瘦素及药物(平喘类药物)的使用均能影响儿童性激素水平[7-13]。有研究表明，建立睾酮和雌二醇参考值能更好地指导临床对性早熟的诊断[14]。相关指南建议临床实验室要使用适合本地区和人群的临床检验项目参考区间，以此来满足临床诊疗的需求。本研究按照儿科学和临床的实际应用进行分组，选择0～18岁儿童进行分析。从研究结果分析发现，睾酮与年龄、性别有关(P<0.05)；雌二醇与年龄、性别无关(P>0.05)。睾酮和雌二醇在0～1岁儿童中水平较高，可能与胎儿来自胎盘的性激素及母乳中的性激素水平有关[14]。本研究结果显示，睾酮在>1～6岁儿童中水平较低。>6～12岁儿童中水平逐渐升高，>12～18岁儿童中水平接近成人水平。雌二醇在>1～12岁儿童中水平较平缓，没有太大波动，12岁之后随年龄逐渐升高，与研究报道一致[15-17]。下丘脑(分泌促性腺激素释放激素)-垂体(分泌促性腺激素)-性腺(分泌性激素)轴调控和启动人类在从胚胎发育到青春期再到完全性成熟的这一成长过程。人体的性激素水平随下丘脑-垂体-性腺轴的调控而发生一系列的变化，促性腺释放激素、促性腺激素、性激素之间也存在相互作用和变化。下丘脑-垂体-性腺轴主要受两种方式的机制调控，两种调节机制在不同的年龄段发挥作用。一种是性激素依赖性负反馈调节机制，主要在2～3岁发挥作用，这一机制发挥作用的方式是依赖一定的性激素水平来抑制促性腺激素释放激素及促性腺激素的分泌；另一种是中枢神经系统的抑制机制，主要在3～10岁发挥作用。如果某个环节出现失控，睾酮、雌二醇将会出现异常，从而引发各种儿童生长发育问题。有研究发现女童发育异常的例数明显高于男童，特别是学龄期，其原因可能是雌二醇的合成呈周期性变化，雄激素的分泌不像雌激素，无明显的周期性，而雌激素主要存在于女性，雄激素主要存在于男性。

参考相关指南建立参考区间是实验室建立健康人群参考区间的首选方法，但该法要求严格选择参考个体并保证足够数量(≥120)[18]。国外利用LIS存储的项目检测值建立参考区间的研究较多。KATAYEV等[5]利用统计学的精确计算替代Hoffmann方法中观察判断线性部分的模糊理论，建立了血红蛋白、肌酐等5个项目的参考区间，证明了该方法的精确性及可重复性，引起了学界的广泛关注。国内有研究者采用化学发光法测定睾酮和雌二醇水平分別建立了深圳[19]、郑州[20]等地区儿童血清中雌二醇、睾酮的参考区间，但这些研究都是不涉及LIS大数据。因此，本研究基于LIS大数据建立佛山地区儿童血清睾酮和雌二醇参考区间。本研究采用R语言编程，拟合线性模型获取回归方程Y=bX+a，其中Y为检测值，X为累积频率，应用外插法求得间接参考区间，5%～95%参考区间为[(5b+a)～(95b+a)]。根据年龄、性别分组建立佛山地区儿童血清睾酮和雌二醇参考区间(共16组)。本研究建立的参考区间与国内部分地区已建立的参考区间对比[19-20]，虽然所使用的仪器和实验方法不尽相同，但儿童雌二醇和睾酮总体变化趋势是相似的。

综上所述，传统的放射免疫法因为不能动态、准确地反映体内性激素水平而被淘汰，取而代之的是精密度和灵敏度较高的化学发光法，参考区间自然也需要更新换代。基于LIS大数据建立佛山地区儿童血清睾酮和雌二醇参考区间方法可行，能够及时掌握本地区儿童的性激素水平变化，对于性激素异常的早期诊断，可提供准确的理论依据。